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Nebulização de Etanol na Entrada do Compressor de uma Microturbina a Gás de 30kW: Análise Termodinâmica e Experimental.
Full text linkA diminuição na potência útil de saída e eficiência do ciclo Brayton sofrida pelas turbinas a gás quando a temperatura ambiente é elevada, levou ao desenvolvimento de técnicas de resfriamento para reduzir a temperatura do ar na entrada das turbinas a gás. Muitas dessas técnicas utilizam fluidos com propriedades termodinâmicas ideais para o resfriamento. Neste trabalho de dissertação se estuda o etanol como fluido para produzir o resfriamento do ar na entrada de uma microturbina a gás; além disso, uma diminuição do consumo de combustível na câmara de combustão é avaliada, considerando-se que o etanol injetado chega até a câmara de combustão como combustível extra na combustão. Realizou-se uma modelagem termodinâmica informatizada, no qual etanol nebulizado foi estudado desde a entrada no compressor até o fim do ciclo para determinar as temperaturas e pressões do fluido de trabalho (mistura ar e etanol) nos diferentes pontos do ciclo, isto, permitiu calcular depois a potência útil e eficiência do ciclo. Posteriormente foram realizados testes experimentais com misturas de etanol/água nebulizado na entrada de ar de uma microturbina a gás Capstone C30. Os resultados mostram um rápido resfriamento do ar na entrada da microturbina. Pode-se evidenciar também uma pequena redução no consumo de gás natural quando se realizou o resfriamento do ar de admissão com misturas de etanol/água. O impacto deste resfriamento na potência útil de saída é pequeno, este parâmetro se mantém em uma faixa acima da potência programada na microturbina. Por outro lado, a eficiência do ciclo com resfriamento revelou um ganho de 2 a 3% comparada com valores de eficiência que se obteve em testes experimentais anteriores para as mesmas potências geradas com microturbina utilizada
Uma arquitetura de modulação sigma-delta assíncrona em ultra-baixa potência para aplicações biomédicas.
Full text linkEsse trabalho apresenta o projeto e a fabricação de um circuito integrado modulador
Σ-Δ assíncrono especialmente projetado para aplicações biomédicas. Desenvolvido em processo Digital IBM 130-nm, utiliza técnicas de polarização em inversão fraca e leiaute distribuído de transistores halo-implantados, opera com alimentação de 0,25-V e consome 15-nW de potência. O projeto foi guiado pela teoria clássica que modela o modulador Σ-Δ assíncrono segundo uma malha realimentada constituída de um elemento linear e de um elemento não-linear. Um circuito amplificador operacional de transcondutância é utilizado em conjunto com um arranjo capacitivo para construir um integrador -C, elemento linear. O elemento não-linear é realizado por um circuito oscilador de relaxação que opera comutando um arranjo capacitivo através de uma cadeia de inversores CMOS e não envolve polarização adicional, reduzindo o consumo energético. Foram desenvolvidos dois modelos que descrevem a sua operação e fornecem as condições necessárias para que o circuito opere como um modulador Σ-Δ assíncrono além de análises de descasamento que mostram que o circuito é passível de calibração, quando necessário. A caracterização do protótipo comprova as características de frequência e histerese de tensão descritas na modelagem e mostra que alimentado com 0,25-V, consome 15-nW, alcançando 9 bits de resolução em uma banda de 30-Hz, que se traduzem em aproximadamente 300-V de
resolução de tensão para o sinal de 150-m aplicado. Esses resultados são condizentes com aplicações biomédicas portáteis ou mesmo implantáveis, uma vez que requerem baixo consumo energético e resolução moderada trabalhando em bandas reduzidas de frequência
Modelos de Previsão de Curto Prazo para um Sistema Automatizado de Backup de Dados.
Full text linkÀ medida em que cada vez mais a Tecnologia da Informação e Comunicação – TIC torna-se uma área crítica ao sucesso dos negócios, as organizações precisam adotar medidas adicionais para assegurar a disponibilidade de seus serviços (dados, aplicações, entre outros). Entretanto, os serviços de TIC muitas vezes não são planejados, analisados e monitorados a contento, o que impacta na garantia de qualidade aos clientes. O backup (cópia de segurança), serviço abordado nesta pesquisa, pode ser definido como sendo a replicação e armazenamento de dados com vistas ao restabelecimento dos negócios em situações de perdas. O objeto de estudo desta pesquisa é um dos sistemas automatizado de backup de dados em operação na Universidade Federal de Itajubá. Contudo, o principal objetivo é a construção de uma sequência lógica de passos (algoritmo), para a obtenção de modelos de previsão de curto prazo capazes de estimar em que ponto cada mídia de gravação atingirá sua capacidade limite de armazenamento. Os registros analisados foram coletados através dos metadados disponibilizados pelo sistema de backup em um período compreendido entre Outubro de 2012 à Maio de 2014. Para a obtenção dos modelos de previsão utilizou-se uma metodologia composta por Regressão Linear Simples Univariada em conjunto com Regressão Linear Simples Segmentada em alguns casos. Os resultados obtidos pela execução iterativa do algoritmo proposto mostraram aderência às características das séries analisadas. Foram verificadas: medidas de acurácia, significância da regressão, normalidade dos resíduos através de cartas de controle, ajuste do modelo, entre outras. Ao final, foi concebido um pseudocódigo que torna possível a automação da metodologia aplicada
Análise do papel de Instituições Superiores de Ensino e Pesquisa na fase de concepção de Parques Científico-Tecnológicos.
Full text linkOs Parques Científico-Tecnológicos, como habitat de inovação que congrega governo, universidade e empresa, tornaram-se, ao longo das últimas décadas, reconhecidos mecanismos propulsores de inovação tecnológica e de desenvolvimento social e econômico em regiões onde estão estabelecidos. Nesta pesquisa, o objetivo é avaliar o papel das Instituições Superiores de Ensino e Pesquisa durante a fase de concepção dos dois Parques Científico-Tecnológicos estudados, a fim de se aferir a importância da presença ou ausência desse tipo de instituição nessa etapa, o que se averiguou não ser um fator preponderante para o sucesso desses habitats
O uso combinado de pequenas centrais hidrelétricas e parques eólicos.
Full text linkO uso combinado de fontes energéticas, tanto renováveis quanto não renováveis, vem se tornando realidade no Brasil e no mundo. O embrião dessa mudança foram os sistemas híbridos, compostos por geradores eólicos e placas fotovoltaicas. Esta dissertação apresenta um estudo a respeito de uma usina conceitual formada pela combinação das energias hídrica e eólica (hidroeólica), o que resulta em um novo tipo de sistema híbrido composto pela associação de Pequenas Centrais Hidrelétricas (PCH) e Parques Eólicos. Os principais motivos que levaram a essa escolha foram: o fato das duas fontes se complementarem ao longo do ano, a ausência das flutuações intermitentes que existem em ambas quando isoladas e a capacidade que o sistema apresenta em armazenar energia quando há pouca demanda. O trabalho foi fundamentado teoricamente nos conceitos de sistemas híbridos, que começam a ser disseminados pelo mundo e cujo estado da arte é a combinação hidroeólica. A teoria permitiu embasar o cálculo da potência instalada, da energia gerada e do fator de capacidade do sistema. A metodologia utilizada contou com uma prospecção no território nacional, que teve o objetivo de encontrar uma região ideal para a instalação do parque híbrido, e que contempla imagens de satélite e inventários hídricos e eólicos. Foi realizado um estudo de caso na bacia hidrográfica do rio Itaguari, sub-bacia 45 do rio São Francisco no estado da Bahia, no qual as turbinas eólicas, assim como a disposição delas no terreno, foram definidas. Um fluxo de caixa foi simulado e através do método de análise do valor presente líquido o empreendimento se mostrou viável. De fato, o sistema híbrido hidroeólico é uma opção futura para a matriz energética brasileira, visto que, além da matéria prima ser proveniente de duas fontes renováveis, as tecnologias necessárias para implantação desse tipo de usina já estão difundidas no país
Transporte eletrônico em amostras de InAs/GaAs e mecanismos de espalhamento. Uma nova abordagem de ajustes pelo método de otimização global.
Full text linkNeste trabalho foi realizada a caracterização elétrica de um conjunto de seis amostras
semicondutoras de InAs/GaAs, crescidas pela técnica de epitaxia de feixe molecular
(MBE). O crescimento de amostras por MBE, com materiais de diferentes parâmetros de rede, pode induzir a formação de estruturas tais como discordâncias, defeitos pontuais e pontos quânticos. As medidas elétricas foram realizadas através do efeito Hall pela técnica de Van de Pauw, obtendo a mobilidade e a concentração de portadores em função da temperatura entre 10 K e 310 K. Os dados obtidos do experimento Hall foram submetidos a um processo de separação em dois canais de condução devido a presença de duas sub-bandas na heteroestrutura semicondutora. Este conjunto de dados foram analisados através do ajuste de um conjunto de mecanismos de espalhamento em duas dimensões utilizando o método de otimização global, chamado cross-entropy. Com isso, os principais mecanismos de espalhamento que limitam a mobilidade neste conjunto de amostras foram estimados de forma robusta juntamente com o conjunto de parâmetros físicos necessários para o ajuste. Como resultado foi possível verificar efeitos associados às tensões nas interfaces InAs/GaAs e seu relaxamento da camada ativa sobre os parâmetros de ajuste. Além disso, os ajustes também podem atuar como fonte de informação sobre as densidades de impurezas e estresse nas amostras. Assim, o Cross-entropy em conjunto com alterações nas características constitutivas podem ser utilizados para melhorar as características elétricas das amostras
Fronteiras Equiespaçadas de Pareto para funções Objetivo Correlacionadas.
Full text linkO Método da Interseção Normal à Fronteira (NBI) é normalmente usado para gerar pontos equidistantes e uniformes na geração da fronteira de Pareto para problemas de otimização multiobjetivo não-lineares, oferecendo um conjunto de soluções ótimas. Estendendo-se a aplicação deste método ao Projeto de Parâmetro Robusto Multiobjetivo (MRPD) modelado por uma matriz combinada, o NBI pode ser muito útil para descobrir o melhor conjunto de variáveis controláveis capazes de minimizar o efeito das variáveis de ruído. No entanto, quando as diversas funções objetivo são correlacionadas o método NBI falha ao produzir resultados irreais e fronteiras não convexas que, influenciado pela atuação dos pesos, tenta separar as funções objetivo correlacionadas. Este inconveniente pode ser contornado se a Fronteira de Pareto for gerada a partir de funções não correlacionadas representadas pelos escores de componentes principais. Assim, acoplando o método NBI à Análise de Componentes Principais (PCA). Para os dados experimentais obtidos com matrizes combinadas, este trabalho apresenta uma abordagem capaz de tornar o processo menos sensível à variabilidade provocada por variáveis de ruído, enquanto identifica o conjunto de pontos ótimos numa fronteira de Pareto uniformemente distribuída. A aplicabilidade do método é ilustrada com a otimização de um processo de fresamento do aço AISI 1045. A confirmação da eficiência do método se dá após a fase de otimização, no qual três pontos da fronteira foram escolhidos para execução dos experimentos de confirmação. O planejamento, por meio de um Taguchi L9, indicou a necessidade de 27 experimentos para testar uma diferença de magnitude de 0,2 mm para Ra e 1,8 mm para Rt com um poder (1-β) de 82%, considerando-se, para cada resposta, nove condições de ruído. Os resultados dos experimentos de confirmação se localizaram dentro dos intervalos de confiança estabelecidos para médias e variâncias, respectivamente, o que demonstra a capacidade do método NBI-PCA de mitigar a influência das variáveis de ruído em processos de respostas múltiplas para qualquer peso desejado
Novas Estratégias para Mapeamento Quase-Conforme em Transformada Óptica
Full text linkEsta tese de Doutoramento apresenta novas estratégias para o mapeamento quase-conforme para a óptica transformacional. Estas estratégias consistem no uso de interpolação polinomial, interpolação trigonométrica e regressão pelo método dos mínimos quadrados para reduzir a anisotropia resultante da Transformada Óptica. Funções de perturbação, na forma de séries ponderadas, são adicionadas nas funções de transformação de coordenadas para desenvolver os métodos. Os coeficientes das funções de perturbação são calculados de modo a reduzir os desvios
nas equações de Cauchy-Riemann, que, quando satisfeitas, resultam em uma transformação conforme cujo meio óptico obtido pela Transformada Óptica é isotrópico. As estratégias são concebidas de forma que as condições de contorno para
a transformação de coordenadas não sejam alteradas. Essas condições se referem à continuidade da transformação, importante para evitar reflexões nas fronteiras, e às funcionalidades do meio óptico obtido. Para avaliar a redução da anisotropia das técnicas propostas, foram utilizadas diferentes transformações de coordenadas para guias de onda planares, cujos objetivos foram modificar a trajetória da onda eletromagnética. Os resultados demonstraram que a anisotropia pode ser reduzida a um valor próximo de zero quando utiliza-se a regressão com mínimos quadrados, o que não foi verificado com as interpolações polinomial e trigonométrica. Estes resultados também demonstraram a necessidade do aumento do contraste do índice de refração para a redução da anisotropia. Aplicações das técnicas de mapeamento
quase-conforme desenvolvidas são demonstradas também para a criação de divisores isotrópicos e na invisibilidade sob o tapete