Determinação computacional da influência de parâmetros físicos no comportamento termoenergético de uma edificação

Este trabalho apresenta um estudo sobre a influência que alguns parâmetros físicos têm no desempenho termoenergético de uma edificação com um sistema de condicionamento de ar do tipo expansão direta, e visa auxiliar na busca por soluções que aumentem a eficiência energética das construções brasileiras. Para tal foi utilizado o programa simulador EnergyPlus, onde são estudados casos em que se alteram os seguintes parâmetros físicos: localização geográfica, tipo de vidro utilizado nas fachadas, área envidraçada das fachadas, e a orientação da edificação em relação ao eixo norte verdadeiro. São usados dados de dias de projeto de verão e inverno segundo a ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) para obter cargas térmicas de refrigeração e aquecimento, e arquivos climáticos para obter os seguintes consumos elétricos anuais: do sistema de condicionamento de ar, das lâmpadas e total. Visando reduzir o consumo elétrico das lâmpadas da edificação e assim promover um uso racional da energia elétrica, é modelado um sistema de controle automático da potência das lâmpadas, o qual é comparado com o tradicional sistema liga/desliga das lâmpadas. Também é feita uma análise econômica comparativa entre estes dois tipos de controle de potência das lâmpadas, onde se verifica se há vantagem econômica em aliar a utilização de películas nos vidros das fachadas da edificação O estresse térmico em vidros, caracterizado pelo surgimento de trincas ou até mesmo ruptura devido ao aparecimento de consideráveis diferenças de temperatura em seu interior, é avaliado observando a evolução da temperatura média das faces externa e interna dos vidros ao longo de um dia de projeto de verão. Os resultados mostram que as orientações e os tipos de vidro alteram sensivelmente tanto a potência requerida pelo sistema de condicionamento de ar quanto os consumos elétricos anuais do sistema de condicionamento de ar, das lâmpadas e total; o sistema de controle automático da potência das lâmpadas revela um grande potencial de redução do consumo elétrico anual das lâmpadas e um pequeno potencial de redução da potência requerida pelo sistema de condicionamento de ar; a análise econômica mostra que a utilização de película nos vidros é economicamente viável em boa parte dos casos avaliados; e a comparação da temperatura da face interna dos vidros estudados mostra diferenças significativas.

Contribuições para o estudo teórico e experimental de sistemas de geração distribuída

Diretorio TesteAs recentes mudanças de estrutura no sistema elétrico (geração, transmissão, distribuição e comercialização de energia) têm motivado o uso da geração distribuída e, em particular, pequenos produtores independentes conectados ao sistemas de distribuição e subtransmissão. Sendo recente, ainda há muitas lacunas quanto ao entendimento do impacto desta nova topologia na estabilidade e outros índices de desempenho do sistema. O presente trabalho está focado na conexão dos produtores independentes aos sistemas de distribuição e subtransmissão e visa contribuir quanto ao estudo teórico-prático deste problema, com ênfase nos aspectos de modelagem dos componentes do sistema. Este estudo faz parte do projeto de pesquisa “Impacto de Produtores Independentes e Autoprodutores Conectados aos sistemas de distribuição e subtransmissão", desenvolvido pela UFRGS com financiamento da CEEE. Como as unidades de geração distribuída são conectadas às redes de distribuição e transmissão, a distância entre estes geradores e as cargas é menor comparativamente às usinas de grande porte. Existe ainda a questão dos produtores independentes serem de potências menores e, portanto, mais suscetíveis às variações de carga da rede em que estão ligados. Devido a estes e outros fatores, uma melhor análise dos modelos estáticos e dinâmicos dos diversos componentes do sistema de potência dentro desta nova topologia se faz necessária. Um dos aspectos considerados neste trabalho, foi o estudo da influência da resistência da linha na análise da geração distribuída nas linhas de distribuição. Esta foi uma das contribuições deste trabalho e foi realizada por meio de simulações considerando vários modelos de geradores e cargas. Outra contribuição foi a construção do sistema consistindo de um protótipo de um produtor independente conectado a rede de distribuição, composto de um gerador de 100kVA conectado à rede elétrica, contendo cargas resistivas e indutivas, podendo serem ligadas/desligadas, emulando condições de operação similares às reais. A construção do protótipo também envolveu um sistema para simulação, um sistema supervisório para operação e realização de ensaios, e os algoritmos necessários para tal. Este sistema permite a simulação dinâmica de modelos de sistemas elétricos de potência em diversos cenários e a verificação experimental do comportamento dos grupos geradores em diversas condições de operação, incluindo a análise de desempenho estático, ensaios de curto circuito e as variações de despacho ativo e reativo de potência. Obtendo com isso uma melhor identificação e quantificação do impacto dos produtores independentes e autoprodutores na análise de sistemas elétricos de potência.

Estudo de caracterização e avaliação da influência do tempo na redução carbotérmica do pó de aciaria elétrica

O pó de aciaria elétrica (PAE) é um resíduo sólido gerado na coleta do material particulado no processo de fabricação do aço em forno elétrico a arco. A classificação segundo norma NBR 10004 para o mesmo é classe I – Perigoso, porque apresenta metais pesados (chumbo e cádmio) em sua constituição, que lixiviam em água excedendo os limites máximos estabelecidos por esta norma. Os elementos ferro e zinco são os constituintes majoritários presentes no PAE. O conhecimento da forma como estes elementos estão combinados é de suma importância antes do estudo de novas tecnologias para processamento do resíduo. Este trabalho teve como objetivos principais caracterizar química, física, estrutural e morfologicamente o PAE e avaliar a influência do tempo na redução carbotérmica deste resíduo. Na etapa de caracterização do PAE as seguintes técnicas foram utilizadas: análise granulométrica, análise química, microscopia eletrônica de varredura (MEV), análise por dispersão de energia (EDS), análise digitalizada de mapeamento de raios-x, difração de raios-x (DRX) e espectroscopia Mössbauer. Os experimentos de redução foram realizados em forno mufla na temperatura de 1050°C, em três tempos de redução: 15, 30 e 60 minutos. O agente redutor utilizado foi um carvão gaúcho, proveniente da mina de Faxinal, beneficiado e contendo 17% de cinza. A quantidade de carbono utilizada nos experimentos foi de 50% em excesso em relação a quantidade estequiométrica. O grau de metalização do ferro das amostras reduzidas foi avaliado via técnicas de análise química via-úmida e espectroscopia Mössbauer. O grau de remoção do zinco nas amostras reduzidas foi avaliado via técnica de análise química por Espectrometria de Emissão Atômica por Plasma – ICP. Através da etapa de caracterização verificou-se que o ferro e o zinco são os elementos majoritários presentes no PAE, e estão combinados na forma dos seguintes óxidos: Fe3O4, ZnFe2O4, FeCr2O4, Ca0,15Fe2,85O4 e ZnO. Nos ensaios de redução verificou-se que inicialmente ocorre a redução dos óxidos de ferro. O máximo grau de metalização obtido no tempo de 60 minutos foi em torno de 50%. A análise estatística mostrou que objetivando maximizar a variável de resposta (grau de metalização) e garantir economia o tempo de 15 minutos se mostrou o mais adequado. Para as fases com zinco, verificou-se que após a decomposição da ZnFe2O4 e tempos maiores de redução teve início a redução da ZnO. Com 60 minutos na temperatura de 1050°C o grau de remoção do zinco foi de 95%.

Gestão estratégica da segurança do trabalho na área industrial de uma usina de etanol, açúcar e energia elétrica

Conseguir lucratividade em uma usina produtora de etanol, açúcar e energia elétrica, sem acidentes do trabalho, passou a ser grande desafio. Portanto, a Gestão de Segurança transformou-se em estratégica, buscando levar o valor empresarial “segurança” como instrumento fundamental na execução da produção. Levantamos a história da implantação do Sistema de Gestão da Segurança da usina e também checamos através de indicadores universais de segurança, se os números alcançados, apresentam evolução satisfatória, procurando identificar as ações aplicadas e os resultados. No processo de evolução desse sistema, a usina tornou-se a primeira do mundo na obtenção de uma Certificação Internacional de Segurança (OHSAS 18001) do setor sucroenergético, além de alcançar quarto lugar em processamento de cana no Brasil. Aplicando o Instrumento ICOS – Inventário de Clima Organizacional de Segurança em 2005 e novamente em 2011, avaliamos se com crescimento da produção, aliado ao aumento do número de trabalhadores, o valor segurança manteve-se presente. Também apuramos possíveis fatores como tempo de empresa, escolaridade, proporção de acidentes e entrevistas com os responsáveis que contribuíram para a existência de setores há 16 anos sem perder um dia de trabalho por acidente. Finalmente, concluímos que lidar com gestão da segurança, capacita a empresa para enfrentar dificuldades do mercado, pois sucesso hoje, pode não valer para o dia seguinte caso ocorra acidente. Prevenir, educar, buscar conhecimento, celebrar, cobrar resultados e ousadia, definem o estilo de administração da usina estudada.

Regulação na prestação dos serviços de energia elétrica, água e telefonia fixa: há diferenças quando o consumidor é a administração pública?

Este artigo realiza um estudo sobre a regulação na prestação dos serviços de energia elétrica, água e telefonia fixa, quanto a possíveis vantagens quando o consumidor é a administração pública. É apresentado num primeiro momento um referencial sobre as utilities e sobre regulação e a seguir a metodologia que define como lócus do estudo de caso a cidade de São Paulo. Para cada serviço foi realizada uma análise da relação contratual entre poder concedente, prestadora e agência reguladora que apontou para vantagens à administração pública, na condição de consumidora, em alguns aspectos e neutralidade em outros. Após apresentadas as limitações do estudo são expostas considerações finais que evidenciam a possibilidade do administrador público buscar ações voltadas a economia de recursos, relacionada a gestão das utilities.

Marketing de energia elétrica: estudo de caso

O Marketing de energia elétrica. Estudo de caso na CESP - Companhia Energética de São Paulo. Marketing de serviços. Principais características e aplicações numa Empresa de energia elétrica.

A utilização de leilões em modelos de expansão da rede de transmissão de energia elétrica

Com o objetivo de contribuir com a literatura sobre a regulação dos setores de infraestrutura, este trabalho apresenta uma análise do modelo regulatório utilizado para viabilizar a expansão de capacidade do setor de transmissão de energia elétrica no Brasil. Neste país, de dimensões continentais, o setor de transmissão tem um papel de fundamental importância para garantir o suprimento de energia elétrica e, consequentemente, para viabilizar uma trajetória de crescimento sustentável da atividade econômica. Grandes quantidades de energia são transportadas entre as unidades geradoras, principalmente hidroelétricas que, em muitos casos, estão localizadas em regiões bem distantes dos grandes centros de consumo. Devido à similaridade entre as dimensões continentais e os volumes de energia produzidos e consumidos, são comparados os modelos regulatórios utilizados para a expansão da transmissão no Brasil e Argentina. Aspectos institucionais e dos sistemas políticos nos dois países são ressaltados para explicar as diferenças entre os dois modelos e os resultados alcançados em cada um dos países. Neste caso destacam-se os desafios para expansão da infraestrutura de transmissão de elevada tensão e grande extensão no caso argentino e os benefícios do modelo brasileiro que combina a realização de leilões com um mecanismo de planejamento centralizado. As especificidades do modelo regulatório brasileiro, principalmente do modelo híbrido de leilões de contratos de concessões de transmissão, acompanhado de revisões periódicas da receita dos investidores têm especial atenção. Através de uma análise dos lances apresentados nos leilões realizados no Brasil entre 2002 e 2008, testa-se a reação dos participantes com relação à mudança no modelo regulatório introduzida em 2006, ano em que foi introduzida a revisão tarifária periódica nos contratos de concessão para serviços de transmissão. Evidencia-se que, com esta mudança, os participantes não diminuíram os deságios praticados nos leilões, indicando que não houve aumento da percepção de risco do negócio para os investidores devido a esta mudança na regulação. As informações utilizadas pelos participantes para formulação dos lances, no modelo de leilões para a expansão da transmissão no Brasil, são analisadas através de uma amostra ampliada dos lances apresentados no período 1999-2011. Encontram-se evidências empíricas de que os lances dos participantes são correlacionados, indicando que estes levam em consideração os lances dos seus competidores para formulação de seus próprios lances.

Reciclagem de pó de aciaria elétrica como matéria-prima na fabricação de materiais cerâmicos argilosos : controle das emissões atmosféricas de zinco

O pó de aciaria é um dos resíduos sólidos gerados pela indústria siderúrgica durante a produção de aço em forno elétrico a arco. Este trabalho tem por objetivo investigar a evolução de Zn na produção de materiais cerâmicos ao utilizar-se pó de aciaria como matéria-prima no processamento de massas cerâmicas à base de argilas vermelhas. Para tanto, foram preparadas massas cerâmicas contendo 0, 1, 5, 10, 20 e 30% em peso de pó de aciaria. Os corpos-de-prova, medindo cerca de 20x60x8 mm3, foram prensados e queimados em fornos elétricos tipo mufla, em laboratório. As temperaturas de queima foram de 850oC a 1050oC, taxa de aquecimento de 150°C/h e 300°C/h, em patamar de queima de 2 horas. Com o objetivo de avaliar as possíveis emissões atmosféricas geradas durante a queima, os corpos-de-prova foram dispostos em um reator de quartzo, com pressão abaixo da pressão atmosférica. As emissões gasosas assim coletadas eram lavadas e a água de lavagem foi analisada. Os resultados mostraram que Zn foi coletado nas águas de lavagens dos gases, não ficando totalmente imobilizado na estrutura cerâmica. De acordo com os resultados obtidos, observou-se que quanto maior a taxa de aquecimento, maior a emissão de zinco nas águas de lavagem dos gases. O pó de aciaria é um dos resíduos sólidos gerados pela indústria siderúrgica durante a produção de aço em forno elétrico a arco. Este trabalho tem por objetivo investigar a evolução de Zn na produção de materiais cerâmicos ao utilizar-se pó de aciaria como matéria-prima no processamento de massas cerâmicas à base de argilas vermelhas. Para tanto, foram preparadas massas cerâmicas contendo 0, 1, 5, 10, 20 e 30% em peso de pó de aciaria. Os corpos-de-prova, medindo cerca de 20x60x8 mm3, foram prensados e queimados em fornos elétricos tipo mufla, em laboratório. As temperaturas de queima foram de 850oC a 1050oC, taxa de aquecimento de 150°C/h e 300°C/h, em patamar de queima de 2 horas. Com o objetivo de avaliar as possíveis emissões atmosféricas geradas durante a queima, os corpos-de-prova foram dispostos em um reator de quartzo, com pressão abaixo da pressão atmosférica. As emissões gasosas assim coletadas eram lavadas e a água de lavagem foi analisada. Os resultados mostraram que Zn foi coletado nas águas de lavagens dos gases, não ficando totalmente imobilizado na estrutura cerâmica. De acordo com os resultados obtidos, observou-se que quanto maior a taxa de aquecimento, maior a emissão de zinco nas águas de lavagem dos gases.

Avaliação de métodos avançados de geração de energia elétrica na indústria de açúcar e bioenergia

Este estudo apresenta uma análise de como a bioeletricidade sucroenergética pode ter um papel cada vez mais importante na matriz energética brasileira. O estudo mostra o contexto da produção e processamento de cana de açúcar no Brasil, colocando ênfase no processo de geração de energia elétrica. As opções de tecnologia em uso atualmente para a geração na indústria de açúcar e bioenergia são discutidas e, em seguida, apresenta o modelo de ciclo combinado baseado no consumo de gás proveniente da gaseificação de resíduos de cana de açúcar como oportunidade de melhoria de eficiência para o processo. Ao final o estudo apresenta uma avaliação qualitativa de viabilidade buscando demonstrar o que precisa ser feito para se alcançar os resultados com o modelo futuro. Para tal o estudo irá buscar demonstrar os atuais desafios do setor de Bioenergia na indústria de cana de açúcar e projetará ações em diferentes atores desse mercado para a viabilização de adoção de novas tecnologias.

Planejamento empresarial nas concessionárias estatais de energia elétrica

Através da análise da evolução do planejamento em confronto com a teoria da administração e níveis de desafios ambientais das empresas propõe uma definição abrangente do planejamento visando: ordenação compreensiva dos conceitos usados na literatura, demonstrar a imprescindibilidade do planejamento, facilitar diagnósticos situacionais. Pelo estudo da evolução do planejamento na LIGHT (período BRASCAN e ELETROBRÁS, ELETROPAULO e CESP se induz a análise dos obstáculos ao planejamento empresarial nas concessionárias estatais em três planos: ambiência sócio-cultural-econômica e política do país, problemática econômica e institucional do setor elétrico e caracterização situacional das concessionárias estatais. Para um planejamento eficaz analisa o papel da energia elétrica, no campo energético e no campo macro-econômico, medidas político-institucionais e discute, a postura dos planejadores numa atuação de baixo para cima, com base num estudo de caso (ELETROPAULO).

Uma técnica para modelagem de cenários consistentes na previsão da demanda por energia elétrica

As técnicas qualitativas disponiveis para a modelagem de cenários têm sido reconhecidas pela extrema limitação, evidenciada no principio das atividades do processo, como a fase inicial de concepção. As principais restrições têm sido: • inexistência de uma ferramenta que teste a consistência estrutural interna do modelo, ou pela utilização de relações econômicas com fundamentação teórica mas sem interface perfeita com o ambiente, ou pela adoção de variações binárias para testes de validação; • fixação "a priori" dos possíveis cenários, geralmente classificados sob três adjetivos - otimista, mais provável e pessimista - enviesados exatamente pelos atributos das pessoas que fornecem esta informação. o trabalho trata da utilização de uma ferramenta para a interação entre uma técnica que auxilia a geração de modelos, suportada pela lógica relacional com variações a quatro valores e expectativas fundamentadas no conhecimento do decisor acerca do mundo real. Tem em vista a construção de um sistema qualitativo de previsão exploratória, no qual os cenários são obtidos por procedimento essencialmente intuitivo e descritivos, para a demanda regional por eletricidade. Este tipo de abordagem - apresentada por J. Gershuny - visa principalmente ao fornecimento de suporte metodológico para a consistência dos cenários gerados qualitativamente. Desenvolvimento e estruturação do modelo são realizados em etapas, partindo-se de uma relação simples e prosseguindo com a inclusão de variáveis e efeitos que melhoram a explicação do modelo. o trabalho apresenta um conjunto de relações para a demanda regional de eletricidade nos principais setores de consumo residencial, comercial e industrial bem como os cenários resultantes das variações mais prováveis das suas componentes exógenas. Ao final conclui-se que esta técnica é útil em modelos que: • incluem variáveis sociais relevantes e de dificil mensuração; • acreditam na importância da consistência externa entre os resultados gerados pelo modelo e aqueles esperados para a tomada de decisões; • atribuem ao decisor a responsabilidade de compreender a fundamentação da estrutura conceitual do modelo. Adotado este procedimento, o autor aqui recomenda que o modelo seja validado através de um procedimento iterativo de ajustes com a participação do decisor. As técnicas quantitativas poderão ser adotadas em seguida, tendo o modelo como elemento de consistência.

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.

Potencial de redução na demanda por energia elétrica no Rio de Janeiro através do modelo de preço variável

A energia elétrica é fundamental para o desenvolvimento de qualquer país e o Brasil atravessa atualmente uma crise energética devido ao baixo nível de seus reservatórios, então diversos temas sobre o sistema elétrico brasileiro vêm à tona a fim de dar mais confiabilidade e evitar futuros racionamentos, permitindo assim que a escassez de energia não seja um impeditivo para o crescimento econômico do país. O presente estudo calcula o potencial de redução de demanda por energia elétrica no estado do Rio de Janeiro através do modelo de preço variável, que consiste em ter tarifas distintas para o horário de ponta e fora de ponta. Este é um entre diversos programas de eficiência energética existentes no mundo atualmente. Para tal cálculo as principais premissas são a projeção de demanda máxima coincidente, o número de consumidores por classe e a elasticidade preço da demanda por energia elétrica. A partir dai são sugeridos três cenários de penetração de AMI (Advanced Metering infrastructure), e três cenários de variação de preço, chegando assim a nove resultados possíveis.

Gestão de riscos na cadeia de suprimentos e valoração do custo da escassez de energia elétrica: Modelos e uma proposta de implementação para o Brasil

Este trabalho apresenta as principais aplicações de técnicas de gestão de riscos ao estudo de interrupções em cadeias de fornecimento, tendo como motivação o caso do fornecimento de energia elétrica, assunto de extrema relevância para o Brasil. Neste sentido, o cálculo do “custo do déficit” ou perda de produção dada uma falha no fornecimento de energia elétrica (parâmetro utilizado em todo o planejamento do setor elétrico brasileiro), foi escolhido como fator relevante a ser analisado. As principais metodologias existentes para a apuração desse parâmetro são apresentadas fazendo uma comparação com aquela atualmente em uso no Brasil. Adicionalmente, apresentamos uma proposta de implementação para as metodologias alternativas, utilizadas no exterior, e baseadas no conceito de VOLL (“Value of Lost Load”) - medida do valor da escassez de energia para empresas ou consumidores individuais e fundamental para o desenho de programas de gerenciamento de demanda.