Sistema de gerência de energia para redes locais

Este trabalho apresenta a proposta e a implementação de um sistema de gerência de energia para redes locais de computadores (Local Area Networks ou LANs). Desde sua introdução, no início dos anos 90, os mecanismos de gerência de energia para computadores têm contribuído de maneira significativa para a redução do consumo nos períodos de inatividade, mas podem ter seu efeito minimizado por uma série de fatores, dentre os quais destaca-se a conexão do equipamento a uma rede. Em linhas gerais, o objetivo do sistema proposto é, justamente, facilitar a gerência de energia em ambientes de rede. O funcionamento do sistema é baseado na aplicação de políticas de consumo definidas pelo administrador da rede. As políticas podem ser aplicadas em duas situações distintas: em horários pré-determinados (p. ex. depois do horário comercial), quando podem ajudar a reduzir o desperdício de energia, ou em resposta a alterações no fornecimento de energia, caso a rede seja protegida por no-breaks, quando a redução no consumo resulta em maior tempo de autonomia da fonte reserva (banco de baterias). As políticas são configuradas através de um mecanismo flexível, que permite não apenas desligar os equipamentos, mas colocá-los em estados intermediários de consumo e executar outros tipos de ações. A arquitetura do sistema é baseada no modelo SNMP (Simple Network Management Protocol) de gerência de redes. É composta, basicamente, de agentes, elementos de software que residem nos equipamentos da rede e detêm o conhecimento específico sobre suas características de consumo de eletricidade, e de um gerente, elemento central que contém a configuração das políticas de consumo e que é responsável pelo monitoramento e controle dos agentes. Gerente e agentes comunicam-se através do protocolo SNMP, trocando informações segundo uma base de informações (MIB) projetada especificamente para a gerência de energia. A ênfase da parte prática do trabalho está no gerente, que foi inteiramente implementado através da linguagem Java, utilizando bibliotecas disponíveis gratuitamente. Adicionalmente, foi implementado um agente-protótipo para a plataforma Windows, o que permitiu observar o sistema completo em execução. Os testes permitiram validar a praticabilidade da arquitetura e estimar o ganho potencial proporcionado pela utilização do sistema. São apresentadas medições que demonstram um aumento de até 6 vezes na autonomia do banco de baterias do no-break para uma configuração de rede pequena, utilizando o sistema para desligar automaticamente 90% dos computadores durante um corte no fornecimento externo. A economia decorrente da redução de consumo em horários de inatividade foi estimada em até R$0,63 por computador no período de um ano (tomando por base a tarifa média praticada no Brasil entre janeiro e maio de 2002).

Previsão de demanda de energia elétrica por meio de redes neurais artificiais

Este estudo propõe um método alternativo para a previsão de demanda de energia elétrica, através do desenvolvimento de um modelo de estimação baseado em redes neurais artificiais. Tal método ainda é pouco usado na estimativa de demanda de energia elétrica, mas tem se mostrado promissor na resolução de problemas que envolvem sistemas de potência. Aqui são destacados os principais fatores que devem pautar a modelagem de um sistema baseada em redes neurais artificiais, que são: seleção das variáveis de entrada; quantidade de variáveis; arquitetura da rede; treinamento; previsão da saída. O modelo ora apresentado foi desenvolvido a partir de uma amostra de 125 municípios do Estado do Rio Grande do Sul (Brasil), nos anos de 1999 a 2002. Como variáveis de entrada, foram selecionados a temperatura ambiente (média e desvio-padrão anual), a umidade relativa do ar (média e desvio-padrão anual), o PIB anual e a população anual de cada município incluído na amostra. Para validar a proposta apresentada, são mostrados resultados baseados nas simulações com o modelo proposto.

Localização de faltas de alta impedância em sistemas de distribuição de energia : uma metodologia baseada em redes neurais artificiais

O presente trabalho apresenta uma nova metodologia de localização de faltas em sistemas de distribuição de energia. O esquema proposto é capaz de obter uma estimativa precisa da localização tanto de faltas sólidas e lineares quanto de faltas de alta impedância. Esta última classe de faltas representa um grande problema para as concessionárias distribuidoras de energia elétrica, uma vez que seus efeitos nem sempre são detectados pelos dispositivos de proteção utilizados. Os algoritmos de localização de faltas normalmente presentes em relés de proteção digitais são formulados para faltas sólidas ou com baixa resistência de falta. Sendo assim, sua aplicação para localização de faltas de alta impedância resulta em estimativas errôneas da distância de falta. A metodologia proposta visa superar esta deficiência dos algoritmos de localização tradicionais através da criação de um algoritmo baseado em redes neurais artificiais que poderá ser adicionado como uma rotina adicional de um relé de proteção digital. O esquema proposto utiliza dados oscilográficos pré e pós-falta que são processados de modo que sua localização possa ser estimada através de um conjunto de características extraídas dos sinais de tensão e corrente. Este conjunto de características é classificado pelas redes neurais artificiais de cuja saída resulta um valor relativo a distância de falta. Além da metodologia proposta, duas metodologias para localização de faltas foram implementadas, possibilitando a obtenção de resultados comparativos. Os dados de falta necessários foram obtidos através de centenas de simulações computacionais de um modelo de alimentador radial de distribuição. Os resultados obtidos demonstram a viabilidade do uso da metodologia proposta para localização de faltas em sistemas de distribuição de energia, especialmente faltas de alta impedância.

Sistema de controle de consumo para redes de computadores

Este trabalho define e implementa um sistema de controle de consumo para redes de computadores, objetivando aumentar o tempo de operação da rede em caso de operação com recursos limitados e redução de consumo de energia em situações de fornecimento normal. Na definição do sistema, denominado NetPower, foi estabelecida uma estrutura através da qual um gerente (coordenador) monitora as atividades dos equipamentos vinculados à rede, e determina alterações nos estados de consumo respectivos, de acordo com as necessidades ou atendimento de padrões de otimização. Aos equipamentos podem ser atribuídos diferentes privilégios em uma hierarquia adaptável a diversos ambientes. Um reserva oferece opção às falhas do gerente. A implementação está baseada no protocolo SNMP (Simple Network Management Protocol) para a gerência e são considerados preponderantemente os padrões para controle de consumo dos equipamentos Advanced Power Management, APM, e Advanced Configuration and Power Interface Specification, ACPI. Além da arquitetura do gerente e dos agentes, foi definida também uma MIB (Management Information Base) para controle de consumo. No projeto do sistema, foi privilegiado o objetivo de utilização em qualquer ambiente de rede, sem preferência por equipamentos de algum fabricante específico ou por arquitetura de hardware. Tecnologias de domínio público foram utilizadas, quando possível. No futuro este sistema pode fazer parte da distribuição de sistemas operacionais, incorporando controle de consumo às redes. No texto é feita uma comparação entre os softwares existentes para controle de consumo, são apresentados os recursos de controle de consumo disponíveis nos equipamentos de computação, seguido da descrição do protocolo de gerência utilizado. Em seguida, é apresentada a proposta detalhada do sistema de controle e descrita da implementação do protótipo.

Compatibilidade entre eficiência energética e eficiência econômica numa empresa rural

A tecnologia de produção agrícola convencional está baseada no alto consumo de energia fóssil – o petróleo –, devido, principalmente, ao uso intensivo de fertilizantes químicos, agrotóxicos, maquinaria pesada e combustíveis. Este modelo agrícola não é viável no longo prazo por dois motivos: além de ser de baixa eficiência energética, os aumentos crescentes do preço da energia, devido à perspectiva de escassez (recurso finito), afetam cada vez mais os custos de produção agrícola, tornando os preços dos produtos agrícolas proibitivos para a maioria das populações. Em segundo lugar, este modelo tem contribuído para a depauperização do solo (capital básico), através do desequilíbrio biológico e desestruturação física, além da contaminação ambiental e dos produtos produzidos. Dentro deste contexto, este trabalho procura mostrar a importância da análise da eficiência energética na empresa rural, ao lado da análise econômica. Através da programação linear, analisa a máxima eficiência energética e máxima eficiência econômica na empresa e respectivas estruturas de produção e consumo de recursos, considerando as variações no preço da energia. As principais conclusões foram: com a tecnologia hora em uso na agricultura, à uma eficiência econômica máxima da empresa rural, está associada uma eficiência energética mínima; a eficiência energética varia em sentido inverso à eficiência econômica; a medida que o preço da energia aumenta, a eficiência energética aumenta, a eficiência econômica cai, os recursos produtivos mais intensivos energeticamente (principalmente fertilizantes químicos), tornam-se menos competitivos, cedendo lugar aos menos intensivos energeticamente, como os adubos orgânicos Por fim, relaciona-se algumas sugestões para futuros trabalhos, enfocando principalmente o uso de tecnologias alternativas de produção, como: adubos orgânicos, tração animal, rotação e diversificação de culturas, adubação verde, energias alternativas, etc, com o intuito de: aumentar a eficiência energética, buscando a independência energética da empresa; melhorar o equilíbrio biodinâmico do solo, para garantir a produtividade no longo prazo; evitar a contaminação ambiental e do próprio homem, procurando produzir produtos biologicamente sadios, livres de resíduos tóxicos e, assim, garantir uma agricultura verdadeiramente autosustentável.

O impacto dos programas de participação nos lucros ou resultados (PLRS) sobre o comprometimento e motivação dos trabalhadores no âmbito das cooperativas de eletrificação rural do Rio Grande do Sul : estudos de caso da CERTAJA, CERTEL e CRELUZ

As Cooperativas de Eletrificação Rural do Rio Grande do Sul (RS) representam um importante meio para a conquista do desenvolvimento econômico e social das populações rurais deste Estado. Atualmente, essas organizações são responsáveis pela distribuição de energia elétrica para quase 40% do total de propriedades gaúchas eletrificadas na área rural, contribuindo, significativamente, entre outras coisas, para: a fixação do homem ao campo, produção de alimentos, interiorizarão de indústrias e serviços, etc. O avanço da globalização e a reforma do Sistema Elétrico Brasileiro introduziram a concorrência, antes praticamente inexistente, no ambiente econômico das cooperativas. Com isso, essas empresas passaram, a partir da década passada, a preocupar-se bem mais com aspectos relativos à competitividade, tais como gestão de processos, qualidade e produtividade. Alinhando-se os princípios de cooperação que fundamentam a filosofia dessas organizações com um novo paradigma de gestão focado no ser humano, a capacitação pessoal, o comprometimento com a empresa e a motivação para o trabalho do quadro funcional passaram a ser prioridades. Nesse contexto, inserem-se práticas administrativas como os Programas de Participação nos Lucros ou Resultados (PLR). Nesse sentido, este trabalho busca, basicamente, através de um estudo de caso múltiplo em que são estudados os PLRs de três cooperativas, avaliar como estes programas estão impactando o comprometimento e a motivação dos funcionários destas empresas. Trata-se de uma pesquisa de natureza exploratória e descritiva que adota uma análise em parte qualitativa e, em parte, quantitativa. Na parte qualitativa, o autor buscou a opinião dos gestores das empresas analisadas através de entrevistas semi-estruturadas. Um questionário (escala Likert), aplicado a todos os funcionários das cooperativas estudadas, serviu de base para a fase quantitativa deste estudo. Os resultados encontrados apontam para um impacto positivo dos PLRs sobre o comprometimento e motivação dos funcionários das cooperativas estudadas e descrevem as variações deste impacto sobre os diversos estratos demográficos destas cooperativas. Com base no cruzamento das variáveis estudadas e na comparação entre os casos das três cooperativas, buscou-se, no final, apontar alguns fatores críticos para o sucesso na implantação e desenvolvimento dos PLRs , com o objetivo de auxiliar os gestores que já utilizam ou pretendem utilizar este instrumento.

Manejo sócio-ambiental de recursos naturais e políticas públicas : um estudo comparativo dos projetos "Paraná-Rural" e "Microbacias"

A partir da metade da década de 1980, no Brasil, aconteceram uma série de mudanças, entre elas o ressurgimento da sociedade civil, a retomada da democracia, a aplicação de políticas neoliberais com a conseqüente minimização do Estado, a descentralização das políticas públicas e o surgimento da questão ambiental. Ao mesmo tempo em que o Estado perdeu poder no âmbito econômico, conservou boa parte da sua capacidade reguladora, convertendo-se num Estado “atuante”. Neste contexto de mudanças, se implementaram no Brasil projetos centrados no manejo e conservação dos recursos naturais, financiados, executados e avaliados pela articulação entre o Banco Mundial e os governos estaduais e federal. Entre eles, dois projetos destacam-se por terem alcançado as suas metas programadas, o “Paraná Rural” e o “Microbacias” implementados respectivamente nos Estados do Paraná (1989-1997) e Santa Catarina (1991-1999). Estes começaram como projetos “agronômicos”, característicos dos anos setenta e oitenta, mas se transformaram em projetos tipicamente sócio-ambientais com a idéia de sustentabilidade em seu cerne operativo, incorporando a microbacia hidrográfica como unidade operacional. Além disso, se destacaram pela “descentralização” das ações, deslocando responsabilidades aos diferentes atores, estimulando uma crescente “participação” dos beneficiários e incorporam a dimensão ambiental nos seus componentes Este trabalho analisa comparativamente as características originais dos projetos, a sua evolução experimentada, os principais resultados, as mudanças introduzidas, os limites encontrados e o aprendizado de sua implementação. Além disso, se examinam aspectos como o papel da sociedade civil, descentralização, políticas de redes e capital social, noções teóricas que ajudam à interpretação das políticas públicas atuais. Finalmente, se analisa a influência da discussão em relação à questão ambiental e à utilização da noção de microbacia hidrográfica como unidade de planejamento e ação. Nas avaliações constatou-se que os projetos lograram superar suas metas programadas, mesmo com diferentes graus nas distintas regiões, obtendo-se um adequado controle da erosão dos solos, aumento da produtividade, diminuição da poluição das águas e melhoramento da infra-estrutura de estradas, entre outros. Ao mesmo tempo, geraram-se condições, em virtude da dinâmica ocorrida, que criaram situações novas de cooperação social e que ampliaram as possibilidades de construir novas iniciativas econômicas e sociais Além disso constatou-se um alto envolvimento das entidades públicas e privadas e dos agentes locais na participação dos projetos, maior participação da assistência técnica, e um significativo comprometimento das prefeituras. Os resultados alcançados estiveram relacionados com as estratégias operacionais implementadas, que tinham os pressupostos básicos das políticas de redes. Os trabalhos nas microbacias hidrográficas foram pautados em arranjos ou acordos institucionais que permitiram a descentralização das decisões e das ações, e, junto à participação dos beneficiários, permitiram congregar e estimular o capital social comunitário.

Redes-em-Chip : arquiteturas e modelos para avaliação de área e desempenho

Com o advento dos processos submicrônicos, a capacidade de integração de transistores tem atingido níveis que possibilitam a construção de um sistema completo em uma única pastilha de silício. Esses sistemas, denominados sistemas integrados, baseiam-se no reuso de blocos previamente projetados e verificados, os quais são chamados de núcleos ou blocos de propriedade intelectual. Os sistemas integrados atuais incluem algumas poucas dezenas de núcleos, os quais são interconectados por meio de arquiteturas de comunicação baseadas em estruturas dedicadas de canais ponto-a-ponto ou em estruturas reutilizáveis constituídas por canais multiponto, denominadas barramentos. Os futuros sistemas integrados irão incluir de dezenas a centenas de núcleos em um mesmo chip com até alguns bilhões de transistores, sendo que, para atender às pressões do mercado e amortizar os custos de projeto entre vários sistemas, é importante que todos os seus componentes sejam reutilizáveis, incluindo a arquitetura de comunicação. Das arquiteturas utilizadas atualmente, o barramento é a única que oferece reusabilidade. Porém, o seu desempenho em comunicação e o seu consumo de energia degradam com o crescimento do sistema. Para atender aos requisitos dos futuros sistemas integrados, uma nova alternativa de arquitetura de comunicação tem sido proposta na comunidade acadêmica. Essa arquitetura, denominada rede-em-chip, baseia-se nos conceitos utilizados nas redes de interconexão para computadores paralelos. Esta tese se situa nesse contexto e apresenta uma arquitetura de rede-em-chip e um conjunto de modelos para a avaliação de área e desempenho de arquiteturas de comunicação para sistemas integrados. A arquitetura apresentada é denominada SoCIN (System-on-Chip Interconnection Network) e apresenta como diferencial o fato de poder ser dimensionada de modo a atender a requisitos de custo e desempenho da aplicação alvo. Os modelos desenvolvidos permitem a estimativa em alto nível da área em silício e do desempenho de arquiteturas de comunicação do tipo barramento e rede-em-chip. São apresentados resultados que demonstram a efetividade das redes-em-chip e indicam as condições que definem a aplicabilidade das mesmas.

O idoso do município de Arambaré-RS : um contexto rural de envelhecimento

Este estudo insere-se em um Programa Interdisciplinar de Pesquisa (PROINTER), em que a temática geral é fundamentada na “Evolução e diferenciação da agricultura, transformação do meio natural e desenvolvimento sustentável em espaços rurais do sul do Brasil”. O PROINTER é um acordo de cooperação entre Universidades brasileiras (UFRGS e UFPR) e francesas (Bordeaux 2, Paris 7 e Paris 10), agregando pesquisadores de várias áreas do conhecimento com o intuito de inter-relacionar os diferentes olhares na busca de soluções para o desenvolvimento dos municípios da Metade Sul do Rio Grande do Sul. A área inicial de pesquisa é formada pelos municípios de Arambaré, Camaquã, Canguçu, Chuvisca, Cristal, Encruzilhada do Sul, Santana da Boa Vista e São Lourenço do Sul. A área da saúde, no contexto do PROINTER, fundamenta-se na perspectiva das Interfaces entre a Saúde Pública e a Antropologia em torno das Desigualdades Sociais no Meio Rural, priorizando segmentos mais fragilizados da população, como os idosos. O presente estudo, portanto, objetivou caracterizar através de um enfoque sociodemográfico e epidemiológico as condições de vida e saúde dos idosos do meio rural de Arambaré, bem como, as concepções que envolvem o envelhecimento e a qualidade de vida. A metodologia para alcançar os objetivos combina a análise quantitativa com a qualitativa, privilegiando o delineamento epidemiológico do tipo seccional. A coleta de dados foi através de roteiro de entrevista com questões quantitativas e qualitativas. Os dados quantitativos foram analisados através do software Epi-Info 6.4 e os qualitativos por análise de conteúdo. Os resultados mostraram um número maior de homens idosos do que mulheres no meio rural e, de forma geral, uma inserção socioeconômica precária: baixa escolaridade, renda familiar reduzida, segregação em espaços rurais delimitados por latifúndios, condições sanitárias deficientes. O enfrentamento dessas condições é a continuidade no trabalho agrícola, mesmo para aqueles que são aposentados. Os problemas de saúde são basicamente doenças crônicas, comuns ao envelhecimento, mas há problemas que se ocultam na definição do que é patológico e do que é “inerente ao trabalho”, como as dorsopatias. As redes de apoio ao idoso limitam-se às relações familiares que são influenciadas pelo contexto rural e pelas suas trajetórias pessoais. Essa influência define também preconceitos, valores, tabus e as diferentes concepções de envelhecimento e qualidade de vida, como auto-imagem, sexualidade, limitações, entre outros. O estudo mostra uma heterogeneidade nas formas de envelhecer no meio rural construída pela inter-relação de fatores que permite, a partir de suas informações, influenciar em políticas públicas locais direcionadas aos idosos do meio rural do município, bem como, subsidiar a construção da problemática de pesquisa do PROINTER, considerando não somente as condições materiais de existência, mas também, os aspectos socioculturais que influenciam e são influenciados pelas dinâmicas de vida e saúde dessa população e definem as desigualdades sociais existentes.

Desenvolvimento de redes de polímeros interpenetrantes (IPN) para a aplicação como eletrólito polimérico

Uma nova rede de polímeros interpenetrantes (IPN) baseada em poliuretana de óleo de mamona e poli(etileno glicol) e poli(metacrilato de metila) foi preparada para ser utilizada como eletrólito polimérico. Os seguintes parâmetros de polimerização foram avaliados: massa molecular do poli(etileno glicol) (PEG), concentração de PEG e concentração de metacrilato de metila. As membranas de IPN foram caracterizadas por calorimetria diferencial de varredura (DSC) e espectroscopia de infravermelho por transformada de Fourier (FT-IR). Os eletrólitos de redes de polímeros interpenetrantes (IPNE) foram preparados a partir da dopagem com sal de lítio através do inchamento numa solução de 10% em massa de LiClO4 na mistura de carbonato de etileno e carbonato de propileno na razão mássica de 50:50. As IPNEs foram caracterizadas por espectroscopia de impedância eletroquímica e Raman. As IPNEs foram testadas como eletrólito polimérico em supercapacitores. As células capacitivas foram preparadas utilizando eletrodos de polipirrol (PPy). Os valores de capacitância e eficiência foram calculados por impedância eletroquímica, voltametria cíclica e ciclos galvonostáticos de carga e descarga. Os valores de capacitância obtidos foram em torno de 90 F.g-1 e eficiência variou no intervalo de 88 a 99%. Os valores de densidade de potência foram superiores a 250 W.kg-1 enquanto que a densidade de energia variou de 10 a 33 W.h.kg-1, dependendo da composição da IPNE. As características eletroquímicas do eletrólito formado pela IPN-LiClO4 (IPNE) foram comparadas aos eletrólitos poliméricos convencionais, tais como poli(difluoreto de vinilideno)-(hexafluorpropileno) ((PVDF-HFP/LiClO4) e poliuretana comercial (Bayer desmopan 385) (PU385/LiClO4). As condutividades na temperatura ambiente foram da ordem de 10-3 S.cm-1. A capacitância da célula utilizando eletrodos de PPy com eletrólito de PVDFHFP foi de 115 F.g-1 (30 mF.cm-2) e 110 F.g-1 (25 mF.cm-2) para a célula com PU385 comparadas a 90 F.g-1 (20 mF.cm-2) para a IPNE. Os capacitores preparados com eletrólito de IPNE apresentaram valores de capacitância inferior aos demais, entretanto provaram ser mais estáveis e mais resistentes aos ciclos de carga/descarga. A interpenetração de duas redes poliméricas, PU e PMMA produziu um eletrólito com boa estabilidade mecânica e elétrica. Um protótipo de supercapacitor de estado sólido foi produzindo utilizando eletrodos impressos de carbono ativado (PCE) e o eletrólito polimérico de IPNE. A técnica de impressão de carbono possui várias vantagens em relação aos outros métodos de manufatura de eletrodos de carbono, pois a área do eletrodo, espessura e composição são variáveis que podem ser controladas experimentalmente. As células apresentaram uma larga janela eletroquímica (4V) e valores da capacitância da ordem de 113 mF.cm-2 (16 F.g-1). Métodos alternativos de preparação do PCE investigados incluem o uso de IPNE como polímero de ligação ao carbono ativado, estes eletrodos apresentaram valores de capacitância similares aos produzidos com PVDF. A influência do número de camadas de carbono usadas na produção do PCE também foi alvo de estudo. Em relação ao eletrólito polimérico, o plastificante e o sal de lítio foram adicionados durante a síntese, formando a IPNGel. As células apresentaram alta capacitância e boa estabilidade após 4000 ciclos de carga e descarga. As membranas de IPN foram testadas também como reservatório de medicamento em sistemas de transporte transdérmico por iontoforese. Os filmes, mecanicamente estáveis, formaram géis quando inchado em soluções saturadas de lidocaina.HCl, anestésico local, em propileno glicol (PG), poli(etileno glicol) (PEG400) e suas misturas. O grau de inchamento em PG foi de 15% e 35% em PEG400. Agentes químicos de penetração foram utilizados para diminuir a resistência da barreira causada pela pele, dentre eles o próprio PG, a 2-pirrolidinona (E1) e a 1-dodecil-2-pirrolidinona (E2). Os géis foram caracterizados por espectroscopia de impedância eletroquímica e transporte passivo e por iontoforese através de uma membrana artificial (celofane). O sistema IPN/ lidocaina.HCl apresentou uma correlação linear entre medicamento liberado e a corrente aplicada. Os melhores resultados de transporte de medicamento foram obtidos utilizando o PG como solvente.