Dissertações/Teses

2022
Dissertações
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  • WESLEY CECÍLIO SILVA
  • ANÁLISE DO DESEMPENHO ENERGÉTICO DE CONDICIONADORES DE AR TIPO SPLIT FIXO E INVERTER EM HABITAÇÕES DE INTERESSE SOCIAL

  • Orientador : FREDERICO ROMAGNOLI SILVEIRA LIMA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALDOMAR PEDRINI
  • FREDERICO ROMAGNOLI SILVEIRA LIMA
  • PAULO EDUARDO LOPES BARBIERI
  • Data: 29/03/2022
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  • O presente trabalho teve por objetivo analisar o desempenho de condicionadores de ar do tipo Split inverter em relação a equipamentos do tipo Split convencional, considerando um cenário hipotético para uma edificação residencial de interesse social (HlS), em clima quente e úmido. Desta forma, selecionou-se, como referência, uma edificação existente localizada na cidade de Jacarepaguá, Rio de Janeiro. Simulações termoenergéticas, utilizando o programa ©EnergyPlus e o aplicativo, Open Studio foram empregadas para a obtenção de dados de saídas, indispensáveis para as análises comparativas. Para tanto, um modelo de referência da edificação real selecionada foi elaborado a partir dos procedimentos estabelecidos no método de simulação do Regulamento técnico da qualidade para o nível de eficiência energética (RTQ-R, 2012). Por meio do método considerou-se também padrões de uso e ocupação. Como resultado, obteve-se o modelo de energia da edificação e, concomitantemente, foram inseridos dados dos componentes construtivos, do padrão de uso e ocupação, das cargas energéticas do sistema de iluminação artificial, dos equipamentos elétricos, do condicionamento de ar e respectivas curvas de desempenho, conforme disponibilizado por fornecedores, bem como informação sobre a infiltração do ar, conforme disposto na norma NBR 16555-3 (2018). Contudo, foi possível estimar a carga térmica dos equipamentos de ar condicionado e, consequentemente, o desempenho energético foi analisado por meio do consumo de energia elétrica mensal e do EER anual simulado desses equipamentos. Por meio da simulação foi possível verificar a diferença no desempenho operacional dos condicionadores comparados além dos fatores que influenciam no consumo de energia, no que diz respeito às condições climáticas. Desta forma, a substituição hipotética de Split fixo por aparelhos Split inverter, possibilitou redução de até 41% no consumo de eletricidade anual, bem como aumento da eficiência energética, por meio do alcance de valores superiores a 30%, comparando os dois tipos de condicionadores. Os resultados obtidos nessa pesquisa ainda retratam que a opção por utilizar condicionadores do tipo inverter reduziriam o consumo operacional consideravelmente, proporcionado uma economia mínima de R$ 3.000,00 independente da habitação analisada, tornando-se assim uma escolha atrativa a longo prazo.


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  • The present work aimed to analyze the performance of Split inverter type air conditioners in relation to conventional Split type equipment, considering a hypothetical scenario for a residential building of social interest (HlS), in hot and humid climate. In this way, an existing building located in the city of Jacarepaguá, Rio de Janeiro was selected as a reference. Thermoenergetic simulations, using the program ©EnergyPlus and the application, Open Studio, were used to obtain output data, indispensable for comparative analyses. For that, a reference model of the selected real building was elaborated from the procedures established in the simulation method of the Technical Quality Regulation for the energy efficiency level (RTQ-R, 2012). The method also considered patterns of use and occupation. As a result, the energy model of the building was obtained and, at the same time, data on the constructive components, the pattern of use and occupation, the energy loads of the artificial lighting system, electrical equipment, air conditioning and respective curves were entered. of performance, as provided by suppliers, as well as information on air infiltration, as provided for in standard NBR 16555-3 (2018). However, it was possible to estimate the thermal load of the air conditioning equipment and, consequently, the energy performance was analyzed through the monthly electric energy consumption and the simulated annual EER of these equipments. Through the simulation it was possible to verify the difference in the operational performance of the conditioners compared in addition to the factors that influence energy consumption, with regard to climatic conditions. In this way, the hypothetical replacement of fixed Split by Split inverter devices, allowed a reduction of up to 41% in annual electricity consumption, as well as an increase in energy efficiency, by reaching values above 30%, comparing the two types of conditioners. . The results obtained in this research also show that the option to use inverter-type conditioners would reduce operating consumption considerably, providing a minimum savings of R$ 3,000.00 regardless of the housing analyzed, thus making it an attractive choice in the long term.

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  • FÁBIO MORAIS DE ANDRADE
  • OTIMIZAÇÃO ESTRUTURAL EVOLUCIONÁRIA EM ESTRUTURAS DE ABSORÇÃO DE ENERGIA

  • Orientador : CRISTINA ALMEIDA MAGALHÃES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ARTUR CARON MOTTIN
  • CRISTINA ALMEIDA MAGALHÃES
  • PEDRO AMÉRICO ALMEIDA MAGALHÃES JÚNIOR
  • Data: 31/03/2022
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  • A utilização de materiais de alto desempenho se tornou importante em diversos campos da engenharia, como na indústria automotiva e aeroespacial, devido aos recursos materiais limitados, impacto ambiental e competição tecnológica. De outro lado, sabe-se que a otimização topológica estrutural é uma ferramenta de desenvolvimento de estruturas com ampla aplicação industrial. Dentre os vários métodos de otimização topológica existentes, a otimização estrutural evolucionária tem se destacado pela sua versatilidade, podendo ser utilizada em diversos tipos de problemas de engenharia. Na tentativa de combinar esses campos, este trabalho consiste no estudo do método de otimização evolucionária BESO (Bi-directional Evolutionary Structural Optimization) aplicado a sistemas estáticos lineares e não lineares sob critério de rigidez e tensão e em estruturas de absorção de energia através de um algoritmo em Python suportado pelo software de elementos finitos Abaqus®. Para verificar a eficiência e versatilidade do método, ele é aplicado a uma estrutura 2D em análises lineares e não lineares e é comparado as topologias obtidas pelo método SIMP. Para verificar sua eficiência computacional, a técnica é usada na otimização linear e não linear de uma estrutura 3D. Por fim, o método é estendido para otimização de estruturas de absorção de energia em que é usado dois modelos 2D da literatura para aplicação do método.


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  • The use of high-performance materials has become important in many fields of engineering, such as the automotive and aerospace industries, due to limited material resources, environmental impact and technological competition. On the other hand, it is known that structural topological optimization is a tool for the development of structures with wide industrial application. Among the various existing topological optimization methods, evolutionary structural optimization has stood out for its versatility and can be used in different types of engineering problems. In an attempt to combine these fields, this work consists in the study of the evolutionary optimization method BESO (Bi-directional Evolutionary Structural Optimization) applied to linear and non-linear static systems under stiffness and stress criteria and in energy absorption structures through a Python algorithm supported by Abaqus® finite element software. To verify the efficiency and versatility of the method, it is applied to a 2D structure in linear and non-linear analysis and compared to the topologies obtained by the SIMP method. To check its computational efficiency, the technique is used in linear and non-linear optimization of a 3D structure. Finally, the method is extended to optimization of energy absorption structures in which two 2D models from the literature are used to apply the method.

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  • EDUARDO GONÇALVES MACHADO
  • PONTOS CRÍTICOS DO SISTEMA DE GESTÃO DA QUALIDADE DE ORGANISMOS DE INSPEÇÃO VEICULAR

  • Orientador : SANDRO CARDOSO SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SANDRO CARDOSO SANTOS
  • YUKIO SHIGAKI
  • CLAUDINEI JOSÉ DE OLIVEIRA
  • Data: 04/04/2022
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  • Os veículos devem passar por inspeções durante seu ciclo de vida, visando atender à legislação de trânsito e do
    meio ambiente, mas também para garantir o pleno funcionamento de todos os sistemas automotivos, promovendo a segurança de seus ocupantes e demais usuários das vias. O Inmetro estabelece diretrizes de qualidade, visando que organismos de inspeção sejam acreditados para realizar essa atividade em seu nome. Para garantir que o trabalho desenvolvido esteja atendendo às expectativas do órgão, são realizadas auditorias anuais baseadas na norma ABNT NBR ISO/IEC 17020:2012, que registram não conformidades quando há evidências do não cumprimento de algum item. O objetivo deste trabalho é avaliar, a partir do histórico de não conformidades de alguns organismos, os itens de mais difícil aplicação na norma. Esses itens são os pontos críticos para a implantação e manutenção dos sistemas de gestão da qualidade utilizados pelos organismos de inspeção, sendo necessária mais atenção para que as empresas não incorram em falhas com potencial de prejudicar o cidadão ou gerar sanções ao organismo por parte do acreditador. Para a consecução dos objetivos, foi criado um banco de dados onde foram inseridas as informações constantes nos formulários FOR-CGCRE-388, que contêm a descrição das não conformidades registradas em auditorias e o tratamento proposto pelo organismo no período de janeiro de 2013 a dezembro de 2021. Foram reunidos 722 registros de não conformidades registradas em 93 auditorias de 14empresas. A análise do inventário de não conformidades demonstra que os organismos, com o passar do tempo, evoluíram em maturidade em seus sistemas de gestão da qualidade, pois a média de não conformidades por auditoria reduziu com o passar do tempo. O resultado deste estudo aponta que o item 7.3.1 da norma é aquele onde mais são registradas falhas dos organismos.


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  • Vehicles must undergo inspections during their life cycle, in order to comply with traffic and environment, but also to ensure the full functioning of all automotive systems, promoting the safety of their occupants and other road users. Inmetro establishes quality guidelines, aiming for inspection bodies to be accredited to carry out this activity on its behalf. To ensure that the work carried out meets the expectations of the body, annual audits are carried out based on the ABNT NBR ISO/IEC 17020:2012 standard, which record non-conformities when there is evidence of non-compliance with any item. The objective of this work is to evaluate, from the history of non-conformities of some organisms, the items that are more difficult to apply in the standard. These items are the critical points for the implementation and maintenance of quality management systems used by inspection bodies, and more attention is needed so that companies do not incur failures with the potential to harm the citizen or generate sanctions against the body by the accreditor. . In order to achieve the objectives, a database was created where the information contained in the FOR-CGCRE-388 forms were inserted, which contain the description of the non-conformities recorded in audits and the treatment proposed by the body in the period from January 2013 to December 2021. A total of 722 records of non-conformities registered in 93 audits of 14 companies were gathered. The analysis of the inventory of non-conformities shows that the organizations, over time, have evolved in maturity in their quality management systems, as the average of non-conformities per audit has reduced over time. The result of this study shows that item 7.3.1 of the standard is the one where most failures of organisms are recorded.

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  • MARCELO SUMAN SILVA ASSIS
  • SIMULAÇÃO NUMÉRICA 1D DO DESEMPENHO DE UM MOTOR MONOCILINDRO COM RAZÃO
    VOLUMÉTRICA DE COMPRESSÃO VARIÁVEL OPERANDO COM E100

  • Orientador : FERNANDO ANTONIO RODRIGUES FILHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FERNANDO ANTONIO RODRIGUES FILHO
  • JOSE GUILHERME COELHO BAETA
  • JOSE LEONCIO FONSECA DE SOUZA
  • MARCIO EXPEDITO GUZZO
  • THIAGO AUGUSTO ARAUJO MOREIRA
  • Data: 07/04/2022
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  • Segundo a Agência Internacional de Energia (IEA) o setor de transportes é o segundo maior gerador de gases intensificadores do efeito estufa, atrás apenas do setor de aquecimento de ambiente. Por estas razões a busca por soluções ambientalmente sustentáveis para o setor de transporte faz-se necessária. A eletrificação da frota apontada por muitos como a solução para este desafio ambiental não é tão promissora quanto parece, uma vez que 65% da energia elétrica gerada no mundo é oriunda de fonte fóssil. Projeções estatísticas apontam que pelo menos 73% da frota de veículos leves em 2050 no mundo serão equipados com motores de combustão interna. Neste contexto o desenvolvimento de motores com elevada eficiência de conversão de combustível movido a biocombustíveis é de suma importância. A enorme capacidade do Brasil em produzir etanol, associado as suas propriedades físico-químicas que fazem deste combustível uma excelente opção para alimentação dos motores SI e a disponibilidade de uma rede de distribuição deste combustível em todo território nacional fazem dele a alternativa mais interessante para o Brasil. Este trabalho tem como objetivo avaliar o potencial de redução de consumo específico de combustível através do aumento da razão volumétrica de compressão (rc) para um motor movido exclusivamente a etanol. Para este fim um modelo numérico 1D usando o código do GT-Power foi desenvolvido, para um motor monocilíndrico de pesquisa experimental da AVL modelo 5496. A partir de dados experimentais este modelo foi calibrado e validado para todas as condições de operação testadas, onde a razão volumétrica de compressão é variada em 11,5:1, 13:1, e 15:1, operando com etanol hidratado E100. Uma boa concordância entre os resultados numéricos e experimentais foi observada. Os erros numéricos nos parâmetros dedesempenho ficaram abaixo dos 5%, de forma coerente com os dados experimentais o menor consumo específico de combustível foi obtido para a rc de 15,0:1.


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  • According to the International Energy Agency (IEA) the transport sector is the second largest generator of greenhouse gases intensifying the effect, behind only the space heating sector. For these reasons, the search for environmentally sustainable solutions for the transport sector is necessary. The electrification of the fleet pointed out by many as the solution to this environmental challenge is not as promising as it seems, since 65% of the electricity generated in the world comes from fossil sources. Statistical projections indicate that at least 73% of the light vehicle fleet in 2050 in the world will be equipped with internal combustion engines. In this context, the development of engines with high fuel conversion efficiency powered by biofuels is of paramount importance. Brazil's enormous capacity to produce ethanol, associated with its physicochemical properties that make this fuel an excellent option for powering SI engines and the availability of a distribution network for this fuel throughout the national territory make it the most interesting alternative for the Brazil. This work aims to evaluate the potential for reducing specific fuel consumption by increasing the volumetric compression ratio (rc) for an engine powered exclusively by ethanol. For this purpose a 1D numerical model using the GT-Power code was developed, for a single cylinder experimental research engine from AVL model 5496. From experimental data this model was calibrated and validated for all tested operating conditions, where the volumetric compression ratio is varied at 11.5:1, 13:1, and 15:1, operating with E100 hydrated ethanol. A good agreement between numerical and experimental results was observed. Numerical errors in performance parameters were below 5%, consistent with the experimental data, the lowest specific fuel consumption was obtained for the rc of 15.0:1.

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  • DANIEL HELENO DE CASTRO
  • DESENVOLVIMENTO DE UM MODELO NUMÉRICO 1D PARA SIMULAÇÃO DO DESEMPENHO, CONSUMO
    ESPECÍFICO DE COMBUSTÍVEL E PARÂMETROS DE COMBUSTÃO DE UM MOTOR MONOCILÍNDRICO DE
    PESQUISA OPERANDO COM INJEÇÃO DIRETA DE ETANOL

  • Orientador : FERNANDO ANTONIO RODRIGUES FILHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FERNANDO ANTONIO RODRIGUES FILHO
  • HÉLDER ALVES DE ALMEIDA JÚNIOR
  • MARCIO EXPEDITO GUZZO
  • THIAGO AUGUSTO ARAUJO MOREIRA
  • Data: 13/07/2022
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  • A crescente utilização de combustíveis alternativos é justificada pela relação existente entre a intensificação do aquecimento global e a emissão de gases de efeito estufa, dentre eles o CO2. No Brasil, pais que figura entre os maiores produtores de etanol, este combustível é uma alternativa interessante para redução de emissões, visto que é amplamente utilizado para motores de combustão interna. Quando se avalia toda a cadeia energética, incluindo a produção do combustível, o etanol surge como um combustível limpo, apresentando resultados de emissões iguais a 0g de CO2 por quilometro percorrido. Isso porque o processo da fotossíntese na produção do etanol, absorve o equivalente as emissões durante a operação do veículo movido com este combustível. A utilização de estratégias e estudos que tornem o motor de combustão interna mais eficiente e menos dependente de fontes fósseis é um fator decisivo no cenário mundial. O presente trabalho tem com objetivo avaliar o efeito da RVC no consumo específico de combustível. É realizado o estudo e a simulação numérica 1D no software GT-Power de um motor de combustão interna monocilindro de pesquisa, modelo AVL 5496, com sistema de injeção direta de combustível, movido a etanol, para avaliar o potencial de redução do consumo específico de combustível em função da variação da razão volumétrica de compressão. O modelo foi calibrado e validado a partir de dados experimentais para 3000 e 4500 rpm na condição de WOT e razão volumétrica de co mpressão de 11,5:1. As diferenças encontradas entre o modelo simulado e os dados experimentais forma inferiores a 5% para os parâmetros de PMEI e BMEP. Pressão máxima no cilindro, ângulo de pressão máxima, torque indicado e ISFC, demonstrando a validação do modelo e a correta correlação das condições de contorno.


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  • The growing use of alternative fuels is justified by the relationship between the intensification of global warming and the emission of greenhouse gases, including CO2. In Brazil, a country that is among the largest producers of ethanol, this fuel is an interesting alternative for reducing emissions, since it is widely used for internal combustion engines. When the entire energy chain is evaluated, including the production of fuel, ethanol appears as a clean fuel, with emission results equal to 0g of CO2 per kilometer traveled. This is because the process of photosynthesis in the production of ethanol absorbs the equivalent emissions during the operation of the vehicle powered by this fuel. The use of strategies and studies that make the internal combustion engine more efficient and less dependent on fossil sources is a decisive factor in the world scenario. The present work aims to evaluate the effect of RVC on specific fuel consumption. A study and 1D numerical simulation are carried out in the GT-Power software of a research single-cylinder internal combustion engine, model AVL 5496, with a direct fuel injection system, powered by ethanol, to evaluate the potential for reducing the specific consumption of fuel. fuel as a function of the variation in the volumetric compression ratio. The model was calibrated and validated from experimental data for 3000 and 4500 rpm in the WOT condition and volumetric compression ratio of 11.5:1. The differences found between the simulated model and the experimental data were less than 5% for the parameters of PMEI and BMEP. Maximum cylinder pressure, maximum pressure angle, indicated torque and ISFC, demonstrating model validation and correct correlation of boundary conditions.

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  • RENAN BUENO WOJCIECHOWSKI
  • Validação do modelo de elementos finitos 3D/método dos blocos para laminação de produtos planos

  • Orientador : YUKIO SHIGAKI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • LUCIANO PESSANHA MOREIRA
  • WAGNER SADE
  • YUKIO SHIGAKI
  • Data: 18/07/2022
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  • O avanço da tecnologia atual para laminar produtos planos está ligado, entre outros fatores, à produção de chapas finas e sem defeitos de planicidade. Para isso, é imprescindível utilizar modelos que podem prever o processo, e assim, auxiliam a viabilizar e otimizar a produção. Os já existentes fornecem resultados precisos e diversos, porém demandam muito tempo para implementar e executar os cálculos. Em contraste, o modelo de Elementos Finitos 3D/Método dos Blocos (modelo híbrido) demonstrou, para apenas um único caso experimental, obter mais rapidamente respostas similares. Em sua metodologia, a distribuição da carga gerada devido à conformação do metal é calculada por uma formulação tridimensional de Bland Ford com o raio corrigido de Hitchcook para ser depois aplicada em uma simulação estática em Elementos Finitos que visa calcular o perfil de espessuras da chapa que sai do equipamento. Os resultados incluem, entre outros, campos de tensões, deformações e pressões de contato. Este trabalho propõe testar mais profundamente a validade do modelo híbrido, aplicando-o em uma nova simulação na qual os dados de entrada foram obtidos experimentalmente para uma cadeira de laminação a frio, 4-HIGH que produz uma chapa com espessura de final de 0,288 mm. As seguintes características dos resultados serão avaliadas das respectivas formas: precisão, comparando o perfil de espessuras da chapa calculado e o medido; consistência e o baixo tempo para cálculo, pela execução de uma análise de sensibilidade; adequação das considerações inerentes, através da enumeração delas e testes da validade para o caso estudado. Para alcançar estes objetivos, o algoritmo do modelo híbrido será aprimorado de diversas formas, dentre as quaisse destaca a compatibilização com a não simetria no plano da chapa. Estas modificações serão registradas no manual de operação. Os resultados preliminares demonstram precisão, baixo tempo de cálculo (14 min) e serem baseados em considerações válidas.


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  • he advancement of current technology for laminating flat products is linked, among other factors, to the production of thin sheets without flatness defects. For this, it is essential to use models that can predict the process, and thus help to enable and optimize production. The existing ones provide accurate and diverse results, but they take a lot of time to implement and execute the calculations. In contrast, the 3D Finite Element/Blocks Method model (hybrid model) demonstrated, for only a single experimental case, to obtain similar responses faster. In his methodology, the distribution of the load generated due to the forming of the metal is calculated by a three-dimensional formulation of Bland Ford with the corrected radius of Hitchcook to be then applied in a static simulation in Finite Elements that aims to calculate the thickness profile of the sheet that exits the equipment. The results include, among others, stress fields, strains and contact pressures. This work proposes to further test the validity of the hybrid model, applying it in a new simulation in which input data were obtained experimentally for a 4-HIGH cold rolling mill that produces a plate with a final thickness of 0.288 mm . The following characteristics of the results will be evaluated in their respective ways: accuracy, comparing the calculated and measured sheet thickness profile; consistency and low time for calculation, by performing a sensitivity analysis; adequacy of inherent considerations, through their enumeration and validity tests for the case studied. To achieve these goals, the hybrid model algorithm will be improved in several ways, among which the compatibility with non-symmetry in the plate plane stands out. These modifications will be registered in the operation manual. Preliminary results demonstrate accuracy, low calculation time (14 min) and are based on valid considerations.

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  • DIOGO NUNES DOMINGOS
  • DESENVOLVIMENTO DE UMA FERRAMENTA OTIMIZADA PARA EXECUÇÃO DE DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO EM PRÉDIOS ADMINISTRATIVOS: ESTUDO DE CASO APLICADO EM UMA INSTITUIÇÃO DE ENSINO

  • Orientador : PATRICIA ROMEIRO DA SILVA JOTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DEILTON GONCALVES GOMES
  • FREDERICO ROMAGNOLI SILVEIRA LIMA
  • PATRICIA ROMEIRO DA SILVA JOTA
  • Data: 19/07/2022
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  • Em resposta ao aquecimento global e ao forte aumento do preço dos combustíveis fósseis nas últimas três décadas, governos, empresas e organizações internacionais têm buscado promover a eficiência energética enquanto medida para mitigação das emissões de gases de efeito estufa e como um importante motor do desenvolvimento econômico sustentável. Portanto, metodologias de diagnóstico energético que sejam de fácil assimilação, cuja aplicação ocorra via ferramentas digitais práticas que auxiliam na operacionalização do processo, tem se mostrado de grande importância para a promoção da conservação da energia em larga escala. Desta forma, o presente trabalho visa apresentar a implementação de uma metodologia de diagnóstico energético específica para prédios administrativos de uso público em uma ferramenta digital desenvolvida para este propósito. Também são apresentados os resultados alcançados a partir de um estudo de caso executado em uma instituição de ensino, onde foram diagnosticados através da ferramenta desenvolvida os sistemas associados aos sistemas de iluminação. Os resultados demonstraram que o uso da ferramenta é funcional e prático, cuja aplicação é viável para diferentes tipos de instalações administrativas


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  • In response to global warming and the sharp increase in the price of fossil fuels over the last three decades, governments, companies and international organizations have sought to promote energy efficiency as a measure to mitigate greenhouse gas emissions and as an important driver of economic development. sustainable. Therefore, energy diagnosis methodologies that are easy to assimilate, whose application occurs via practical digital tools that help in the operationalization of the process, have been shown to be of great importance for the promotion of energy conservation on a large scale. In this way, the present work aims to present the implementation of a specific energy diagnosis methodology for administrative buildings of public use in a digital tool developed for this purpose. The results obtained from a case study carried out in an educational institution are also presented, where the systems associated with the lighting systems were diagnosed through the developed tool. The results showed that the use of the tool is functional and practical, whose application is feasible for different types of administrative installations.

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  • FERNANDO AZALIM JÚNIOR
  • ANÁLISE ENERGÉTICA E EXERGÉTICA DA SECAGEM DE MILHO EM SECADOR CILÍNDRICO COM FLUXO
    VERTICAL DE AR UTILIZANDO O MÉTODO DOS VOLUMES FINITOS

  • Orientador : JOSE LEONCIO FONSECA DE SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANDRE GUIMARAES FERREIRA
  • JOSE LEONCIO FONSECA DE SOUZA
  • RAFAEL PINHEIRO AMANTÉA
  • Data: 19/07/2022
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  • A secagem de grãos é um processo para remoção de umidade de produtos agrícolas a fim de preservar sua
    qualidade. Porém este processo tem um alto gasto energético, que varia de 10 a 25% do uso nacional da energia a cada ano. Logo, são relevantes os estudos de secagem a fim do melhor uso dos recursos energéticos. O presente trabalho realizou o estudo de um modelo matemático de secagem de grãos de milho em leito fixo. O modelo matemático foi baseado na literatura e os resultados numéricos foram resolvidos pelo Método dos Volumes Finitos com o software ANSYS Fluent e a ferramenta User-Defined Function. Os dados experimentais foram obtidos de Dias (2019) que realizou 6 experimentos com as temperaturas 40, 50 e 60°C e as velocidades 0,8 e 1,3 m/s para o ar de secagem em um secador cilíndrico com 130mm de diâmetro e 200mm de altura. Os dados experimentais foram confrontados com os resultados numéricos para validação do modelo matemático. A validação considerou 3 parâmetros: coeficiente de determinação R^2, raiz do erro quadrático médio (RMSE) e percentual BIAS (PBIAS). Os valores medidos para os 6 experimentos apresentaram ótima concordância com os valores simulados para o modelo bidimensional, com o valor de R^2 variando entre 0,997 e 0,999 e os valores de RMSE e PBIAS próximos de zero. Três equações de propriedades do milho vindas da literatura foram adicionadas ao modelo matemático emsubstituições as equações antigas. Ao realizar a validação, concluiu que essas equações podem ser utilizadas no modelo matemático. O modelo tridimensional também previu o comportamento da secagem e os valores foram próximos do modelo bidimensional. Foi realizada uma análise energética e exergética dos 6 experimentos de secagem, onde, o experimento com temperatura de 40°C e velocidade de 0,8m/s, obteve a maior média de eficiência energética, sendo igual a 17,5% e o experimento com temperatura de 60°C e velocidade de 0,8m/s, obteve a maior média de eficiência exergética, sendo igual a 2,5%.


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  • Grain drying is a process for removing moisture from agricultural products in order to preserve their quality. However, this process has a high energy expenditure, which varies from 10 to 25% of the national energy use each year. Therefore, drying studies are relevant in order to better use energy resources. The present work carried out the study of a mathematical model for drying corn grains in a fixed bed. The mathematical model was based on the literature and the numerical results were solved by the Finite Volume Method with the ANSYS Fluent software and the User-Defined Function tool. The experimental data were obtained from Dias (2019) who carried out 6 experiments with temperatures of 40, 50 and 60°C and speeds of 0.8 and 1.3 m/s for the drying air in a cylindrical dryer with a diameter of 130mm and 200mm high. The experimental data were compared with the numerical results to validate the mathematical model. The validation considered 3 parameters: coefficient of determination R^2, root mean square error (RMSE) and BIAS percentage (PBIAS). The values measured for the 6 experiments showed excellent agreement with the values simulated for the two-dimensional model, with the value of R^2 varying between 0.997 and 0.999 and the values of RMSE and PBIAS close to zero. Three corn property equations from the literature were added to the mathematical model to replace the old equations. When carrying out the validation, he concluded that these equations can be used in the mathematical model. The three-dimensional model also predicted the drying behavior and the values were close to the two-dimensional model. An energetic and exergetic analysis of the 6 drying experiments was carried out, where the experiment with a temperature of 40°C and a speed of 0.8 m/s, obtained the highest average of energy efficiency, being equal to 17.5% and the experiment with temperature of 60°C and speed of 0.8m/s, it obtained the highest average of exergetic efficiency, being equal to 2.5%.

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  • MATHEUS DE ANDRADE DUARTE
  • FOTOBIORREATORES DE MICROALGAS EM EDIFICAÇÕES PARA PRODUÇÃO DE BIOMASSA: ALTERNATIVAS PARA O USO DESSES SISTEMAS EM UM PRÉDIO COMERCIAL NO BRASIL

  • Orientador : FREDERICO ROMAGNOLI SILVEIRA LIMA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FREDERICO ROMAGNOLI SILVEIRA LIMA
  • JOSÉ HENRIQUE MARTINS NETO
  • LEANDRO SOARES DE OLIVEIRA
  • RAQUEL DINIZ OLIVEIRA
  • Data: 31/08/2022
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  • O Plano Nacional de Energia 2050 tem como premissa principal a transição energética. Nesse sentido, surge o interesse da diversificação da matriz energética brasileira por meio de fontes renováveis de energia e da expansão da micro e minigeração distribuída. Fotobiorreatores de microalgas associados a edificações surgem como alternativas para atender tal interesse. A proposta dessa integração é que os fotobiorreatores além de produzirem bioenergia para o prédio, poderiam atuar como sistema passivo de climatização e fornecer calor excedente do cultivo para o sistema de aquecimento da edificação. O presente trabalho avaliou alternativas iniciais para utilização de fotobiorreatores em um prédio comercial do sudeste brasileiro por meio de um modelo termoenergético. Os softwares Energyplus e Engineering Equation Solver foram utilizados para análise energética e térmica dos fotobiorreatores integrados à edificação. Os resultados indicaram que fotobiorreatores podem auxiliar o sistema de climatização do prédio ao serem modelados como vidraça da envoltória do prédio e, quando modelados na cobertura, podem auxiliar o sistema de aquecimento de água da edificação.


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  • The National Energy Plan (PNE) 2050 of Brazil has as its main premise issues related to the energy transition. In this sense, the Brazilian energy matrix diversification is noticed through renewable energy sources and the expansion of micro and distributed mini-generation. Microalgae photobioreactors associated with buildings emerge as alternatives to meet this goal. The proposal of this integration is that photobioreactors, in addition to producing bioenergy for the building, could act as a passive air conditioning system and provide excess heat from the cultivation for the heating system of the building. The present work evaluated initial alternatives for the use of photobioreactors in a commercial building in southeastern Brazil through a thermoenergetic model. Energyplus and Engineering Equation Solver software were udes for energy and thermal analysis of photobioreactors integrated into the building. The results indicated that photobioreactors can assist the building's air conditioning system by being modeled as a glazing of the building's envelope and, when modeled on the roof, can assist the building's water heating system.

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