Redes Eléctricas Digitais Power Line Communication :- Desafios e Oportunidades para Cabo Verde

Para distribuir e socializar a informação, nos mais diversos locais e das formas mais rápidas possíveis, proliferam as redes de comunicação de dados, cada vez mais presentes em nosso quotidiano, especialmente através do uso das novas tecnologias. Dentre elas, destaca-se a tecnologia Power Line Communication (PLC) Linha de força de comunicação, em que os dados são transmitidos através da corrente eléctrica. Hoje, um pouco por todo o mundo, estuda-se a alternativa viável, desafios e oportunidades de se utilizar a rede de energia eléctrica como um canal efectivo para transmissão de dados, voz e imagem, tornando-se assim, também uma rede de comunicação de dados. Ainda sem uma oferta comercial a funcionar em Cabo Verde, apesar de já terem sido feito algumas tentativas de testes de equipamentos, a Power Line Communication é já utilizada com sucesso em vários países, ligando em banda larga casas e empresas. Assim, este trabalho pretende fazer o enquadramento da tecnologia em si, bem como analisar os desafios e oportunidades da implementação do PLC no mercado Cabo-verdiano.

Projectos de Instalações em Edifícios

O presente relatório vem na sequência do trabalho desenvolvido durante aproximadamente nove meses no estágio efectuado na empresa Compasso Ecológico – Tecnologias Eco-eficientes para Edifícios Lda, Alcobaça, no âmbito do Mestrado em Instalações e Equipamentos em Edifícios do Instituto Superior de Engenharia de Coimbra. A Compasso Ecológico é uma empresa que tem por missão e área de actividade a realização de projectos de uma forma correcta e eficaz seguindo normas estabelecidas para que o projecto possa garantir conforto e segurança. No decorrer do estágio foram realizados vários projectos, sendo alguns deles feitos em grupo, estimulando-se assim o espírito de trabalho de equipa que é uma característica essencial de qualquer engenheiro na sua vida de trabalho activa. Foi tida sempre uma participação activa em todas as actividades desenvolvidas na empresa, conseguindo-se assim estar sempre a par das inovações tecnológicas e aprofundar os conhecimentos adquiridos durante o percurso académico de uma forma prática. As acções efectuadas durante o estágio, incidiram-se sobretudo na realização de projectos de Infra-estrutura de Telecomunicações em Edifícios (ITED), projectos de Instalações Eléctricas, projectos de Segurança Integrada, utilização do software Revit Mep para projectos de Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado (AVAC), realização de folhas de cálculo e vistorias às instalações.

Projectos de Instalações em Edifícios

O presente relatório vem na sequência do trabalho desenvolvido durante aproximadamente nove meses no estágio efectuado na empresa Compasso Ecológico – Tecnologias Eco-eficientes para Edifícios Lda, Alcobaça, no âmbito do Mestrado em Instalações e Equipamentos em Edifícios do Instituto Superior de Engenharia de Coimbra. A Compasso Ecológico é uma empresa que tem por missão e área de actividade a realização de projectos de uma forma correcta e eficaz seguindo normas estabelecidas para que o projecto possa garantir conforto e segurança. No decorrer do estágio foram realizados vários projectos, sendo alguns deles feitos em grupo, estimulando-se assim o espírito de trabalho de equipa que é uma característica essencial de qualquer engenheiro na sua vida de trabalho activa. Foi tida sempre uma participação activa em todas as actividades desenvolvidas na empresa, conseguindo-se assim estar sempre a par das inovações tecnológicas e aprofundar os conhecimentos adquiridos durante o percurso académico de uma forma prática. As acções efectuadas durante o estágio, incidiram-se sobretudo na realização de projectos de Infra-estrutura de Telecomunicações em Edifícios (ITED), projectos de Instalações Eléctricas, projectos de Segurança Integrada, utilização do software Revit Mep para projectos de Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado (AVAC), realização de folhas de cálculo e vistorias às instalações.

Optimização de Células Fotovoltaicas

Perante os cenários do aumento da população mundial, da concentração de CO2, dos custos dos combustíveis, do consumo energético mundial e das alterações climáticas, surgiu a necessidade de encontrar fontes de energias alternativas. Neste contexto, a Energia Solar Fotovoltaica, fruto de investigações e investimentos realizados, teve um grande impacto na última década, registando um aumento significativo quer da produção de painéis fotovoltaicos ou de instalações de sistemas fotovoltaicos no Mundo. A Energia solar Fotovoltaica surge como uma energia alternativa limpa, inesgotável e que contribui para a diminuição do impacto ambiental, mas o elevado custo inicial é ainda um entrave à sua comercialização, sendo por isso importante conseguir uma optimização na produção dos painéis fotovoltaico bem como em instalações a fim de optimizar o seu rendimento. Um dos objectivos deste trabalho foi instalar e monitorizar um sistema fotovoltaico no telhado do laboratório de máquinas eléctricas do ISEL. Foi instalado um sistema com uma potência de 990 Watts. A monitorização dos módulos durante alguns períodos de 2011 e 2012 demonstraram um bom desempenho do sistema fotovoltaico instalado comparativamente aos valores estimados. Outro objectivo deste trabalho foi estudar a influência da temperatura no rendimento das células fotovoltaicas. A primeira fase deste estudo foi desenvolver um modelo matemático de uma célula fotovoltaica em Simulink/Matlab. As curvas obtidas da simulação numérica do modelo matemático permitiram observar e demonstrar a influência do aumento da temperatura das células fotovoltaicas na sua potência e rendimento. A segunda fase deste estudo tinha como objectivo comprovar experimentalmente o efeito da temperatura e analisar possíveis meios que permitissem refrigerar as células fotovoltaicas. Através de uma montagem experimental específica as células fotovoltaicas foram testadas num ambiente controlado. Os valores obtidos permitiram observar uma diminuição de cerca de 36% da temperatura das células utilizando refrigeração e consequente aumento do rendimento.

GESTÃO DE ENERGIA EM REDES DE SENSORES SEM FIOS

A energia é um recurso limitado em redes de sensores sem fios, pelo que uma gestão eficiente da energia disponível é crucial para aumentar o seu tempo de vida operacional. Assim, a gestão de energia em redes de sensores sem fios tem estado focada no desenvolvimento de mecanismos de activação sincronizada de nós “adormecidos” e de tecnologias de captação de energia do meio envolvente. O objectivo deste trabalho consistiu em explorar estas duas abordagens para criar condições de disponibilidade contínua de energia nos nós de redes sem fios: em primeiro lugar, explorando tecnologias de captação de energia de importantes fontes no meio envolvente: luz solar, diferenciais térmicos e campos electromagnéticos, e, também, cultivando métodos e tecnologias de despertar por radiofrequência (wake-up radio) como forma mais adequada de gerir as oportunidades de operação dos nós de uma rede, poupando energia no tempo restante. São apresentados estudos e soluções realizadas no âmbito industrial, bem como os métodos e resultados da análise realizada para a sua validação. Assim, conseguiu-se:  Uma solução baseada na captação de energia solar, com uma eficiência superior a 70% (desde a saída do painel fotovoltaico), capaz de suportar sensores e repetidores numa rede, acumulando energia correspondente a autonomias de 16 e 40 horas, respectivamente, numa aplicação de diagnóstico de seccionadores de alta-tensão em subestações de distribuição de electricidade;  Uma solução de captação de energia de diferenciais térmicos, para suportar sensores de diagnóstico do estado de funcionamento de purgadores, em linhas industriais de distribuição de vapor, permitindo uma disponibilidade permanente de energia, mesmo para diferenças de temperatura de uns meros 20 °C;  Uma solução de captação de energia de campos magnéticos gerados por correntes eléctricas intensas, para aplicação em sensores sem fios a utilizar em redes de distribuição de electricidade, que, nas circunstâncias dos trabalhos propostos, amplamente demonstrou a viabilidade do conceito e foi industrialmente incorporado numa unidade sem fios para a monitorização de correntes eléctricas e o diagnóstico do estado de fusíveis em postos de transformação;  Duas soluções de despertar por radiofrequência, sem prejuízo da latência de comunicação: (i) despertar colectivo, sincronizado para todos os nós da rede no volume de alcance-rádio do emissor, que se revelou eficaz até aos 37 metros, no interior, consumindo 7 μA e (ii) despertar selectivo, individualizando o nó a activar, com um alcance de 33 metros, igualmente no interior, consumindo 5 μA — em campo aberto, o alcance foi de 10 metros. Em suma: as soluções industriais realizadas no âmbito deste trabalho demonstram a viabilidade de suportar a alimentação em potência de nós de redes sem fios operando em diferentes regimes e dependendo de diversas fontes de energia, em natureza e potência disponível, que, no nosso entender constitui condição necessária ao sucesso industrial das redes de objectos sem fios.