Procedimentos para gestão de perdas não técnicas em sistemas de distribuição de energia elétrica

Esta dissertação de mestrado tem como finalidade analisar a gestão das perdas não técnicas de energia elétrica e entender as metodologias adotadas nos projeto de combate a essas perdas desenvolvidas pelas concessionárias de distribuição. Trazendo, assim, à superfície, a importância de uma gestão eficiente das perdas comerciais para se obter uma boa manutenção dos seus índices. É no sistema de distribuição de energia onde ocorre a maior porcentagem das perdas dos sistemas elétricos de potência. Sendo, portanto, a parte do sistema elétrico com maior potencial para redução das perdas. Assim, o enfoque desta dissertação é fazer uma análise das perdas não técnicas, das formas de atuação sobre elas e das metodologias utilizadas pelas concessionárias atualmente, as quais serão apresentadas através de um estudo de caso.

Desenvolvimento de um algoritmo computacional MoM 3D aplicado em nanoplasmônica

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um algoritmo computacional para análise do espalhamento eletromagnético de nanoestruturas plasmônicas isoladas. O Método dos Momentos tridimensional (MoM-3D) foi utilizado para resolver numericamente a equação integral do campo elétrico, e o modelo de Lorentz-Drude foi usado para representar a permissividade complexa das nanoestruturas metálicas. Baseado nesta modelagem matemática, um algoritmo computacional escrito em linguagem C foi desenvolvido. Como exemplo de aplicação e validação do código, dois problemas clássicos de espalhamento eletromagnético de nanopartículas metálicas foram analisados: nanoesfera e nanobarra, onde foram calculadas a resposta espectral e a distribuição do campo próximo. Os resultados obtidos foram comparados com resultados calculados por outros modelos e observou-se uma boa concordância e convergência entre eles.

Comparação dos algoritmos C4.5 e MLP usados na avaliação da segurança dinâmica e no auxílio ao controle preventivo no contexto da estabilidade transitória de sistemas de potência

Esse trabalho compara os algoritmos C4.5 e MLP (do inglês “Multilayer Perceptron”) aplicados a avaliação de segurança dinâmica ou (DSA, do inglês “Dynamic Security Assessment”) e em projetos de controle preventivo, com foco na estabilidade transitória de sistemas elétricos de potência (SEPs). O C4.5 é um dos algoritmos da árvore de decisão ou (DT, do inglês “Decision Tree”) e a MLP é um dos membros da família das redes neurais artificiais (RNA). Ambos os algoritmos fornecem soluções para o problema da DSA em tempo real, identificando rapidamente quando um SEP está sujeito a uma perturbação crítica (curto-circuito, por exemplo) que pode levar para a instabilidade transitória. Além disso, o conhecimento obtido de ambas as técnicas, na forma de regras, pode ser utilizado em projetos de controle preventivo para restaurar a segurança do SEP contra perturbações críticas. Baseado na formação de base de dados com exaustivas simulações no domínio do tempo, algumas perturbações críticas específicas são tomadas como exemplo para comparar os algoritmos C4.5 e MLP empregadas a DSA e ao auxílio de ações preventivas. O estudo comparativo é testado no sistema elétrico “New England”. Nos estudos de caso, a base de dados é gerada por meio do programa PSTv3 (“Power System Toolbox”). As DTs e as RNAs são treinada e testadas usando o programa Rapidminer. Os resultados obtidos demonstram que os algoritmos C4.5 e MLP são promissores nas aplicações de DSA e em projetos de controle preventivo.

Desenvolvimento de framework para análise e simulação dinâmica de sistemas elétricos de potência

Esta tese apresenta uma metodologia flexível orientada a objetos (OO) para a aplicação no projeto e implementação de sistemas de software utilizados na realização de estudos dinâmicos de sistemas elétricos de grande porte. A metodologia OO proposta objetiva tornar mais simples o desenvolvimento, a atualização e a manutenção de complexos sistemas de software para estudos de transitórios eletromecânicos em sistemas elétricos de potência. Os requisitos de usuário são mapeados para um conjunto de classes básicas, as quais são usadas para efetuar a modelagem de dispositivos dinâmicos tais como geradores elétricos. Para avaliação da metodologia foram realizados dois estudos de casos. No primeiro estudo caso o Framework foi aplicado na simulação das unidades geradoras da Usina Hidrelétrica de Tucuruí. Os resultados da simulação foram comparados com medições obtidos em ensaios no campo e mostrou a boa performance do Framework na reprodução dos fenômenos eletromecânicos desta usina de grande porte. No segundo estudo de caso, por outro lado, o Framework foi aplicado na modelagem de um sistema de geração fotovoltaico (PV) com seu sistema de Rastreamento da Potência Máxima (MPPT). O controle MPPT foi implementado usando técnicas digitais. Os resultados das simulações demonstram a performance do Framework na modelagem do sistema de controle de corrente, assim como no controle MPPT, dos sistemas de geração PV.

Sistematização do fluxo de informações no processo de projeto de edificações em empresas construtoras e incorporadoras

O trabalho trata do fluxo de informações no processo de desenvolvimento de projetos, de edificações comerciais e multifamiliares verticais, gerados a partir das rotinas de comunicação entre empresa construtora, arquiteto, projetistas de estrutura, de instalações elétricas e hidrosanitárias e os procedimentos por eles aplicados, para se alcançar a qualidade desejada dos projetos. São investigados a problemática das metodologias tradicionais de projeto e a aplicabilidade de conceitos de engenharia simultânea, sugerindo a realização em paralelo das varias etapas do processo, desenvolvimento integrado de projetos do produto e da produção, estabelecimento de equipes ultidisciplinares e uma maior orientação para a satisfação do cliente final. É apresentado um método de análise capaz de identificar a maturidade das empresas construtoras para a implantação da engenharia simultânea e a explicitação do fluxo de informações, fornecendo uma visão global do processo de projeto. São realizados três estudos de caso consultando três empresas construtoras e incorporadoras e seus respectivos projetistas: arquiteto, engenheiro estrutural, elétrico e hidrosanitário, os quais corroboram as hipóteses estabelecidas na pesquisa. Como conclusão recomenda-se o desenvolvimento de modelos de processo de projeto baseados nos princípios de engenharia simultânea e métodos que possam vir a oferecer uma visão global do processo, dando suporte aos intervenientes na troca sistematizada e racionalizada das informações, objetivando a introdução de ferramentas que possam contribuir para uma modelagem do processo de projeto harmonizada com os princípios de qualidade.

Controladores fuzzy aplicados ao conversor de geradores de indução duplamente excitados em sistemas eólicos integrados a sistemas de potência

Este artigo apresenta novas estratégias de controle fuzzy aplicadas ao conversor estático interligado ao rotor dos geradores de indução duplamente excitados (DFIG), em esquemas eólicos de velocidade variável, integrados a redes elétricas reais. As estratégias de controle propostas são do tipo fuzzy "look-up-table" com supervisão. O desempenho de tais reguladores, baseados em inteligência computacional, é comparado com o obtido com controladores PI's a parâmetros fixos, na ocorrência de faltas no sistema elétrico de potência. Esses controladores fuzzy são destinados a garantir a continuidade da operação dos conversores, e melhorar o desempenho transitório do sistema, em relação aos controladores convencionais. Os resultados apresentados confirmam a eficácia das estratégias de controle adotadas. O modelo físico dos aerogeradores, consistindo de um grande número de turbinas eólicas, foi implementado através de uma ferramenta de simulação dinâmica, desenvolvida no ambiente computacional MATLABTM.

Avaliação dinâmica da interligação Tucuruí-Manaus-Macapá frente a pequenas e grandes perturbações

Esta dissertação apresenta uma avaliação dinâmica da conexão Tucuruí-Manaus-Macapá ao Sistema Interligado Nacional frente a pequenas e grandes perturbações. Todos os dados utilizados foram obtidos da base de dados do Operador Nacional do Sistema Elétrico. No entanto, os parâmetros dos estabilizadores dos sistemas de potência das usinas de Macapá não estão sintonizados para a interconexão e as usinas de Manaus não apresentam dispositivos suplementares amortecedores. Sendo assim, o objetivo deste trabalho é projetar estabilizadores de sistemas de potência para as usinas hidrelétricas de Coaraci Nunes e Balbina, e também para as usinas térmicas de Mauá e Aparecida, através de técnicas de respostas em frequência baseada no critério de Nyquist. A utilização dos estabilizadores tem como finalidade o amortecimento dos modos eletromecânicos que surgem quando os sistemas isolados do Amapá e do Amazonas passam a ser integrados ao sistema interligado nacional. Os projetos são avaliados em diversos cenários operativos através de simulações no domínio do tempo.

Metodologia de planejamento para inserção de geradores fotovoltaicos em redes elétricas isoladas e supridas por geradores a diesel

Fontes renováveis de energia baseadas na geração fotovoltaica (GFV) são alternativas energéticas promissoras para a complementação da geração elétrica convencional e centralizada, como usinas térmicas a diesel que suprem potência para redes elétricas isoladas em cidades e localidades remotas na Amazônia. A alocação e o dimensionamento de geradores para aplicação como geração distribuída (GD) é um problema desafiador, com implicações técnicas e econômicas, relacionadas ao planejamento, projeto e operação da rede e, particularmente, a GFV em função das condições ambientais, principalmente radiação solar e temperatura ambiente. Esta tese apresenta uma metodologia analítica para alocar e dimensionar a potência ativa de unidades de geração fotovoltaica, composta pelo gerador FV integrado ao inversor CC/CA (GDFV) para integração, de forma concentrada ou dispersa em redes isoladas de média tensão, e contempla o atendimento de múltiplos objetivos, melhoria do perfil de tensão da rede, redução das perdas ativas e redução da participação da geração a diesel, proporcionando redução no consumo de óleo diesel e, consequentemente, redução da poluição ambiental. A solução global do método proposto constitui um compromisso em relação a esses objetivos, apresentando ponderações diferenciadas para os mesmos, de acordo com prioridades estabelecidas no planejamento do sistema elétrico sob estudo. Para validação da metodologia proposta, foram modeladas e simuladas as redes de 33 e 69 barras do IEEE e um sistema elétrico isolado, cuja usina térmica a diesel supre alimentação para a cidade de Aveiro-PA, Região Amazônica, obtendo-se como resultados dessas simulações melhoria significativa no perfil de tensão, redução nas perdas ativas e na potência de geração a diesel, de acordo com indicadores técnicos que permitem a avaliação quantitativa da integração da GDFV na rede elétrica.

Modelamento do transporte eletrônico em dispositivos moleculares

No presente trabalho, simulamos as propriedades de transporte e espectro de absorção do composto orgânico Vermelho de Etila. Este é o primeiro estudo teórico de um indicador específico de pH utilizado como nanodispositivo, com base na teoria quântica e no modelo de transporte não-difuso. A distribuição de carga ao longo da molécula é determinada através da técnica, Ab initio, como uma função de um campo elétrico externo. Baseado em um modelo de multiníveis ressonantes também calculamos a corrente como função da tensão de polarização. O acúmulo de carga e a corrente apresentam comportamento semelhante, como a condução do tipo ressonante e curvas carga-tensão e corrente-tensão assimétricas. Os principais resultados sugerem que o sistema presente poderia funcionar como um transistor molecular bi-direcional. Estendemos esta metodologia de análise para outro dispositivo molecular, mas composto de três terminais. Para este sistema, nossa descoberta principal é a resistência diferencial negativa (RDN) na carga Q como uma função do campo elétrico externo. Para explicar este efeito RDN, aplicamos um modelo capacitivo fenomenológico, também baseado em um sistema de multiníveis localizados (que podem ser os LUMOs – Lowest Unoccupied Molecular Orbital – Orbitais moleculares desocupados mais baixos). A capacitância descreve, por efeito de carregamento, a causa do bloqueio de Coulomb (BC) no transporte. Mostramos que o efeito BC dá origem a uma RDN para um conjunto adequado de parâmetros fenomenológicos como: taxa de tunelamento e energia de carregamento. O perfil da RDN obtida nas duas metodologias, ab initio e fenomenológica, estão em comum acordo.

Parâmetros eletrocardiográficos de felideos selvagens da Amazônia (Panthera onca, Leopardus pardalis, Leopardus wiedii, Herpailurus yaguarondi) criados em cativeiro no estado do Pará, tranquilizados com ketamina e cloridrato de xilazina

Pretendeu-se estabelecer os parâmetros eletrocardiográficos (ECG) para felinos selvagens da Amazônia - Panthera onca (onça pintada), Leopardus pardalis (jaguatirica), Leopardus wiedii (gato-maracajá) e Herpailurus yaguarondi (gato-mourisco). Dentre estes felinos, 17 animais pertenciam ao Parque Zoobotânico Dr. Adhemar Monteiro (Capitão Poço/PA) e 2 animais ao 2° Batalhão de Infantaria de Selva (Belém/PA). Embora, o exame eletrocardiográfico não cause dor aos animas, é necessária a realização de contenção química, visto que os animais são perigosos e estressados. Dessa forma, instaurou-se um protocolo de contenção química, visando evitar fugas, estresse excessivo e proteger a integridade física dos animais e do examinador/auxiliares. Antes de serem sedados os animais passaram por jejum alimentar de 24 horas e hídrico de 12 horas. Posteriormente, foram contidos quimicamente, através do uso associativo entre os anestésicos cloridrato de ketamina (10mg/Kg) e cloridrato de xilazina (1mg/Kg), utilizando dardos com auxílio de uma zarabatana ou aplicação intra-muscular após contenção física com puçá. Na realização do eletrocardiograma utilizou-se o mesmo protocolo usado para os animais domésticos. A média de batimentos cardíacos foram os seguintes: 90 bpm para jaguatiricas, 106 bpm gato-maracajá, 166 bpm gato-mourisco e 91 bpm onças pintadas. A maioria das espécies apresentaram ritmo sinusal normal. O eixo elétrico médio variou de 90° a 120°. Os complexos QRS foram predominantemente positivos em DI, DII, DIII e AVF, e negativos em AVR e AVL. As derivações pré-cordiais apresentaram resultados semelhantes aos esperados para o gato doméstico. Os parâmetros observados durantes este estudo, correlacionados com os animais domésticos, apresentaram algumas diferenças, que se devem em função das diferenças fisiológicas associadas ao maior tamanho corporal dos felinos selvagens. Este é um estudo pioneiro visando solucionar problemas com relação ao ECG de felinos selvagens da Amazônia. Portanto, investigações mais amplas sobre o mesmo tema são necessárias para estabelecer critérios a respeito de anormalidades nessas espécies, devendo incluir outras drogas anestésicas e relatórios para combinações de características eletrocardiográficas de animais com doença cardíaca e com distúrbios eletrolíticos.

Resistência à fadiga cíclica de instrumentos rotatórios de níquel-titânio de diferentes características geométricas antes e após o uso

O objetivo do presente estudo foi avaliar a resistência à fadiga cíclica de instrumentos rotatórios de níquel-titânio de diferentes características geométricas, antes e após o uso em canais artificiais. Foram selecionadas limas rotatórias do Sistema Race (FKG Dentaire) e do Sistema K3 (SybronEndo) de conicidade 0,04, com 25mm de comprimento e diâmetro de ponta de 25, padrão ISO. As mesmas foram divididas em quatro grupos experimentais, com doze limas cada, totalizando quarenta e oito instrumentos. Os grupos foram assim divididos: grupo A0, instrumentos Race sem nenhum uso; grupo A5, instrumentos Race de cinco usos; grupo B0, instrumentos K3 de nenhum uso e grupo B5, instrumentos K3 de cinco usos. A simulação de uso foi realizada em canais artificiais de resina, com curvatura de 40° e raio de 5mm, utilizando uma peça de mão com contra-ângulo, acionado por motor elétrico, na velocidade de 350 rpm e 1 N/cm de torque. Todos os grupos foram submetidos a ensaios de fadiga cíclica num dispositivo que permitia o instrumento girar livremente, reproduzindo uma instrumentação rotatória num canal curvo. O tempo despendido até a fratura foi aferido por um cronômetro. Para avaliação estatística empregou-se o teste ANOVA para dois fatores e foi observada diferença estatisticamente significante entre as amostras. O teste de Tukey foi utilizado para verificar a diferença entre as médias dos grupos. Os resultados mostraram que o uso e a característica geométrica dos instrumentos influenciam na sua resistência à fadiga cíclica (p<0,05). As limas do grupo B0 (K3 sem nenhum uso) apresentaram maior resistência à fadiga, quando comparadas às limas dos demais grupos experimentais, independente do número de uso.

Projeto e avaliação experimental de uma estratégia baseada em análise intervalar aplicada ao projeto de estabilizador de sistemas de potência robusto implementado em um sistema de geração de 10KVA

Neste trabalho, são apresentados a metodologia de projeto e resultados de testes experimentais de um estabilizador de sistema de potência (ESP), implementado em um sistema de geração em escala reduzida de 10 kVA, localizado no Laboratório de Controle e Sistema de Potência (LACSPOT) da Universidade Federal do Pará (UFPA). O projeto do ESP é baseado em uma estratégia de controle robusto com ênfase em incertezas paramétricas estruturadas, as quais são tratadas com ferramentas da teoria de análise intervalar. Estas incertezas são decorrentes de mudanças do ponto de operação do sistema, que provocam variações nos parâmetros de um modelo matemático linearizado referente ao comportamento dinâmico do sistema elétrico de potência no referido ponto de operação. Para o projeto do ESP robusto intervalar, são realizados uma serie de ensaios experimentais com o propósito de estimar os parâmetros de modelos linearizados da planta, representando satisfatoriamente a dinâmica dos modos poucos amortecidos do sistema de geração interligado. O método de identificação é baseado em técnica de identificação paramétrica, baseado em mínimos quadrados. A partir de um conjunto de dados de entrada e saída, para cada ponto de operação, um modelo linear, do tipo auto-regressivo com entrada exógenos (ARX), estimado para fim de uso do projeto do ESP. Por fim, uma série de testes experimentais é realizada no sistema de geração interligado a rede elétrica local, com o propósito de verificar a efetividade da técnica de controle robusto intervalar proposta para a sintonia do ESP. A partir da análise da função custo do sinal de erro de desvio de potência elétrica na saída do gerador síncrono e a função custo do sinal de controle do ESP comprova-se experimentalmente o bom desempenho obtido pela técnica de controle proposta em comparação com uma técnica de controle clássica.

Das águas do rio, as mulheres em movimento na defesa do Xingu: a resistência contra a construção da hidrelétrica de Belo Monte em Altamira - Oeste do Pará

As complexas questões em torno dos conflitos decorrentes da construção de hidrelétricas envolvendo, por um lado, o Setor Elétrico Brasileiro, e, por outro, segmentos sociais, tais como povos indígenas, “populações tradicionais”, ribeirinhos, pescadores e, também, populações das áreas urbanas, dentre outros, têm sido recorrentes nas últimas décadas. Em certa medida, podemos indicar que tais conflitos resultam de modos distintos e contraditórios com que estes segmentos sociais vêem, vivenciam e usam a natureza e o seu ambiente. Motivada pelo interesse de aprofundamento das análises acerca destes conflitos no contexto amazônico, e de ampliar meus conhecimentos, sustentada na matriz interpretativa do fazer e do pensar antropológico, norteei a elaboração desta dissertação tendo como foco o diálogo com doze mulheres que se constituem enquanto um grupo articulado em defesa do rio Xingu e, por conseguinte, contra a hidrelétrica de Belo Monte, prevista para ser construída na região oeste do estado do Pará. Segundo este “Grupo de Mulheres do Xingu” a obra trará impactos ambientais e sociais, lidos por elas como negativos para toda a região, mas, sobretudo, para as mulheres. Nessa direção, almejo compreender as peculiaridades que decorrem deste modo de ver e significar o mundo que as levam a fazer esta leitura e atuarem politicamente articuladas em defesa da natureza.

Estudo da viabilidade operacional do processo de soldagem MAG com alimentação adicional de arame frio

Este trabalho apresenta um estudo experimental da viabilidade operacional, econômica, geométrica e da qualidade da solda com o uso do processo intitulado MAG-CW (Metal Active Gas–Cold Wire); entendido como: processo de soldagem MAG com adição de arame frio ou não energizado. Neste contexto, para o desenvolvimento deste trabalho utilizou-se os processos de soldagem MAG e o MAG-CW, sendo utilizados arames consumíveis sólidos de 1,2 mm de diâmetro, da classe AWS E-70S6 e o dióxido de carbono puro, CO², como gás de proteção com vazão de 17 l/min, para os dois processos empregados. A soldagem automatizada foi realizada com o auxílio de uma fonte eletrônica ajustada em CC⁺, no modo tensão constante e interfaceada a um microcomputador. Para ambos os processos, os cordões de solda foram depositados sobre corpos de prova de aço carbono SAE 1020 medindo 76x155x12,7 mm, com passes em simples deposição, na posição plana puxando e empurrando o arco voltaico. Para o processo MAG-CW adicionouse o arame frio, na região do arco elétrico, por um sistema de alimentação auxiliar de arame de forma seqüencial Tandem e Twin, também, na posição plana. As variáveis de influência foram a Velocidade de Alimentação do Arame-Eletrodo, VAE, que variou em três níveis: 6, 7,5 e 9 m/min, respectivamente, a Velocidade de Alimentação de Arame Frio, VAF, que também variou em três níveis, sendo: 3, 4 e 5 m/min combinadas com VAE. As variáveis de resposta para a avaliação experimental foram a estabilidade do arco elétrico, as características econômicas, as características geométricas e a qualidade superficial do cordão de solda. Os resultados mostraram satisfatória estabilidade do arco, bem como, elevada produção em relação ao processo MAG e bom aspecto superficial das soldas. Neste sentido, o processo MAG-CW, quando comparado ao processo MAG, foi superior na taxa de fusão (TF) em 57% para a VAE igual a 6 m/min, 59 % para VAE igual a 7,5 m/min e de 53 % para a VAE igual a 9 m/min. Observou-se, ainda, que o mesmo ocorreu para a taxa de deposição (TD) aumentando em todos os níveis de velocidade: 62% para a VAE na condição igual a 6 m/min e 7,5 m/min e de 57 % para a VAE na condição igual a 9 m/min. A boa performance no aumento das taxas obtidas pelo processo MAG-CW demonstra vantagem, com maior evidência no desempenho destas características, em função da adição de arame frio ao arco.

Perfis de polietileno reciclado carregado com fibra de açaí

Foram obtidos perfis tubulares porosos de polietileno (PE) e de polietileno/fibra de açaí (PE/PA) 80/20 extrudados a partir de partículas granuladas de polietileno de alta densidade reciclado de embalagens pós-consumo de 600 μm, e deste com fibra de açaí de 300 μm. Para o processamento das peças foi desenvolvida uma extrusora mono-rosca de bancada, com sistema mecânico acionado por um motor elétrico de ½ CV (0,37 kw) controlado por um inversor de freqüência, com canhões, roscas, matriz e sistema de aquecimento substituíveis. Para permitir uma visualização didática de condições de operação do equipamento de modo simplificado foram realizados testes com parafina em canhão de vidro variando-se a velocidade de rotação do parafuso e perfil de temperatura, ajustando vazão mássica e pressão na saída. Para a extrusão dos perfis porosos foram realizados ensaios reológicos de PE e PE/FA sendo selecionado rosca, barril e matriz de alumínio; rosca com passo de 9 mm e relação comprimento diâmetro (L/D) 22, composta de um elemento misturador e um elemento de flutuação na zona de controle de vazão; ângulo entre o filete e o eixo da rosca 17º, folga entre a rosca e o barril 0,15 mm; rotação de 1,3 rpm; aquecimento ao longo do canhão de 120ºC; matriz tubular com 21 mm de diâmetro interno e mandril de 19 mm de diâmetro externo. Os perfis PE e PE/FA apresentaram poros com diâmetros médios de 0,7 e 0,6 mm; densidade relativa à água a 28ºC de 0,77 e 0,73; módulo de elasticidade de 1,002 e 2,601 GPa e máximo inchamento aparente do extrudado de 100 e 80%.