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Desempenho de linhas de transmissão de EHV e UHV a descargas atmosféricas
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Estudos avançados em tratamento térmico da biomassa residual para seu aproveitamento efetivo
Get PDFThe present study aimed to investigate the thermochemical treatment of olive pomace carbonization to improve its value and use. For this purpose, experimental procedures were carried out at different temperatures, 300, 400, 500, 600 and 700°C, and heating rates, 10 and 20°C/min, with a residence time of 1 hour. The resulting biochar was characterized through physical-chemical analysis, including elemental analysis, thermogravimetric analysis, evaluation of chemical kinetics through temperature and heating rate, as well as its morphology and chemical composition by scanning electron microscopy and energy-dispersive X-ray spectroscopy. In addition, different applications for biochar were evaluated using the hierarchical analysis method. The results indicated that the 400°C treatment showed the highest priority for application as a biofertilizer (26% priority vector), while heating rates of 20°C/min and treatments at 400 and 500°C showed the highest priority for application as a biofuel (between 44 and 46% priority vector). For application as a biocatalyst, treatments at 300 and 400°C showed the highest percentage values of the priority vector (27 and 26%, respectively). These results contribute to expanding the possibilities of using olive pomace as a sustainable resource in various areas.O presente estudo teve como objetivo investigar o tratamento termoquímico da carbonização do bagaço de azeitona para melhorar sua valorização e uso. Para isso, foram realizados procedimentos experimentais em diferentes temperaturas, 300, 400, 500, 600 e 700 ºC, e taxas de aquecimento, 10 e 20 ºC/min, com tempo de residência de 1 hora. O biochar resultante foi caracterizado através de análise físico-química, incluindo análise elementar, análise termogravimétrica, avaliação da cinética química através da temperatura e taxa de aquecimento, bem como a sua morfologia e composição química por microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de raios X dispersiva de energia Além disso, foram avaliadas diferentes aplicações para o biochar utilizando o método de análise hierárquica. Os resultados indicaram que o tratamento a 400°C apresentou a maior prioridade para aplicação como biofertilizante (26% de vetor de prioridade), enquanto as taxas de aquecimento de 20ºC/min e os tratamentos a 400 e 500°C apresentaram a maior prioridade para aplicação como biocombustível (entre 44 e 46% de vetor de prioridade). Para a aplicação como biocatalisador, os tratamentos a 300 e 400°C apresentaram os maiores valores de porcentagem do vetor de prioridade (27 e 26%, respectivamente). Esses resultados contribuem para ampliar as possibilidades de uso do bagaço de azeitona como recurso sustentável em diversas áreas
Capacidade adaptativa dos municípios brasileiros de pequeno e médio porte às mudanças climáticas: aplicação de um índice de adaptação urbana nas cidades do Sul de Minas Gerais
Get PDFNão constaA mensuração da capacidade adaptativa de um sistema às mudanças climáticas enfrenta inúmeros desafios, tais como abordar as múltiplas escalas, a temporalidade e seus sistemas complexos, bem como a definir critérios e dimensões para avaliar um conceito que é socialmente construído. No que diz respeito à mensuração da capacidade adaptativa no contexto urbano, existem lacunas na literatura, ao mesmo tempo que existem oportunidades, uma vez que indicadores podem fundamentar a construção de políticas públicas e tornar as cidades menos vulneráveis às mudanças climáticas. No que tange a um país de dimensões continentais como o Brasil, existem outros desafios, como a melhoria da capacidade adaptativa das cidades pequenas e médias, uma vez que as cidades com até 20.000 habitantes não são obrigadas a executar os documentos básicos que regulam o uso e a ocupação da terra, mesmo estas correspondendo a 68,4% das cidades brasileiras. Nesse contexto, o objetivo deste trabalho consiste em analisar, sob o aspecto de governança e das políticas públicas de planejamento urbano, a capacidade adaptativa das cidades brasileiras, pequenas e médias, às mudanças climáticas, com especial enfoque em 5 (cinco) municípios do sul de Minas Gerais. A metodologia de mensuração da capacidade adaptativa utilizada foi o Urban Adaptation Index (UAI), para todos os municípios brasileiros, onde foram analisadas as correlações entre a capacidade adaptativa e a distribuição espacial, demográfica e por grau de urbanização dos municípios brasileiros. Buscou-se encontrar similaridades e práticas comuns nas 5 dimensões que compõem o UAI − moradia, mobilidade urbana, agricultura, gestão ambiental e gestão de riscos − em especial nos municípios de pequeno e médio porte, de forma a realizar inferências de como eles se comportam diante das mudanças climáticas. Em um contexto nacional, pode-se destacar, sob o ponto de vista da governança municipal, que os municípios brasileiros possuem baixa capacidade adaptativa, sendo 56% com UAI muito baixo ou baixo, e apenas 9% com alto ou muito alto. Para as cidades de pequeno e médio porte, a correlação entre o tamanho populacional e a capacidade adaptativa foi baixa (r = 0,22), mas positiva, indicando que existe uma correlação, mesmo que baixa entre a capacidade adaptativa e o tamanho populacional. A correlação entre o grau de urbanização e a capacidade adaptativa, apesar de relativamente maior (r = 0,31), ainda é baixa, mas também reforçando a hipótese de que os municípios com menores taxas de urbanização possuem índices menores de capacidade adaptativa. O estudo de caso corrobora para este entendimento, uma vez que os gestores de municípios menores e mais interioranos mostraram-se mais dispostos a elaborar e discutir políticas públicas voltadas ao meio rural, além disso, foi notável a percepção sobre riscos climáticos de gestores de municípios em área de riscos, demonstrando que o UAI pode ser um mecanismo eficiente de mensuração da capacidade adaptativa municipal, principalmente sob o aspecto da governança de políticas públicas de planejamento urbano. Nesse contexto, o trabalho buscou contribuir para as análises e discussões realizadas na ampliação do conhecimento sobre cidades pequenas e médias na relação de governança e políticas públicas em relação às mudanças climáticas
Avaliação da proteção de perda de excitação convencional e baseada em RNA de geradores síncronos na presença de SVC
Get PDFAs the electrical power system (SEP) expands, it becomes necessary to take precautions regarding stability and power transmission issues, as they become increasingly complex. In this scenario, the use of Flexible Alternating Current Transmission System (FACTS) devices improves the stability and power flow optimization of the network. However, the integration of FACTS into transmission lines (TLs) can modify the voltage and current amplitude and angle values of the system where they are inserted, thus altering the network has characteristics and consequently, the trajectory of the measured impedance. Such effects can then be reflected in the operation times and coverage ranges of relay protection zones that relays on impedance measurement, such as the loss of excitation protection for synchronous machines connected to these TLs. In this context, this study presents computational simulations and laboratory tests to analyze the response of protection systems for synchronous machines connected to TLs with Static Var Compensators (SVC) FACTS devices. Various events with and without the presence of SVCs are simulated and stored in a database for offline closed loop testing with a generator protection relay, evaluating the response time of traditional loss of excitation protection characteristics. These characteristics are compared with a method based on a Multilayer Perceptron Artificial Neural Network (ANN) implemented to enhance the protection response in these scenarios.À medida que o sistema elétrico de potência (SEP) se expande, torna-se necessário tomar precauções com questões relacionadas a estabilidade e transmissão de energia, já que estas se tornam cada vez mais complexas. Neste cenário, a utilização de dispositivos FACTS (Flexible Alternating Current Transmission System) proporciona uma melhoria na estabilidade e otimização do fluxo de potência da rede. Entretanto, a inserção de FACTS nas linhas de transmissão (LTs) pode modificar os valores de amplitude e ângulo de tensão e corrente do sistema onde são inseridos, ou seja, alterar as características da rede e, consequentemente, a trajetória da impedância medida. Tais efeitos podem então ser refletidos nos tempos de operação e nos alcances das zonas de proteção dos relés que tem sua operação baseada na medição da impedância, como é o caso da proteção de perda de excitação das máquinas síncronas conectadas a estas LTs. Neste contexto, são apresentados neste trabalho simulações computacionais e testes laboratoriais para analisar a resposta da proteção de máquinas síncronas conectadas a LTs com FACTs do tipo Static Var Compensator (SVC). Diversos eventos com e sem a presença de SVCs são simulados e armazenados em um banco de dados para teste off-line em malha fechada com um relé de proteção de gerador, avaliando o tempo de resposta das características tradicionais de proteção contra perda de excitação, as quais são comparadas com um método, baseado em uma Rede Neural Artificial (RNA) do tipo Perceptron de Múltiplas Camadas, implementado para melhorar a resposta da proteção nestes cenários
Estudo de fenômenos de corrosão no aço UNS S41003 soldado pelo processo MIG
Get PDFThe aim of this study was to investigate how MIG (metal inert gas) welding impacts the corrosion resistance properties of UNS S41003 steel. The welds were performed with two energy levels. After welding, microstructural characterization, tensile, Vickers microhardness, ferritoscopy, and potentiodynamic polarization tests, were performed. Stress corrosion crack (SCC) and double-loop polarization (DL-EPR) tests were also carried out. From the potentiodynamic polarization tests, a lower pitting potential was observed in the heat affected zone (HAZ) of both welds: high energy weld (HE) and low energy weld (LE). A pronounced ferrite grain growth was observed in the HAZ of the welds, with the presence of martensite needles in their grain boundaries. In the fused zone (FZ), the microstructure was constituted by austenite, derived from the filler metal (AISI 309LSi), with islands of delta ferrite derived from the dilution of the base metal (UNS S41003). The HAZ exhibited lower pitting potential values compared to the BM. High values of ir/ia were found in the FZ, BM, and HAZ, indicating susceptibility to intergranular corrosion. Greater susceptibility to stress corrosion cracking (SCC) was evidenced in the HAZ compared to the FZ and BM.O objetivo deste trabalho foi estudar o efeito da soldagem MIG (metal inert gas) sob as propriedades de resistência à corrosão de um aço UNS S41003. As soldagens foram realizadas em dois níveis diferentes de energia e, após, foram realizados ensaios de caracterização microestrutural, tração, microdureza Vickers, ferritoscopia, e polarização potenciodinâmica. Foram realizados também ensaios de corrosão sob tensão (CST) e de polarização de duplo loop (DL-EPR). A partir dos ensaios de polarização potenciodinâmica, observou-se um menor potencial de pite na zona termicamente afetada (ZTA) das soldas, tanto na solda de alta energia (AE) como na solda de baixa energia (BE). Foi observado um pronunciado crescimento de grão da ferrita na ZTA das soldas tendo nos seus contornos de grãos a presença de agulhas de martensita. Na zona fundida (ZF) a microestrutura foi constituída por austenita, proveniente do metal de adição (AISI 309LSi), com ilhas de ferrita delta oriundas da diluição do metal base (UNS S41003). A ZTA apresentou menores valores de potencial de pite em relação ao MB. Foram encontrados altos valores de ir/ia na ZF, MB e ZTA, indicando susceptibilidade a corrosão intergranular. Foi evidenciada maior susceptibilidade a CST na ZTA em relação a ZF e MB
Geração fotovoltaica: análise dos fatores de influência em função do planejamento de experimentos (DoE)
Get PDFPhotovoltaic solar energy has shown strong growth in recent years because it is a clean, renewable, competitive and accessible energy. In this context, the Design of Experiments (DoE) is premised on the analysis, modeling and optimization of experiments, with statistical reliability, data and cost savings. In this way, photovoltaic generation was analyzed according to meteorological variables: solar radiation, temperature, wind speed and relative humidity, as well as the isolated and combined influence of each factor, with the objective of validating the model in uncontrollable conditions and define the optimal operating point. Pareto charts and Response Surfaces support the generated power equations, allowing the prediction of results and future estimates, as well as the definition of technical and economic optimal points. In addition, the case study demonstrated the validity of the DoE in an open environment and in the operation of the panels, allowing the identification of noise throughout the analyses, such as wind speed and relative humidity. Situations still little explored in the literature, even with high efficiency in noise analysis and with the potential to contribute to the diagnosis of failures and preliminary studies for the implementation of new projects.A energia solar fotovoltaica vem apresentando forte crescimento nos últimos anos por ser uma energia limpa, renovável, competitiva e acessível. Neste contexto, o Planejamento de Experimentos (DoE) tem como premissa a análise, modelagem e otimização de experimentos, com confiabilidade estatística, economia de dados e custos. Desta forma, foi analisada a geração fotovoltaica em função das variáveis meteorológicas: radiação solar, temperatura, velocidade do vento e umidade relativa do ar, bem como a influência isolada e combinada de cada fator, com o objetivo de validar o modelo em condições incontroláveis e definir o ponto ótimo de operação. Os gráficos de Pareto e as Superfícies de Resposta embasam as equações de potência geradas, permitindo a previsão de resultados e estimativas futuras, assim como a definição dos pontos de ótimo técnico e econômico. Além disso, o estudo de caso demonstrou a validade do DoE em ambiente aberto e na operação dos painéis, possibilitando a identificação de ruídos ao longo das análises, tais como velocidade do vento e umidade relativa do ar. Situações ainda pouco exploradas pela literatura, mesmo com alta eficiência na análise de ruídos e com potencial para contribuir no diagnóstico de falhas e em estudos preliminares para a implementação de novos projetos
Otimização multiobjetivo de vaso de pressão tipo IV para armazenamento de hidrogênio usando método dos elementos finitos e metodologia de superfície de resposta
Get PDFHydrogen fuel cells for vehicles are entering the automotive market and many other markets,
offering benefits such as reduced harmful gas emissions, enhanced energy security, and increased
transportation efficiency. One of the major challenges in this field is the development of technologies
for storing hydrogen in a manner that allows safe transportation and storage from the production site
to the end consumer. Hydrogen storage requires a more sophisticated pressure storage vessel
compared to a gasoline tank, for example. The primary challenge with hydrogen storage cylinders
lies in their construction and design, particularly in identifying alternative materials and
configurations of different fibers that can withstand the rated internal working pressure. In this study,
numerical simulations will be conducted using the Finite Element Method (FEM) to evaluate various
laminate configurations, including different orientations and fiber thicknesses. The objective is to
assess the minimum probability of failure. To enhance computational efficiency, the Response
Surface Methodology (RSM) will be utilized to create an objective function, which will be optimized
using the Genetic Algorithm (GA). The ideal parameters of the pressure vessel will be validated using
the Method of Finite Elements (MEF). Initially, numerical simulations will be performed using FEM
on a type IV composite pressure vessel. A polyamide 6 (PA6) liner with a carbon fiber weave will be
considered, along with different orientations and constant thickness of the laminated layers. The
objective is to minimize the Tsai-Wu safety factor for each combination. Some data obtained from
the FEM will be used to create a customized inverse factor (IRF) response surface model. This model
will be used to determine the reserve strength of the material based on the Tsai-Wu Failure Criterion,
which adequately represents the influence of these parameters on the mechanical response of the
pressure vessel. Subsequently, the multi-objective optimization method of genetic algorithms will be
employed to find the optimal values of the design variables that ensure the lowest weight and
minimum probability of failure. The results demonstrate the effectiveness of this methodology, which
will then be validated using the Finite Element Method (FEM) to confirm the ideal parameters of the
pressure vessel.As células de combustível de hidrogênio para veículos estão entrando no mercado automotivo e em
muitos outros mercados, como sistemas de armazenamento estacionários e combustível aeroespacial
para foguetes, oferecendo benefícios como a redução das emissões de gases nocivos, maior segurança
energética e maior eficiência dos transportes. Um dos grandes desafios neste campo é o
desenvolvimento de tecnologias para armazenar hidrogénio de uma forma que permita o transporte e
armazenamento seguros desde o local de produção até ao consumidor final. O armazenamento de
hidrogênio requer um recipiente sob pressão mais sofisticado em comparação com um tanque de
combustível tradicional, por exemplo. O principal desafio do vaso de pressão para armazenamento
de hidrogênio reside na sua construção e no projeto, particularmente na identificação de materiais
alternativos e configurações de diferentes fibras que possam suportar a pressão interna nominal de
trabalho. Neste estudo, simulações numéricas serão realizadas utilizando o Método dos Elementos
Finitos (MEF) para avaliar diversas configurações de laminados, incluindo diferentes orientações e
espessuras de fibra. O objetivo é avaliar a probabilidade mínima de falha. Para aumentar a eficiência
computacional, a Metodologia de Superfície de Resposta (RSM) será utilizada para criar uma função
objetivo, que será otimizada usando o Algoritmo Genético (AG). Os parâmetros ideais do vaso de
pressão serão validados através do Método dos Elementos Finitos (MEF). Inicialmente, simulações
numéricas serão realizadas utilizando FEM em um vaso de pressão composto tipo IV. Será
considerado um liner de poliamida 6 (PA6) com trama de fibra de carbono, juntamente com diferentes
orientações e espessura constante das camadas laminadas. O objetivo é minimizar o fator de
segurança Tsai-Wu para cada combinação. Alguns dados obtidos do FEM serão usados para criar um
modelo de superfície de resposta de fator inverso (IRF) personalizado. Este modelo será utilizado
para determinar a resistência de reserva do material com base no Critério de Falha Tsai-Wu, que
representa adequadamente a influência desses parâmetros na resposta mecânica do vaso de pressão.
Posteriormente, será empregado o método de otimização multiobjetivo de algoritmos genéticos para
encontrar os valores ótimos das variáveis de projeto que garantam o menor peso e a mínima
probabilidade de falha. Os resultados demonstram a eficácia desta metodologia, que será então
validada através do Método dos Elementos Finitos (MEF) para confirmar os parâmetros ideais do
vaso de pressão
Métodos inversos para o projeto aerodinâmico de grades de turbomáquinas axiais
Get PDFIn this work, two inverse methods for isolated airfoil and turbomachinery cascades
design are presented. The first method is based on an iterative correction algorithm with an
efficient panel technique for potential flow calculations. Linear vortex distributions on the panels
and a consistent procedure for imposing the Kutta condition are applied in order to eliminate the
spurious aerodynamic loading that usually appears in the vicinity of a cusped trailing edge. A
semi-analytical scheme is applied for calculating the influence matrix elements of cascade
airfoils. The scheme is purely analytical for isolated bodies. The algorithm searches the airfoil
ordinates attending to a given surface velocity distribution with fixed abscissas.
The second proposed method is a hybrid numerical technique based on a suitable
combination of conformal mapping and the linear vortex panel method cited above. The
coordinates of a circle or quasi-circle in the transformed plane are searched in order to satisfy a
required velocity distribution on the target airfoil contour at the physical plane. The velocity
distribution is now prescribed as a function of the natural coordinate. The use of a conformal
mapping increases the precision of the inverse procedure, by damping possible geometrical
oscillations at the leading edge region caused by the panel slope variations during the iterative
process. In this way, smooth aerodynamic shapes are guaranteed to be produced on the whole
contour.
The geometrical marching is conducted by varying the panel slopes as a function of the
normal velocity excess induced by the difference between the required and calculated velocities.
A scheme is applied in order to close the body shape. Various benchmark tests are presented for
isolated airfoils (Joukowski and Gostelow as isolated airfoil) as well cascades (Weinig,
Gostelow and Joukowski mounted in cascade).Neste trabalho, são apresentados dois métodos inversos para o projeto de perfis
aerodinâmicos isolados e em grades de turbomáquinas. O primeiro método é baseado em um
algoritmo de correção iterativa com uma técnica de painéis eficiente para cálculo do escoamento
potencial. São empregadas distribuições lineares de vórtices sobre os painéis e um procedimento
consistente para aplicar a condição de Kutta, eliminando-se os carregamentos espúrios que
normalmente ocorrem em perfis com bordo de fuga afilado. Para o cálculo dos elementos da
matriz de influência, utiliza-se um esquema semi-analítico no caso de perfis em grade linear e
puramente analítico no caso de perfis isolados. Partindo de uma geometria inicial, o algoritmo
busca iterativamente as ordenadas de um aerofólio atendendo a uma distribuição de velocidade
requerida no contorno, com abscissas fixas.
O segundo método consiste em uma técnica numérica híbrida utilizando a combinação
adequada de uma transformação conforme e o mesmo método de painéis, baseado em
distribuição linear de vórtices. A técnica busca obter as coordenadas de um círculo ou de um
quase-círculo no plano transformado, resultando num perfil aerodinâmico no plano físico, de
forma a atender a uma distribuição de velocidades requerida de projeto, dada em função da
coordenada natural do perfil. A aplicação da técnica de transformação conforme aumenta a
precisão do procedimento inverso, atenuando sensivelmente as eventuais oscilações geométricas
na região do bordo de ataque causadas pela variação de inclinação dos painéis durante o processo
iterativo. Com isso, garante-se a geração de formatos aerodinâmicos suaves em todo o contorno.
A nova geometria é obtida variando as inclinações dos painéis em função do excesso de
velocidade normal induzido pela diferença entre as velocidades calculada e requerida. Ao final
de cada iteração, aplica-se um esquema para garantir o fechamento do perfil. Vários casos de
testes são apresentados para perfis isolados (Joukowski, Gostelow considerado isolado) e em
grade linear (Weinig, Gostelow, e Joukowski considerado em grade)
Application of mean squared error for robust optimization in end milling of stainless steel DUPLEX UNS S32205
No full textResearch on duplex stainless steel end milling has gained prominence due to the challenges encountered due to its low machinability characteristics. Duplex stainless steel has low thermal conductivity, high toughness, and a high work hardening rate. To ensure good final quality in manufactured products, it is important that the milling process be well planned, to minimize the wear of the cutting tools during the process and at the same time present good productivity indicators. The objective of this work is to perform a robust multi-objective optimization in the end milling process of duplex stainless steel UNS S32205. The experiments were performed using a central composite design combining the control variables: cutting speed, feed per tooth, depth of cut and milled width and the noise variables: flank wear, fluid flow rate and fluid concentration. The response variables evaluated were the surface roughness R_a and R_t of the machined part. Response surface methodology, robust parameter design, and mean square error techniques were applied. Then, the effects of the control and noise variables, as well as interactions, were analyzed and discussed. The cutting speed was the variable that most influenced the roughness R_a. Roughness R_t was influenced especially by the feed per tooth. The values obtained for roughness R_a ranged between 0.243 and 1.097 µm and 1.800 and 7.058 µm for R_t. The optimization of the mean and variance of each characteristic of interest was performed, as well as the optimization of the mean square error. Thus, 21 Pareto-optimal solutions were obtained, contributing to the improvement of surface quality and productivity in the milling process. For the confirmation tests, an orthogonal Taguchi arrangement (L9) was used where the optimal setups capable of mitigating the influence of noise variables were obtained, which corroborated the good suitability of the proposed methodology.Agência 1As pesquisas sobre o fresamento de topo do aço inoxidável duplex ganharam destaque, devido aos desafios encontrados em função de suas características de baixa usinabilidade. O aço inoxidável duplex apresenta baixa condutividade térmica, alta tenacidade e alta taxa de encruamento. Para garantir boa qualidade final em produtos manufaturados, é importante que o processo de fresamento seja bem planejado, para minimizar os desgastes das ferramentas de corte durante o processo e, ao mesmo tempo, apresentar bons indicadores de produtividade. O objetivo deste trabalho foi realizar uma otimização robusta multiobjetivo no processo de fresamento de topo do aço inoxidável duplex UNS S32205. Os experimentos foram realizados utilizando-se um planejamento composto central combinando as variáveis de controle: velocidade de corte, avanço por dente, profundidade de corte e largura fresada e as variáveis de ruído: desgaste de flanco, vazão de fluido e concentração de fluido. As variáveis de respostas avaliadas foram as rugosidades de superfície R_a e R_t da peça usinada. Foram aplicadas as técnicas de metodologia de superfície de resposta, de projeto de parâmetro robusto e do erro quadrático médio. Em seguida, foram analisados e discutidos os efeitos das variáveis de controle e de ruído, bem como as interações. A velocidade de corte foi a variável que mais influenciou a rugosidade R_a. A rugosidade R_t foi influenciada especialmente pelo avanço por dente. Os valores obtidos para a rugosidade R_a variaram entre 0,243 e 1,097 µm e 1,800 e 7,058 µm para R_t. A otimização da média e da variância de cada característica de interesse foi realizada, bem como a otimização do erro quadrático médio. Assim, 21 soluções Pareto-ótimas foram obtidas, contribuindo para a melhoria da qualidade da superfície e da produtividade no processo de fresamento. Para os ensaios de confirmação foi utilizado um arranjo ortogonal de Taguchi (L9) onde foram obtidos os setups ótimos capazes de mitigar a influência das variáveis de ruído, o que corroborou a boa adequação da metodologia proposta