Rubens de Andrade Junior

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Produções bibliográficas

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Projetos de pesquisa

• 2017 - 2021

  Desenvolvimento de mancais magnéticos supercondutores, Descrição: O Laboratório de Aplicações de Supercondutores (LASUP) do Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia da Universidade Federal do Rio de Janeiro (COPPE/UFRJ) tem desenvolvido ao longo da última década diversos protótipos de dispositivos baseados em materiais supercondutores de alta temperatura crítica (HTS, do inglês High Temperature Superconductors). Como exemplo mais proeminente, destacase o veículo de levitação magnética supercondutora Maglev Cobra. Em paralelo a este, o grupo desenvolve aplicações de dispositivos supercondutores no setor elétrico que utilizam bobinas supercondutoras. Tais bobinas são construídas utilizando fitas supercondutoras HTS de segunda geração (fitas 2G HTS) e materiais de alta tecnologia. Fitas 2G HTS são foco de estudo dos principais grupos de pesquisa em supercondutividade aplicada no mundo e são peças chave para as principais aplicações de materiais HTS em desenvolvimento. Neste projeto, o objetivo é projetar através de ferramentas de simulação, construir e ensaiar bobinas supercondutoras aplicadas a protótipos de mancais magnéticos supercondutores. Para isto, o laboratório conta com uma equipe especializada e infraestrutura dedicada, além de parcerias com centros de pesquisa da área, nacionais e internacionais. A contribuição tecnológica deste projeto se dará pelo desenvolvimento de aplicações com grande potencial na expansão do setor elétrico nacional e no destaque do país como um desenvolvedor de tecnologia de ponta na área.. , Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. , Alunos envolvidos: Graduação: (2) / Mestrado acadêmico: (2) / Doutorado: (2) . , Integrantes: Rubens de Andrade Junior - Coordenador / Alexander Polasek - Integrante / Wescley Tiago Batista de Sousa - Integrante., Financiador(es): Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - Auxílio financeiro.

• 2013 - 2018

  Desenvolvimento de um Motor Supercondutor com Fitas 2G, Descrição: Fitas supercondutoras de segunda geração (fitas 2G) são fitas metálicas multicamadas com um filme de material supercondutor (RE)Ba2Cu3O7-y altamente orientado em seu interior. Quando resfriadas a temperaturas de nitrogênio líquido (77 K) e inferiores, apresentam densidades de correntes muito superiores às de condutores de cobre convencionais, cerca de dezenas a centena de vezes maiores, mesmo na presença de campos magnéticos intensos. Bobinas de fitas 2G são capazes de gerar campos magnéticos poderosíssimos, variando de 2 T a 5 T que, se aproveitadas para a construção de máquinas elétricas, garantiria motores ou geradores mais eficientes e compactos, com cerca de 20% do volume de um convencional equivalente em potência. Tal densidade de fluxo magnético permite dispensar o uso de núcleos ferromagnéticos, que saturariam nessas condições, garantindo uma redução significativa também no peso das máquinas. Máquinas supercondutoras são ideais para aplicações de grande porte, e tornam-se a melhor solução quando a disponibilidade de espaço e eficiência são fatores críticos, como em aeronaves, submarinos, geração eólica e produção de petróleo offshore. Tais aplicações alem de terem recebido grande destaque nas pesquisas internacionais, motivam a construção de um protótipo capaz de originar uma nova linha de motores supercondutores, especialmente desenvolvidos para tais aplicações, que possuem grande relevância no cenário brasileiro.. , Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. , Alunos envolvidos: Graduação: (3) / Mestrado acadêmico: (2) / Doutorado: (2) . , Integrantes: Rubens de Andrade Junior - Coordenador / Guilherme Gonçalves Sotelo - Integrante / Richard M Stephan - Integrante / Alexander Polasek - Integrante / Antonio Carlos Ferreira - Integrante., Financiador(es): Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo à Pesquisa do Estado do RJ - Auxílio financeiro.

• 2004 - 2007

  Desenvolvimento de Dispositivos Elétricos Supercondutores, Descrição: O objetivo principal deste projeto é o desenvolvimento de dispositivos elétricos supercondutores, incluindo a simulação de dispositivos, seu projeto e a construção de protótipos. Os dispositivos que desenvolveremos serão: um armazenador cinético de energia supercondutor (flywheel) e um limitador de corrente de curto circuito supercondutor (SFCL). No caso do desenvolvimento dos armazenadores cinéticos de energia: o desenvolvimento de mancais supercondutores, do conjunto motor/gerador e da eletrônica de potência, já se encontram em fase avançada. Neste caso o objetivo é o teste do primeiro protótipo, aperfeiçoamento e o dimensionamento de um protótipo com maior capacidade. No caso dos limitadores de corrente de curto circuito supercondutores, como estudos irão se iniciar neste próximo período, inicialmente o estudo será limitado à simulação do comportamento deste no caso de falta na rede e possivelmente o teste de materiais apropriados para a construção de protótipos, como por exemplo, o Bi2223 ((Bi,Pb)2Sr2Ca2Cu3O10+x) policristalino de alta densidade com textura de orientação dos grãos.. , Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. , Alunos envolvidos: Graduação: (0) / Especialização: (0) / Mestrado acadêmico: (1) / Mestrado profissional: (0) / Doutorado: (1) . , Integrantes: Rubens de Andrade Junior - Coordenador / Raphael Barata Kasal - Integrante / Antonio Carlos Ferreira - Integrante / Guilherme Gonçalves Sotelo - Integrante., Financiador(es): Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - Bolsa.

• 2002 - 2004

  Mancais Magnéticos Supercondutores Auto-Estáveis para Uso em Dispositivos Elétricos de Alta Rotação e Veículos com Tração Linear, Descrição: A principal meta neste projeto é desenvolver mancais magnéticos supercondutores autoestáveis rotativos e lineares com elevada rigidez vertical e lateral e coeficiente de amortecimento próximo ao crítico. Estes mancais são baseados na levitação magnética supercondutora, sendo construídos com supercondutores de alta temperatura crítica e imãs permanentes. Os mancais rotativos autoestáveis estão sendo desenvolvidos para serem utilizados em dispositivos de alta rotação (no momento até 20.000 rpm), principalmente centrifugas e armazenadores cinéticos de energia (Flywheel). Enquanto que, os mancais lineares autoestáveis estão sendo desenvolvidos para protótipos de veículos levitados sobre trilhos com tração linear e poderão vir a ser utilizados, no futuro, em atuadores lineares.. , Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. , Alunos envolvidos: Graduação: (2) / Especialização: (0) / Mestrado acadêmico: (0) / Mestrado profissional: (0) / Doutorado: (0) . , Integrantes: Rubens de Andrade Junior - Coordenador / Roberto Nicolsky - Integrante / Richard Magdalena Stephan - Integrante / Antonio Carlos Ferreira - Integrante / George Camargo dos Santos - Integrante / Anderson Frossard Gomes Fernandes - Integrante., Financiador(es): Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - Bolsa., Número de produções C, T & A: 6

• 2002 - 2004

  Compensador de Potência Ativa com Motor Gerador de Relutância Chaveada de Alta Rotação e Mancal Supercondutor, Descrição: Este projeto destina-se à pesquisa, desenvolvimento e teste preliminar de um sistema Compensador de Potência Ativa de Alta Rotação (flywheel) com Motor/Gerador de Relutância Chaveada e Mancal Supercondutor de levitação magnética para atuar automaticamente nas falhas da rede de transmissão, nos afundamentos de tensão e na melhoria da qualidade de energia da rede de distribuição, protegendo de instalações industriais sensíveis à qualidade da energia. O protótipo de Compensador de Potência Ativa armazenará energia mecânica em um ou dois volantes de inércia que terão velocidade de rotação de até 24.000 rpm (400 Hz), com uma relação aproximada de energia/potência de até 300kJ/5kW, correspondente ao tempo de um minuto de suprimento na potência máxima. Este volante de inércia estará confinado em uma câmara de baixa pressão (~10-5 atm.), será suportado por um mancal magnético supercondutor de elevada rigidez e acionado por um motor/gerador de relutância chaveado. Pretende-se desenvolver no decorrer deste projeto: o mancal magnético supercondutor axial, que será constituído por ímãs permanentes de NdFeB fixados no rotor levitando sobre um anel supercondutor maciço, formado por blocos recortados em forma trapezoidal de YBa2Cu3O7-d, refrigerado em nitrogênio líquido; os volantes de inércia de aproximadamente 10 kg com diâmetro da ordem de 300 mm; o sistema motor/gerador de relutância chaveado e a eletrônica de potência auxiliar, para acionamento e controle. O estudo de viabilidade, construção e teste do protótipo de sistema flywheel com máquina de relutância chaveada e mancal supercondutor, propiciará uma base de dados para um projeto de sistemas de compensação de potência ativa em escala compatível com o nosso processo de na distribuição de energia. A sua otimização poderá gerar um produto para o compensação local de afundamentos de tensão, faltas, melhoria da qualidade da energia fornecida e proteção a instalações industriais sensíveis a esses tipos de defeitos.. , Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. , Alunos envolvidos: Graduação: (2) / Especialização: (0) / Mestrado acadêmico: (1) / Mestrado profissional: (0) / Doutorado: (1) . , Integrantes: Rubens de Andrade Junior - Coordenador / Roberto Nicolsky - Integrante / Richard Magdalena Stephan - Integrante / Antonio Carlos Ferreira - Integrante / Walter Issamu Suemitsu - Integrante / Luis Guilherme Barbosa Rolim - Integrante / José Luiz da Silva Neto - Integrante / Guilherme Gonçalves Sotelo - Integrante., Financiador(es): Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico - Auxílio financeiro., Número de produções C, T & A: 5

• 2000 - 2002

  Mancais Magnéticos Supercondutores Rotativos Auto-Estáveis, Descrição: Nosso objetivo imediato nesta linha de P&D é desenvolver um Mancal Magnético Supercondutor Autoestável para o protótipo em escala reduzida de centrifuga de separação óleo/água previsto no projeto aprovado pelo PADCT. Para viabilizar este objetivo necessitamos estudar as caraterísticas operacionais destes mancais. As características operacionais fundamentais para o desempenho dos mancais são a sua Força de Levitação, que dará a sua capacidade de carga, a Rigidez , tanto axial quanto radial, e o Coeficiente de Amortecimento. A rigidez e o coeficiente de amortecimento (constantes elásticas) serão responsáveis pela estabilidade do mancal. Uma outra característica operacional geralmente importante dos mancais magnéticos supercondutores é o arraste de rotação (rotational loss), responsável pela dissipação de energia mecânica, porém esta geralmente é muito pequena [7] e tem importância fundamental apenas em dispositivos armazenadores de energia.. , Situação: Concluído; Natureza: Pesquisa. , Alunos envolvidos: Graduação: (3) / Especialização: (0) / Mestrado acadêmico: (0) / Mestrado profissional: (0) / Doutorado: (0) . , Integrantes: Rubens de Andrade Junior - Coordenador / Roberto Nicolsky - Integrante / Richard Magdalena Stephan - Integrante / Arthur Palmeira Ripper Neto - Integrante / Domingos Farias de Brito David - Integrante / Antonio Carlos Ferreira - Integrante / Marco Antonio Pereira do Rosário - Integrante / Leonardo Bier de Cicco - Integrante / Vanessa Alves dos Santos - Integrante., Número de produções C, T & A: 7

Prêmios