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Estudo do acoplamento acústico-estrutural de uma estrutura do tipo casca cilíndrica uniforme
Get PDFIn the last years it has been increasing the researchers' interest, contemplated by the
great number of publications, dedicated to the active control of noise, in structures as
aeronautics and vehicular. In that sense the study of the interaction between structures and
acoustic fields is of fundamental importance in the understanding and the application of the
technique of active control.
This work presents a study of the coupling between structures and acoustic fields,
applied in a structure of uniform cylindrical shell type. The ANSYS is used to obtaining the
natural frequencies and the acoustic and structural modes. It is shown that the structural and
acoustic modes act in different frequencies, that the number of modes of structural vibration is
larger than the number of acoustic modes and that the natural frequencies of a structure don't
increase with the increase of the modal indexes.Nos últimos anos tem aumentado o interesse dos pesquisadores, refletido pelo grande
número de publicações, dedicadas ao controle ativo de ruído, em estruturas como aeronáuticas
e veiculares. Nesse sentido o estudo da iteração estrutura e campo acústico é de fundamental
importância na compreensão e aplicação da técnica de controle ativo.
Este trabalho apresenta um estudo do acoplamento estrutura e campo acústico, aplicado
a uma estrutura do tipo casca cilíndrica uniforme. Equaciona-se esse comportamento de
iteração, objetivando o conhecimento do fator de acoplamento. Utiliza-se o programa ANSYS
para obtenção das freqüências naturais e dos modos acústicos, estruturais. Mostra-se que os
modos estruturais e acústicos atuam em faixas diferentes de freqüências, que o número de
modos de vibração estrutural é maior que o número de modos acústicos e que as freqüências
naturais de uma estrutura do tipo casca cilíndrica não crescem com o aumento dos índices
modais
Contribuição do mapa estratégico para as atuações na cadeia de suprimentos em uma empresa do setor elétrico
Get PDFThis study presents a positive contribution to develop strategies in supply chain
management. The concepts of Balanced Scorecard (BSC), proposed for Kaplan and Norton,
are applied to construct the strategic map for the productive material acquisition system of a
industrial unit from electric sector, ALSTOM Brasil Ltda. This map is limited by three
strategical themes: supplier selection, supplier relationship and information system. The
concepts of BSC are applied by using the research technique: Soft Systems Analysis. As a
result, the strategic map was prove as a way of spreading unit strategies and objectives, as
well as some actions that would help the unit to win the learning and innovation process in
the performing strategy.A criação dos blocos econômicos, CEE, NAFTA, Mercosul e outros, forçam as
empresas a estarem prontas para uma competição dentro de um mercado cada vez mais
globalizado. Neste sentido, a presente dissertação vem apresentar uma contribuição para o
desenvolvimento de estratégias dentro da cadeia de suprimentos. A aplicação dos conceitos
de Balanced Scorecard (BSC), propostos por Kaplan e Norton, para a construção do mapa
estratégico para sistema de aquisições de materiais produtivos de uma unidade industrial do
setor elétrico, ALSTOM Brasil Ltda., são limitados a três características estratégicas (temas
estratégicos) da cadeia de suprimentos: Seleção de fornecedores, Relacionamento com
fornecedores e Sistema de informações. Os conceitos do BSC são aplicados a partir do
conhecimento e análise do sistema de aquisições desta unidade, pela utilização da técnica de
pesquisa Soft Systems Analysis. Tem-se como resultado desta pesquisa a comprovação do
uso do mapa estratégico como meio para a divulgação das estratégias e objetivos da unidade,
bem como algumas ações que ajudariam a unidade a vencer o processo de aprendizado e
crescimento na execução da estratégia
Continuidade dos serviços de distribuição de energia elétrica: análise regulatória, correlação dos indicadores e metodologia de compensação ao consumidor
Get PDFThe Brazilian energy industry restructuring is characterized by a
desverticalizated model that implies in a segregation of the generation,
transmission, distribution and electric power trader functions. In the same way
that in other countries, the segment of the distribution remains an economical
activity which is characterized as a natural monopoly.
The desverticalization characteristic implicates in great challenges, mainly when
treating power quality, since while it propitiates a larger competitiveness in the
section, and in an increase of the efficiency of the electric power industry as a
whole, carts the search of larger effectiveness as for the application of the
resources. However, this can, in case an appropriate regulation is not had, to
generate a tendency of deterioration of the quality of energy given to the
consumer.
This dissertation presents a state of the art about the regulation of the electric
power quality in other countries under the focus of the continuity of the rendered
services. The current Brazilian regulation is analyzed and some proposals of
adaptations is given, mainly as for the adopted criteria of compensation to the
consumer in case of inadequate service.A reestruturação do setor elétrico caracteriza-se por um modelo funcional
desverticalizado que implica na segregação das funções de geração,
transmissão, distribuição e comercialização de energia elétrica. Da mesma
forma que em outros países, o segmento da distribuição continua a ser uma
atividade econômica com característica de monopólio natural.
A característica de desverticalização implica grandes desafios, em se tratando
de qualidade de energia, pois enquanto propicia uma maior competitividade no
setor, e portanto um aumento da eficiência da indústria de energia elétrica
como um todo, acarreta a busca de maior eficácia quanto à aplicação dos
recursos. No entanto, isto pode, caso não se tenha uma regulamentação
adequada, gerar uma tendência de deterioração da qualidade de energia
entregue ao consumidor.
Esta dissertação apresenta um estado da arte sobre a regulamentação da
qualidade de energia elétrica em outros países sob o enfoque da continuidade
dos serviços prestados. O regulamento brasileiro atual é analisado,
apresentando-se propostas de adequações, principalmente quanto aos critérios
adotados de compensação ao consumidor pelo tempo que o mesmo fica
privado do fornecimento de energia elétrica
Estudo do escoamento turbulento em máquinas de fluxo regenerativas toroidais utilizando o método dos volumes finitos e o algoritmo sola
Get PDFBy using the finite volume method and SOLA algorithm, the study of turbulent twodimensional
flow in a toroidal regenerative turbomachine is carried out. The equations
representing the movement in cartesian coordinates are transformed into a coordinate system
developed specially for this machine. The two-equation turbulence model κ−ε and the
convective scheme “QUICK” are used. The resulting equation system is solved by using
Choleski method. Results for the slip factor, head coefficient, and vorticity are presented and
compared with literature. Along the development of the present Thesis until the study of
toroidal regenerative turbomachine, two tests were carried out: first, the laminar flow in the
cascade flat plates was analyzed in order to check the behavior of the computational program
in this situation. Second, a comparison between Smagorinsky Subgrid Model and Velocity
Structure Function Model was made using the finite volume method, applied to the flow in
transition to turbulence in backward facing step, in order to familiarize with large edge
simulation, that is a modern turbulence model with great perspective to the future.Através do método dos volumes finitos e do algoritmo SOLA é realizado o estudo do
escoamento bidimensional turbulento em uma máquina de fluxo regenerativa toroidal. As
equações representativas do movimento em coordenadas cartesianas são transformadas para
um sistema de coordenadas desenvolvido especificamente para essa máquina. O modelo de
turbulência a duas equações κ−ε e o esquema convectivo QUICK são utilizados. O sistema de
equações resultante é resolvido pelo método de Choleski. Resultados para o fator de
escorregamento, para o coeficiente de pressão e para a vorticidade são apresentados e
comparados com a literatura. Ao longo do desenvolvimento da presente Tese até o estudo da
máquina regenerativa toroidal, foram realizados dois testes: no primeiro, foi analisado
escoamento laminar em grades de placas planas não escalonadas, tendo como objetivo
verificar o comportamento do programa computacional, aplicado a uma grade; no segundo,
foi feita uma comparação entre a Modelagem Submalha de Smagorinsky e a Função Estrutura
de Velocidade no escoamento em transição a turbulência em um degrau, tendo como objetivo
a familiarização com a Simulação de Grandes Escalas, que é uma modelagem moderna para a
turbulência com perspectivas ainda maiores para o futuro
Porous silicon photonic crystals: surface passivation and etch-stop effect on the optical response
Get PDFThe aim of this study was to investigate the influence of the etch-stop time on the structural
and optical properties of multilayer structures and their passivation to avoid aging
effects. Structural analysis by scanning electron microscopy (SEM) and the optical reflectance
data fitting procedure have shown that the inclusion of a pause during the
growth of the porous matrix promotes the formation of thicker layers (2638 nm, for 10 s
of pause), compared with the layer with low porosity without pause (2584 nm). Similar
behavior was observed for high porosity layers changing from 4500 to 4780 nm. This trend
was also observed for multilayer structures. As for porosity, an opposite behavior was observed,
decreasing in about 9.5% and 6.5% with increasing etch stop time for single layers
with low and high porosity, respectively. This phenomenon was attributed to the recovery
of hydrofluoric acid consumed during pore formation at the electrolyte-silicon interface.
To obtain 1D photonic crystals (1D-PC) of porous silicon with optical responses close
to those projected, this phenomenon must be taken into account in device development.
The fabrication of 1D-PC with a sequence starting with a layer with high porosity and
others where the first upper layer has low porosity proves that the increasing effect of
thickness and the decrease of porosity does not depend on the stacking order. However,
the thermal treatment made in air environment shows significant changes in the optical
response after the oxidation at 400°C. Since the oxidation of porous silicon depends on
the characteristics of the porous matrix, it is concluded that the etch-stop promotes the
formation of high and low porosity layers with different microstructures, so that after
thermal annealing at 1000°C in devices with the first upper layer with high porosity, the
main photonic band gap (PBG) is destroyed, i.e., the optical thickness of the high and
low porosity layers no longer obeys Bragg’s law due to the contraction-expansion effect
of the low and high porosity layers.
Three different materials were used for surface passivation: thermal silicon oxide (SiO2),
gold (Au), and titanium oxide (TiO2). Despite the passivation layer, the presence of these
elements resulted in a blue shift of the PBG. However, in the case of the deposited TiO2,
some samples showed a red shift, while in others the PBG is not changed. The red shift
was associated with the presence of xylene in the sol-gel TiO2 within the pores. Unaltered
PBG was associated with the formation of a thin pore-sealing TiO2 sol-gel layer. After
thermal treatment, the typical blue shift was observed. Despite the passivation material,
fast Fourier infrared spectroscopy (FTIR) reveals the presence of SiO2 in addition to the
Au or TiO2 phases. Energy dispersive X-ray spectroscopy analysis (EDS) showed that
Au and TiO2 were deposited in a deep concentration gradient, but with a homogeneous
distribution along the sample surface. X-ray diffraction (XRD) showed that after thermal
treatment at 450°C, the rutile and anatase phases coexist, with the latter predominating.
The stability of the optical properties after passivation was confirmed by measurements
of the samples after 20 and 36 weeks of storage. No spectral changes were observed in the
PBG position.O objetivo deste estudo foi investigar a influência do tempo de pausa (etch-stop) nas propriedades
estruturais e ópticas de estruturas multicamadas e sua passivação para evitar
efeitos de envelhecimento. A análise estrutural por microscopia eletrônica de varredura
(MEV) e o procedimento de ajuste dos dados de refletância óptica mostraram que a inclusão
de uma pausa durante o crescimento da matriz porosa promove a formação de
camadas mais espessas (2638 nm, em 10 s de pausa), em comparação com a camada com
baixa porosidade sem pausa (2584 nm). Um comportamento semelhante foi observado
para camadas de alta porosidade variando de 4500 a 4780 nm. Essa tendência também
foi observada para estruturas multicamadas. Quanto à porosidade, observou-se um comportamento
oposto, diminuindo em cerca de 9,5% e 6,5% com o aumento do tempo do
etch-stop para camadas individuais com baixa e alta porosidade, respectivamente. Este
fenômeno foi atribuído à recuperação do ácido fluorídrico consumido durante a formação
dos poros na interface eletrólito-silício. Para obter cristais fotônicos 1D (1D-PC) de
silício poroso com respostas ópticas próximas às projetadas, esse fenômeno deve ser levado
em consideração no desenvolvimento do dispositivo. A fabricação do 1D-PC com
uma sequência iniciando com uma camada com alta porosidade e outras onde a primeira
camada superior possui baixa porosidade prova que o efeito de aumento da espessura e diminuição
da porosidade independe da ordem de empilhamento. No entanto, o tratamento
térmico feito em ambiente de ar mostra mudanças significativas na resposta óptica após
a oxidação a 400°C. Como a oxidação do silício poroso depende das características da
matriz porosa, conclui-se que o etch-stop promove a formação de camadas de alta e baixa
porosidade com diferentes microestruturas, de modo que após o recozimento térmico a
1000°C em dispositivos com a primeira camada superior com alta porosidade, o gap fotônico
principal (PBG) é destruído, ou seja, a espessura óptica das camadas de alta e baixa
porosidade não obedece mais à lei de Bragg devido ao efeito de contração-expansão das
camadas de baixa e alta porosidade.
Três materiais diferentes foram usados para a passivação da superfície: óxido de silício
térmico (SiO2), ouro (Au) e óxido de titânio (TiO2). Apesar da camada de passivação, a
presença desses elementos resultou em um deslocamento para o azul do PBG. No entanto,
no caso do TiO2 depositado, algumas amostras apresentaram um deslocamento para o
vermelho, enquanto em outras o PBG não foi alterado. O deslocamento ao vermelho
foi associado à presença de xileno no sol-gel TiO2 dentro dos poros. O PBG inalterado
foi associado à formação de uma fina camada de sol-gel de TiO2 de vedação dos poros.
Após o tratamento térmico, observou-se o típico deslocamento para o azul. Apesar do
material de passivação, a espectroscopia rápida de infravermelho de Fourier (FTIR) revela
a presença de SiO2 além das fases Au ou TiO2. A análise por espectroscopia de raios-X por
dispersão de energia (EDS) mostrou que Au e TiO2 foram depositados em um gradiente de
concentração profundo, mas com uma distribuição homogênea ao longo da superfície da
amostra. A difração de raios X (XRD) mostrou que após o tratamento térmico a 450°C,
as fases rutilo e anatase coexistem, com predominância da última. A estabilidade das
propriedades ópticas após a passivação foi confirmada por medições das amostras após 20
e 36 semanas de armazenamento. Nenhuma mudança espectral foi observada na posição
PBG
Analogue models of classical and semiclassical gravity
Get PDFFormal analogies between gravitational and acoustic or optical phenomena have been
a subject of study for over a century, leading to interesting scenarios for testing kinematic
aspects of general relativity in terrestrial laboratories. Here, some aspects about
analog models of gravity obtained from the description of these two different kind of systems
are analysed. First, light propagation in linear magnetoeletric media is examined.
In particular, it is shown that this effect produces mixed time-space terms in the effective
metric that depend only on the antisymmetric part of the generally non-symmetric magnetoelectric
coefficient. Furthermore, the dispersion relation related to the linear effect
motivates the analysis of an idealised exact model presenting an analog event horizon.
Then, a short discussion comparing different ways of constructing analog models is provided.
Subsequently, motivated by the results obtained in the optical context, we make a
bibliographic review about those analog models obtained from moving media, establishing
an equivalence between the propagation of acoustic perturbations in such a background
and the propagation of free scalar fields near a Schwarschild black hole. This last aspect
drives us to analyse the particle production in this scenario, a result that was first addressed
by Stephen Hawking [1, 2], which yields to the the description of the so called
Hawking radiation. When treating a non-stationary spacetime, particularly those presenting
a gravitational collapse, we can extend the description of quantum fields to curved
spacetimes by splitting the metric into two asymptotically stationary regions, with that
we show that the presence of the horizon is fundamental for the creation of particles. Finally,
it is also shown that the thermal distribution of this particle emission is identical to
the Planck distribution for bosons, and because of that the Hawking temperature appears
to be very small when we consider astrophysical scenarios.não const
Estudo do impacto econômico da microgeração fotovoltaica nas residências da cidade de fortaleza, Brasil
Get PDFThe present study aims at the use of photovoltaic solar energy in the Northeast region, more precisely in the city of Fortaleza. The study includes the analysis of the insertion of photovoltaic plants in homes in Fortaleza and its economic viability in light of the new conditions created after the year 2020. Nevertheless, some adjustments to the charging for solar PV were made by Law 14300/2022 in early 2023. In this way, three photovoltaic systems for electricity generation at the residential level were studied, with distinct powers, but within the ranges of the most commonly used in the residential sector in Fortaleza. Each plant was taken into consideration three types of analysis, with the acquired right, with 100% taxation of Wire B and for the current scenario taking into account the staggered collection of Wire B that starts at 15% in 2023 and increases linearly until it reaches 100% in 2029. We took into consideration the customer who obtained the system by cash payment or by financing. The economic feasibility study was carried out, in which an inflation rate of 5.79% p.a., and a tariff adjustment of 11.35% p.a. in the three plants were used. Plant 1, with acquired rights and cash payment presented a NPV of R151,622.81 was obtained and a payback period of 7 years and 5 months with an interest rate of 1.61 p.m.. It is noteworthy that the study presented in this paper determined that Law 14300/2022 that came into effect does not make the investment unviable, since comparing the before and after scenarios (for cash payment) the difference in the return on investment time was an average of 1 year and 6 months for the three plants. For comparison the inflation variation of ±7% affects the payback to a greater extent than updating the FIO B charge.O presente estudo visa a utilização de energia solar fotovoltaica na região Nordeste, mais precisamente na cidade de Fortaleza. O estudo inclui a análise da inserção de usinas fotovoltaicas nas residências de Fortaleza e sua viabilidade econômica em função das novas condições criadas despois do ano de 2020. Assim mesmo, alguns ajustes na cobrança da energia solar fotovoltaica foram feitos pela Lei 14300/2022 no início de 2023. Dessa forma, três sistemas fotovoltaicos de geração de energia elétrica a nível residencial foram estudados, com potências distintas, mas dentro das faixas das mais utilizadas no setor residencial de Fortaleza. Cada usina levou-se em consideração três tipos de análise, com o direito adquirido, com a taxação de 100% do fio B e para o cenário atual levando em consideração o escalonamento da cobrança do Fio B que começa em 15%, em 2023, e vai aumentando linearmente até chegar ao 100% em 2029. Levou-se em consideração o cliente que obteve o sistema por pagamento à vista ou por financiamento. Foi realizado o estudo de viabilidade econômica, no qual foi utilizada uma inflação de 5,79% a.a., e um reajuste tarifário de 11,35% a.a nas três usinas, realizou-se também uma análise de sensibilidade a esta variável. A usina 1, com direito adquirido e pagamento à vista apresentou um VPL R151.622,81 e um payback de 7 anos e 5 meses com uma taxa de juros de 1,61a.m.. Destaca-se que o estudo apresentado neste trabalho determinou que a Lei 14300/2022 que entrou em vigor não torna o investimento inviável, uma vez que comparando os cenários antes e depois (para pagamento a vista) a diferença no tempo de retorno de investimento foi em médio de 1 ano e 6 meses para as três usinas. Para motivos de comparação a variação da inflação em ±7% afeta o payback em uma proporção maior do que a atualização da cobrança do FIO B
Avaliação do desempenho de um sistema híbrido de painel fotovoltaico e bomba de calor para aquecimento de água aproveitando a irradiação solar no estado de Minas Gerais
Get PDFThis dissertation delves into the efficiency and feasibility of a hybrid system comprising photovoltaic panels and a heat pump for water heating, harnessing the available solar irradiation in the state of Minas Gerais, Brazil. Initially, we conduct a review of solar energy and heat pump technologies. The study compares three scenarios: the PV-T system with a heat pump, the combination of a conventional PV system with a vacuum heater, and the conventional PV system solely powering the shower. Scenario 1 proves to be the most efficient, despite the higher initial investment (R 2.79). In contrast, Scenario 2, despite its elevated CAPEX and OPEX, generates only 78 kWh of energy and demonstrates the highest LCOE (R 6.16. The results demonstrate that this hybrid system is capable of providing a significant amount of water heating throughout the year, approximately 521 kWh of thermal energy generated, which is roughly 2 times the thermal energy generated by the vacuum water heating system, effectively capitalizing on the region's high solar irradiation. The system proves to be effective in terms of energy savings, increased photovoltaic panel efficiency, and optimal utilization of thermal energy compared to other systems. The energy generation of the studied system, when compared to the conventional photovoltaic system, is approximately 4 times greater, and this generated energy supplies the energy consumed by the heat pump. The study highlights that the PV-T hybrid system with heat pumps is one of the possible solutions in transitioning towards a more sustainable energy future, less dependent on fossil fuels.Esta dissertação explora a eficiência e viabilidade de um sistema híbrido de painel fotovoltaico e bomba de calor para o aquecimento de água, capitalizando a irradiação solar disponível no estado de Minas Gerais, Brasil. Inicialmente, realizamos uma revisão das tecnologias de energia solar e bomba de calor. O estudo faz comparação com três cenários, somente o sistema PV-T com bomba de calor em comparação com a junção dos sistema PV convencional e aquecedor a vácuo, e o PV convencional gerando energia apenas para o chuveiro, Cenário 1 se mostrou o mais eficiente, apesar do maior investimento inicial (R 2,79). Em contraste, o Cenário 2, apesar do seu elevado CAPEX e OPEX, produziu apenas 78 kWh de energia e exibiu o LCOE mais alto (R 6,16. Os resultados provam que este sistema híbrido é capaz de fornecer uma quantidade significativa de aquecimento de água durante todo o ano, cerca de 521 kWh de energia térmica gerada aproximadamente 2 vezes a energia térmica gerada pelo sistema AQS a vácuo, ou seja, aproveita de forma eficaz a alta irradiação solar na região. O sistema mostrou-se eficaz em termos de economia de energia, aumento na eficiência do painel fotovoltaico, e uma ótimo aproveitamento da energia térmica, em comparação com os outros sistemas. A geração de energia do sistema estudado em comparação com o sistema fotovoltaico convencional é aproximadamente 4 vezes a do convencional, e essa energia gerada supri a energia consumida pela bomba de calor. O estudo mostra que o sistema híbrido PV-T com bombas de calor é uma das possíveis soluções na transição para um futuro energético mais sustentável e menos dependente de combustíveis fósseis
Proposição de diretrizes para o estabelecimento de um modelo de negócio para reúso de água de estação de tratamento de esgoto aplicado à mineração
Get PDFThe balancing water availability and demand has been a global challenge. Population and economic growth; water scarcity events; lack of basic and environmental sanitation; and inadequate governance have increased the pressure on water resources, resulting in water crises. In the mining sector, water is essential, whether for the production process or for secondary activities. Thus, seeking alternative sources and less conflict with other users is a requirement for productive safety. One of the opportunities is to promote water reuse from sanitary effluents as an alternative source for supplying mining enterprises. The new law of sanitation (Law 14.026/2020) opens an opportunity for the improvement of basic sanitation, and it includes, as a goal, the reuse of sanitary effluents. So, in this dissertation, the objective was to propose the main guidelines to establish the business model for the reuse of water from wastewater treatment plants for non-potable use in the mining sector. For this purpose, a bibliographic and bibliometric review was conducted to outline the current landscape of water reuse. The guidelines for establishing the business model were elaborated by adapting the Front End Loading (FEL) methodology, recommended for the conception, development, execution, and operation of complex, large-scale projects. As a result, 12 main guidelines were defined. To verify the practical applicability of these guidelines, the Laboreaux WWTP, located in the city of Itabira, Minas Gerais - as producer and supplier of water for reuse - and the Itabira Mining Complex owned by Vale S.A. - as user of this water - were presented as case studies. The conception study for the non-potable water reuse project was based on public information made available by Vale S.A and by the Water and Sewage Service of Itabira (SAAE). The information was complemented with field visits. The technical, economic, and environmental feasibility of 5 alternatives was analyzed, with different layouts of the pipeline and reservoir. Alternative 2, considering the Pontal dam as the reuse water reservoir, proved to be the most feasible. The estimated cost considering the pumping system and adductor was around 10 million. It is expected that public and private investments will be directed to sanitation to make the implementation of water reuse systems feasible.O equilíbrio entre a disponibilidade e a demanda hídrica tem sido um desafio global. O crescimento populacional e econômico; os eventos de escassez hídrica; a carência de saneamento básico e ambiental; e a governança inadequada têm aumentado a pressão sobre os recursos hídricos, resultando em crises hídricas. No setor da mineração a água é fundamental, seja para o processo produtivo ou para as atividades secundárias. Assim, buscar fontes alternativas e de menor conflito com os demais usuários é requisito para a segurança hídrica do setor produtivo. Uma das oportunidades é fomentar a água de reúso proveniente de efluentes sanitários como fonte alternativa para suprimento dos empreendimentos minerários. A atualização do marco legal do saneamento (Lei 14.026/2020) abre uma oportunidade para a melhoria do saneamento básico e também inclui, como meta, o reúso dos efluentes sanitários. Com isso, nesta dissertação, o objetivo foi propor as principais diretrizes para estabelecer o modelo de negócio do reúso de água proveniente de estação de tratamento de esgoto para uso não potável no setor de mineração. Para este propósito, foi feita a revisão bibliográfica e bibliométrica a fim de traçar o panorama atual do reúso de água. As diretrizes para o estabelecimento do modelo de negócio foram elaboradas por meio de adaptação a metodologia Front End Loading (FEL), recomendada para concepção, desenvolvimento, execução e operação de projetos complexos e de grande porte. Como resultado, foram definidas 12 diretrizes principais. Para verificação da aplicabilidade prática destas diretrizes, foi apresentado como estudo de caso a ETE Laboreaux, localizada na cidade de Itabira, Minas Gerais - como produtora e fornecedora da água para reúso - e o Complexo Minerário de Itabira de propriedade da Vale S.A- como usuário desta água. O estudo de concepção do projeto de reúso de água não potável foi elaborado com base nas informações públicas disponibilizadas pela Vale S.A e pelo Serviço Autônomo de Água e Esgoto – SAAE de Itabira. As informações foram complementadas com visitas realizadas à campo. Foram analisadas a viabilidade técnica, econômica e ambiental de 5 alternativas, com diferentes arranjos de traçado da adutora e de reservação. A alternativa 2, considerando barramento do Pontal como reservatório da água de reúso, se mostrou a mais viável. O custo estimado considerando o sistema de bombeamento e adutora foi na ordem de 10 milhões. Espera-se que investimentos públicos e privados sejam direcionados para o saneamento de modo a viabilizar a implantação de sistemas de reúso de água
Sistema ópticos-sem fio 5G NR com um transmissor de múltiplos comprimentos de onda em óptica integrada
Get PDFThis work addresses a solution for the implementation of radio over fiber (RoF - radio-over-fiber) systems for applications in fifth-generation (5G) wireless networks and future generations. The proposed solution is demonstrated with the application of a multiwavelength transmitter (MWT – multiwavelength transmitter) integrated into an indium phosphide platform (InP – indium phosphide), as a source for generating optical carriers. First, the photonic integrated circuit (PIC) and characterization of the MWT are presented. The PIC integrates eight tunable wavelength lasers, aiming to reduce the complexity and dimensions of the transmitter, allowing for compact, high-performance, and smaller 5G solution cost.
After the characterization, a multi-band 5G optical fronthaul is implemented using two 5G new radio (NR) signals and one LTE-A signal. The signals are evaluated in two distinct scenarios, as a function of the root mean square error vector magnitude (EVMRMS), according to the requirements of 3GPP Release 15. In the first phase, three optical carriers in C-band are independently modulated with three mentioned RF signals featuring wavelength division multiplexing, whereas subcarrier multiplexing is applied to the second scenario to jointly modulate the three RF signals into a single optical carrier. Gbit/s throughput is demonstrated to validate the applicability of the integrated MWT to allow multiple applications and/or diverse RF standards.
The PIC transmitter is implemented in wireless optical communication systems. The first implementation refers to a system based on the convergence between optical networks and RF networks, called fiber-wireless (FiWi) system. In this system, three RF signals, in 4G/5G standards, are simultaneously transported over a 12.5 km long RoF link. RF transmissions in the wireless medium are demonstrated using a 10 m long indoor picocell-like link and a 115-m long realistic outdoor link. The second proposal presents a 12.5 km RoF system followed by a 1.5 m free-space optics (FSO) link, targeting the end-user access network. In this proof of concept, an M-QAM signal is transmitted on only one MWT channel. The received signals in both implementations comply with the requirements of 3GPP Release 15, in terms of EVMRMS, and show a total throughput of 1.36 Gbit/s and 230 Mbit/s in the scenarios of 10 m and 115 m, respectively, and a throughput of 160 Mbit/s for the link in FSO.Este trabalho aborda uma solução de implementação de sistemas de rádio sobre fibra (RoF – radio-over-fiber) para aplicações em redes sem fio de quinta geração (5G) e gerações futuras. A solução proposta é demonstrada com a aplicação de um transmissor de múltiplos comprimentos de onda (MWT – multiwavelength transmitter) integrado em uma plataforma de fosfeto de índio (InP – indium phosphide), como fonte geradora de portadoras ópticas. Primeiramente, será apresentado o circuito fotônico integrado (PIC – photonic integrated circuit) e a caracterização do MWT, que integra oito laseres sintonizáveis em comprimento de onda, visando reduzir a complexidade e dimensões do transmissor, permitindo soluções 5G compactas, de alto desempenho e menor custo.
Posteriormente à caracterização, é implementado um fronthaul óptico 5G multi-banda usando dois sinais no padrão 5G novo rádio (NR – new radio) e um sinal no padrão LTE-A. Os sinais são avaliados em dois cenários distintos, em função da magnitude vetorial do erro quadrático médio (EVMRMS), de acordo com os requisitos do 3GPP Release 15. No primeiro, três portadoras ópticas na banda C são moduladas de forma independente, cada uma com um dos sinais de radiofrequência (RF) mencionados caracterizando uma multiplexação por divisão de comprimento de onda, enquanto a multiplexação de subportadora é aplicada ao segundo cenário para modular conjuntamente os três sinais de RF uma única portadora óptica. Uma taxa da ordem de Gbit/s é demonstrada para validar a aplicabilidade do MWT integrado para permitir múltiplas aplicações e/ou diversos padrões de RF.
O PIC do transmissor é implementado em sistemas de comunicações ópticos-sem fio. A primeira implementação se refere a um sistema baseado na convergência das redes ópticas para as redes de RF, chamado fibra-sistemas sem fio (FiWi – fiber-wireless). Neste sistema, três sinais de RF, nos padrões do 4G/5G, são simultaneamente transportados por um enlace de RoF de 12,5 km de comprimento. As transmissões de RF no meio sem fio são demonstradas através de um enlace em ambiente interno de 10 m de comprimento semelhante a uma picocélula e um enlace externo realista de 115 m de comprimento. A segunda proposta foi um sistema de RoF de 12,5 km seguido por enlace baseado em óptica de espaço livre (FSO – free space optics) de 1,5 m, visando a rede de acesso ao usuário final. Nessa prova de conceito, um sinal M-QAM foi transmitido em um canal do MWT apenas. Os sinais recebidos nas duas implementações estão em conformidade com os requisitos do 3GPP Release 15, em termos de EVMRMS, e demonstram uma taxa de bits de 1,36 Gbit/s e 230 Mbit/s nos cenários de 10 m e 115 m, respectivamente, e uma taxa de 160 Mbit/s para o enlace em FSO