Avaliação tecnológica, operacional e de gestão de sistemas híbridos para geração de eletricidade na Região Amazônica

O objetivo deste trabalho consiste em contribuir com o conhecimento sobre os sistemas híbridos de energia implantados na Região Amazônica e baseados no aproveitamento das fontes de energia solar, eólica e diesel-elétrica. O trabalho apresenta primeiramente o estado-da-arte dos sistemas híbridos, caracterizando sua evolução histórica, os principais tipos e classificações, a composição básica e os prós e contras da eletrificação usando esses tipos de sistemas. Em seguida, é feita a identificação e a descrição dos sistemas regionais através das referências bibliográficas existentes e de informações coletadas em pesquisas de campo. As características técnicas, operacionais, econômicas e de gerenciamento desses sistemas são analisadas sucintamente, servindo de base às proposições de modelos para sistemas híbridos, que influenciam diretamente sobre a estratégia de operação e gestão dos sistemas híbridos regionais. Esses modelos, depois de implementados, permitirão a otimização da operação dos sistemas e sua sustentabilidade.

Estabilizador de sistemas de potência digital aplicado a uma unidade geradora da UHE de Tucuruí

Este trabalho apresenta o desenvolvimento e resultados de testes de campo de um estabilizador de sistemas de potência (ESP) digital, destinado ao amortecimento de oscilações eletromecânicas em sistemas interligados. Os testes experimentais foram efetuados em uma das unidades hidrogeradoras, de 350 MVA, da UHE de Tucuruí. A lei de controle amortecedor do ESP digital foi embarcada em um sistema de hardware baseado em um controlador digital de sinais (DSPIC 30f5011). A estrutura da lei de controle é na forma canónica RST, de tempo discreto, sendo os parâmetros do controlador calculados através da técnica de deslocamento radial de pólos. Para fins de projeto, a dinâmica da planta, no ponto de operação considerado, foi representada por um modelo paramétrico, o qual foi estimado a partir de dados medidos em campo. Os resultados experimentais mostraram um excelente desempenho do ESP digital no amortecimento de um dos modos eletromecânicos observável na UHE de Tucuruí.

Otimização de sistemas híbridos para a eletrificação de minirredes com fontes renováveis: aspectos de projeto, operação e gestão

Em sistemas híbridos de geração de eletricidade (SHGEs) é fundamental avaliar corretamente o dimensionamento, a operação e a gestão do sistema, de forma a evitar seu colapso prematuro e garantir a continuidade do fornecimento de energia elétrica com a menor intervenção possível de usuários ou de empresas geradoras e distribuidoras de eletricidade. O presente trabalho apresenta propostas de otimização para as etapas de dimensionamento, operação e gestão de SHGEs atendendo minirredes de distribuição de eletricidade. É proposta uma estratégia de operação que visa otimizar o despacho de energia do sistema, identificando a melhor relação, sob aspectos técnicos e econômicos, entre o atendimento da carga exclusivamente via fontes renováveis e banco de baterias ou exclusivamente via grupo gerador, e o carregamento do banco de baterias somente pelas fontes renováveis ou também pelo grupo gerador. Desenvolve-se, também, um algoritmo de dimensionamento de SHGEs, com auxílio de algoritmos genéticos e simulated annealing, técnicas meta-heurísticas de otimização, visando apresentar a melhor configuração do sistema, em termos de equipamentos que resultem na melhor viabilidade técnica e econômica para uma dada condição de entrada definida pelo usuário. Por fim, é proposto um modelo de gestão do sistema, considerando formas de tarifação e sistemas de controle de carga, cujo objetivo é garantir uma relação adequada entre a disponibilidade energética do sistema de geração e a carga demandada. A estratégia de operação proposta combina as estratégias de operação descontínua do grupo gerador, da potência crítica e do ponto otimizado de contribuição do gerador no carregamento do banco de baterias, e seus resultados indicam que há redução nos custos de operação globais do sistema. Com relação ao dimensionamento ótimo, o algoritmo proposto, em comparação a outras ferramentas de otimização de SHGEs, apresenta bons resultados, sendo adequado à realidade nacional. O modelo de gestão do sistema propõe o estabelecimento de limites de consumo e demanda, adequados à realidade de comunidades isoladas atendidas por sistemas com fontes renováveis e, se corretamente empregados, podem ajudar a garantir a sustentabilidade dos sistemas.

Desenvolvimento, implementação e testes de um sistema de comunicação sem fio heterogêneo para acesso à serviços: aplicações na telemedicina e domótica

Nos últimos de 20 anos, economia e tecnologia evoluíram em muitas direções e em novas áreas. Muitas dessas evoluções criaram oportunidades que estão sendo consideradas na concepção de futuras redes de comunicação. Estas novas possibilidades estão relacionadas à, sobretudo, utilização da internet para o acesso à serviços e englobam: mobilidade; tecnologias de baixo custo; crescimento e empregos (pela Internet participa-se de cada processo de negócios e produção); serviços; educação (oportunidade para as pessoas crescerem e se desenvolverem); entretenimento (mundos virtuais para o lazer, compras e jogos); volume de tráfego maior (texto, voz, imagens, vídeo). Como uma consequência, a Internet se tornou, semelhante a eletricidade ou água, um bem público. Com quase 2 bilhões de usuários (aproximadamente 28% da população mundial), a Internet está se tornando, cada vez mais, uma infraestrutura difusivo oferecendo em qualquer lugar, a qualquer momento conectividade e serviços. Este mundo da Internet atual é o resultado de sucessivas alterações que aconteceram desde o seu surgimento e que tornaram a infraestrutura de comunicação de importância crítica. Em termos de tecnologias de comunicação, os sistemas móveis sem fio têm um lugar especial devido a sua difusão excepcional na última década e que, junto com a Internet, tem permitido o aparecimento de dispositivos inteligentes, a introdução de novos serviços inovadores e exigindo, para tanto, um ambiente que suporte a inovação e criatividade. Porém, os vários padrões de redes para suporte, principalmente, ao acesso de última milha são desvantagens na perspectiva do usuário, pois este tem de se habilitar nessas redes (contratar os serviços) e, não raro, ter terminais específicos para o acesso. A idéia de um padrão único para estas redes não obteve resultados satisfatórios e uma solução aponta para a integração dessas redes para prover acesso único e transparente ao usuário. Esse trabalho, portanto, apresenta uma solução embarcada para integrar padrões de comunicações sem fio heterogênea do tipo IEEE 802.15.4 ZigBee, IEEE 802.20 GSM/GPRS e IEEE 802.2 Wi-Fi. Essa heterogeneidade de tecnologias sem fio permite a um usuário em movimento, através de seu terminal local ou remoto, acessar aplicativos e serviços de forma transparente. A avaliação de desempenho da solução foi realizada utilizando-se dois tipos de serviços: domótica e telemedicina. Os resultados indicaram que a solução proposta consegue integrar e prover os serviços com segurança e confiabilidade.

Estoques de carbono em sistemas agroflorestais de cacaueiro como subsídios a políticas de serviços ambientais

Os Sistemas Agroflorestais (SAFs) de cacaueiro da BR-230 além de ser uma alternativa para a recuperação de áreas desmatadas e degradadas da Amazônia são capazes de integrar floresta e agricultura proporcionando serviços ambientais como a manutenção da biodiversidade, o ciclo da água e o estoque de carbono. Porém, a lógica econômica do mercado de cacau não leva em consideração as falhas de mercado, sobretudo não internaliza as externalidades positivas dos serviços ambientais, principalmente o carbono dos Sistemas Agroflorestais de cacaueiro da BR-230. Portanto, o produtor rural não é compensado por este esforço em manter o serviço ambiental carbono em sua atividade. Assim, neste trabalho apresentamos um mecanismo de compensação com uma metodologia para o REDD para atividades produtivas a partir do estudo do Custo Marginal Privado e do Benefício Marginal Privado do mercado de cacau do Estado do Pará e, usando parâmetros da atividade produtiva dos SAFs de cacaueiro da BR-230, como o Carbono Estocado no Tempo para compor o Benefício Socioambiental. Este Benefício Socioambiental é composto pela Produtividade da Atividade, Valor do Carbono Estocado e primordialmente pelo Carbono Estocado no Tempo dos SAFs de cacaueiro para um período de trinta anos. Do estudo resultou a ferramenta do Benefício Socioambiental para solucionar os problemas da falha de mercado para a implantação do REDD para o produtor rural da SAF, mecanismo de compensação baseado na política de externalidade socioambiental positiva justificado pela Taxa Pigouviana. Portanto, o mecanismo de compensação apresenta uma visão de integração entre as dimensões social, econômica e ambiental como lógica diferente para os produtores rurais de SAFs da rodovia Transamazônica que promove benefícios para a conservação e preservação sem desmatamento e sem degradação para que o produtor continue perpetuando a conservação possibilitando um acréscimo na renda do produtor rural no período onde há maior custo da atividade e nenhuma receita de retorno e, nos últimos anos como forma de investimento de uma renovação da área em uso com um novo plantio ou com a manutenção de uma área antiga ou implantação de nova área de SAF. Desta forma, este mecanismo de compensação é um importante fator no financiamento de um novo modelo de desenvolvimento da Amazônia com uma política de REDD.

Aquisição de serviços de TI como um processo de qualidade no fornecimento de software - estudo de caso de terceirização em medicina transfusional

Face às dimensões continentais do país, as organizações situadas em regiões carentes de fornecedores de desenvolvimento de sistemas de software especializado estão distribuindo suas operações de Information Technology Outsourcing (ITO), para outras regiões. Como consequência, a redução de custos e a melhoria da contratação de serviços em Tecnologia da Informação (TI) têm sido os dois grandes focos da atualidade, incentivando à noção de parceiros múltiplos em operações recíprocas e engajados tanto em relacionamentos formais quanto informais como a terceirização. Os serviços terceirizados são diversificados e entre eles está o desenvolvimento e manutenção de software através de contratos, realizados por organizações situadas em regiões onde existe demanda de software com características específicas. Sabe-se que a terceirização de Software e Serviços Correlatos (S&SC), que inclui as atividades de contratação e gestão do processo de aquisição é uma tarefa complexa e necessária para as organizações, principalmente no que diz respeito às condições envolvidas na contratação. Nesses casos, o exercício da governança tem sido um importante instrumento para, com a terceirização de TI, promover a gestão adequada do risco e o retorno do investimento. Sendo assim, o processo de compra ou venda de um produto de software nesse ambiente é uma atividade que envolve um grande número de conceitos subjetivos, referentes principalmente a características dos produtos. Torna-se maior o desafio quando se trata de software de prateleira modificável (Modified Off-The-Shelf - MOTS) que sofrem modificações e adições de requisitos a cada novo cliente. Neste contexto, buscando adequar as exigências do mercado com as necessidades de métodos e diretrizes para melhoria dos processos de aquisição e fornecimento de software, este trabalho procura explorar as principais características acerca do contrato, do controle de qualidade, e os resultados dos relacionamentos adotados na implementação de projetos de terceirização desenvolvidos á distância. São apresentados os resultados obtidos de um estudo de caso conduzido em uma empresa pública de Medicina Transfusional situada no norte do Brasil que adotou este processo. Por fim, este texto apresenta uma discussão sobre os diferenciais e limitações deste trabalho, e apresenta direcionamentos para investigações futuras neste campo de estudo.

Elementos de sensores de eletricidade atmosférica

O ambiente eletromagnético que envolve o planeta Terra tem papel fundamental na preservação e desenvolvimento de todos os seres vivos, e talvez seja uma das últimas fronteiras do conhecimento humano a ser dominada completamente antes de nos aventurarmos ao espaço exterior na busca de novas oportunidades. Esse ambiente, apesar de vir sendo estudado a um longo tempo, só agora esta sendo desbravado e melhor conhecido, tendo como ponto fundamental de apoio o uso de sensores apropriados, que possam detectar e quantificar esses efeitos elétricos, e que sirvam de base para a geração de teorias para explicação dos fenômenos subjacentes, entre os quais os sensores de eletricidade atmosférica. Este trabalho faz uma analise ampla dos sistemas sensores de eletricidade atmosférica em uso nos dias atuais, avaliando seus modelos de funcionamentos, suas limitações e sua inteligência, concluindo por sintetizar especificações básicas para desenvolvimento de melhores sensores e definição de padrões métricos de tipos de variáveis a serem medidas para atendimentos das atuais e futuras demandas nesse campo do conhecimento. Adicionalmente, os processos envolvidos na calibração desses sensores serão abordados, com a revisão de modelos computacionais utilizados, baseado no método dos momentos (MoM) e outros, para avaliação de campos eletromagnéticos emitidos remotamente por padrões de cargas e correntes elétricas, que sirvam de apoio e base para essas calibrações.

Análise da qualidade de energia em sistemas de distribuição através de medição e fluxo de carga harmônico trifásico

Este trabalho apresenta uma análise da qualidade de energia realizado em um sistema real de distribuição de energia elétrica, a partir das diferentes classes de consumo atendida pela concessionária. O estudo foi realizado em duas etapas, sendo a primeira através de medições realizadas no secundário de transformadores da rede de distribuição que atende ao sistema da CEA (Companhia de Eletricidade do Amapá), previamente classificados por classe de atendimento sendo, classe comercial, residencial e mista. Através do estudo torna-se possível a identificação e a caracterização de fontes geradoras de harmônicos no sistema, possibilitando assim a análise do nível de injeção de harmônicos em sua rede de distribuição, bem como a avaliação dos impactos que essas fontes distribuídas de geração harmônica podem provocar na qualidade de energia fornecida pela concessionária. A etapa final do estudo apresenta o uso de um fluxo de carga harmônico trifásico, onde a partir do perfil harmônico obtido no estudo, é feita uma avaliação de forma global do sistema.

Eficiência reprodutiva de vacas mestiças leiteiras criadas em sistemas de criação com e sem sombreamento, em Bujarú, Pará

Este trabalho avaliou a eficiência reprodutiva de vacas mestiças leiteiras submetidas a sistemas de criação com e sem sombreamento, em Bujarú, Pará. Foram utilizadas 54 vacas mestiças leiteiras, em lactação, pluríparas, com bezerro ao pé, distribuídas de modo inteiramente casualizado, em dois grupos experimentais (com sombra – CS e sem sombra – SS), cada grupo com 27 animais. Entre 30 a 35 dias pós-parto, os animais foram submetidos à inseminação artificial, em tempo fixo, as fêmeas que repetiram estro foram inseminadas convencionalmente e após uma semana, repassadas a um touro de fertilidade conhecida. O diagnóstico de prenhez foi realizado aos 60 dias, por palpação retal, após os três serviços. Os animais foram manejados em pastejo rotacionado de Brachiaria brizantha, com água e sal mineral ad libitum. Durante o período experimental, os dados de temperatura ambiente foram registrados, com auxílio de termômetro digital, instalado no microclima de cada piquete, nos grupos experimentais (CS e SS). As variáveis fisiológicas avaliadas, tais como temperatura retal (TR), temperatura da superfície corporal (TSC) e frequência respiratória (FR), foram coletadas uma vez por semana, no período da manhã, com duração de duas horas de coleta. Amostras de sangue foram coletadas, uma vez por semana, através de punção na veia coccígea, e armazenadas em tubos de ensaio de vidro de 10 ml, com anticoagulante Heparina Sódica (5.000UI/5.0ml). Essas amostras de sangue foram centrifugadas, durante sete minutos a 5.000 r.p.m. O plasma obtido foi imediatamente acondicionado em microtubos de polietileno de 2.0 ml, devidamente identificados com a numeração de cada animal e conservados a -20°C, até o momento da análise para aferir os níveis de cortisol. Através da análise de variância foram observadas diferenças significativas (p<0,01) entre os grupos CS e SS para as variáveis fisiológicas TR, FR e TSC, sendo encontrados resultados menores para esses parâmetros estudados nos animais submetidos ao sombreamento. Da mesma forma, houve influência dos tratamentos (p<0,01) nos valores de cortisol, sendo menor no grupo com sombra. Em relação à taxa de prenhez das fêmeas do grupo com sombra em relação ao grupo sem sombra, não houve diferença significativa (p²= 0,1628). Porém, houve diferença estatística (p²= 0,0034) em relação à taxa de prenhez de vacas leiteiras que tiveram o nível de cortisol medido, sendo maior nos animais que apresentaram menor concentração plasmática de cortisol. Na maioria dos resultados não houve correlação entre os parâmetros estudados (variáveis fisiológicas, concentração hormonal de cortisol e temperatura ambiente) de vacas criadas em sistema com e sem sombreamento, em clima Amazônico, à exceção da FR com a concentração de cortisol, sendo encontrada uma correlação positiva média entre esses dois parâmetros no grupo com sombra e a TR apresentou correlação positiva média com a FR e alta com a TSC, e a TSC positiva alta com a FR no grupo sem sombra. Dessa forma, o uso ou não do sombreamento influenciou na eficiência reprodutiva. O não sombreamento interferiu na taxa de prenhez. O sombreamento proporcionou aos animais, manutenção das variáveis fisiológicas mais próximas da normalidade. Assim como, manteve o nível de cortisol das fêmeas do grupo com sombra mais baixo.

Metodologia para análise exergética-econômica de plantas a vapor para geração de eletricidade consumido resíduo de biomassa amazônica

A disponibilidade de recursos energéticos em um país impacta diretamente no seu desenvolvimento sócio-econômico. Com a elevação dos preços dos energéticos no Brasil, a eficientização do uso de energia tornar-se uma atividade estratégica para o setor industrial. Com esse intuito as avaliações energéticas empregadas nesse setor objetivam otimizar a eficiência dos seus sistemas térmicos. Essas avaliações de desempenho energético são baseadas na Primeira Lei da Termodinâmica e são capazes de identificar apenas as perdas de energia, diferente da avaliação exergética que permite qualificar essa energia perdida. Devido a essa análise de qualificação da energia ser sofisticada e demorada, tornar-se necessário desenvolver um protocolo que seja executado de forma rápida e que contemple as particularidades da Amazônia, tanto o clima quanto a sua biomassa. Para isto, este trabalho propõe e aplica uma metodologia através do emprego de análises energéticas, exergética e exergo-econômica em uma planta de potência a vapor instalada no Estado Pará e operando com ciclo Rankine. Com aplicação dessas avaliações obtêm-se as taxas de energia e de perdas de energia, as taxas de exergia, as taxas de destruição de exergia, as taxas de custo de cada produto e o custo monetário da capacidade energética produzida pela planta em R$/kWh. Com esses resultados foi possível identificar as maiores perdas energéticas da planta, quantificar o custo da destruição de exergia nos principais equipamentos e a taxa de custo dos produtos principais da planta que são energia térmica e energia elétrica. Isto permite visualizar o desempenho energético, exergético e econômico em cada equipamento da planta e indicar os processos que merecem um trabalho de desenvolvimento para melhorar a sua eficiência econômica. Além disso, o custo da capacidade energética em R$/kWh produzida pela planta a vapor foi comparado com o valor cobrado pela concessionária de energia local. Essa comparação mostrou que central geradora de energia tem um custo de energia menor do que o valor confrontado.

Planejamento de sistemas de proteção contra descargas atmosféricas para unidades habitacionais de baixa renda

A presente pesquisa tem como finalidade fazer um levantamento do perfil de ocorrência de descargas atmosféricas nos municípios de Belém, Ananindeua e Marituba, no período de 1991 até 2011 com o objetivo de determinar as características de ocorrência de raios nesses municípios, bem como identificar quais fatores precisam ser observados e/ou identificados com o intuito de se realizar um adequado planejamento de sistemas de proteção contra descargas atmosféricas em empreendimentos habitacionais de baixa renda construídos pelo programa de aceleração do crescimento do governo federal, mais precisamente no conjunto habitacional Taboquinha, localizado no bairro do Cruzeiro em Icoaraci. A partir da análise comparativa realizada com dados de detecção de raios provenientes da rede de detecção de raios STARNET, dados de ocorrência de raios provenientes do sensor LIS instalado a bordo do satélite TRMM, bem como de dados provenientes da norma NBR 5419, concluiu-se que o presente conjunto habitacional necessita da instalação de um sistema de proteção contra descargas atmosféricas em virtude do registro de ocorrências de sinistros envolvendo a incidência direta de descargas atmosféricas, bem como de seus efeitos secundários. Ao final do trabalho de pesquisa são apresentados tópicos de discussão associados a conclusões sobre o perfil de ocorrência de raios na presente região de estudo que são explicitadas pela norma NBR 5419, fatos estes que podem vir a prejudicar o patrimônio público, bem como os cidadãos comuns e suas edificações.

Metodologia de controle preventivo baseado em árvore de decisão para a melhoria da segurança estática e dinâmica de sistemas elétricos de potência

A presente dissertação visa apresentar um conjunto de desenvolvimentos, aplicativos e serviços para suporte à operação em tempo real e ao controle preventivo visando garantir à segurança estática e dinâmica de sistemas elétricos de potência. A técnica de mineração de dados conhecida como árvore de decisão foi utilizada tanto para classificar o estado operacional do sistema, bem como para fornecer diretrizes à tomada de ações de controle, necessárias para evitar a degradação da tensão operativa e a instabilidade transitória. Testes preliminares foram realizados utilizando o histórico operacional do SCADA/SAGE do Centro de Operação Regional do Pará da Eletrobrás Eletronorte. Os resultados obtidos validaram completamente o conjunto (protótipo) de aplicativos e serviços, e indicam um grande potencial para a aplicação no ambiente de operação em tempo real.

Estoque e ciclagem de carbono de sistemas agroflorestais em Tomé-Açu, Amazônia Oriental

Sistemas agroflorestais (SAFs) consistem em importante prática agrícola de uso da terra voltada a produção e a prestação de serviços ambientais. O objetivo deste trabalho consistiu em realizar um estudo do estoque e ciclagem de carbono de 4 sistemas agroflorestais (SAFs) com idades e composições diferentes, além de uma vegetação secundária (capoeira), no município de Tomé-Açu, na região nordeste do Estado do Pará, Amazônia Oriental. Foram medidos os estoques de carbono no solo, na serrapilheira e na biomassa da parte aérea. O fluxo de carbono foi medido na deposição de material formador de serrapilheira e incremento da biomassa aérea no período de um ano, entre outubro de 2008 e setembro de 2009. Os SAFs foram divididos em quatro categorias, denominados SAF 1, SAF 2, SAF 3 e SAF 4, sendo (SAF 1: cacau, açaí, bananeira e seringueira, 14 anos de idade, SAF 2: cacau, açaí, bananeira, seringueira, taperebá, paricá e macacaúba, 14 anos de idade, SAF 3: cupuaçu, açaí, teca e mogno, 9 anos de idade, SAF 4:cupuaçu, açaí e paricá, 9 anos de idade). Em cada sistema, foram instaladas 4 parcelas amostrais, onde foram coletados os dados de diâmetro a altura do peito (DAP) e altura (h), usados posteriormente para estimar a biomassa da parte aérea. Dentro das parcelas foram instalados coletores para medir a deposição de material formador de serrapilheira e realizadas coletas de solo e serrapilheira utilizadas na estimativa dos estoques de carbono. Não houve diferença significativa entre os SAFs analisados para a variável estoque de carbono no solo, assim como não houve diferença no estoque de carbono na biomassa da parte aérea. O SAF 4 teve a maior deposição de serrapilheira anual entre todos os tratamentos. Os SAFs não diferiram da capoeira quanto ao estoque de carbono no solo e serrapilheira. A produtividade primária líquida atingiu 2,54, 6,11, 9,54 e 16,27 Mg C ha^-1 ano^-1 nos SAFs 1, 2, 3 e 4, respectivamente. A idade dos SAFs não teve efeito significativo na quantidade de carbono acumulada no período de um ano.