Planejamento de médio e longo prazo de sistemas de distribuição de energia elétrica com geradores distribuídos (GDs) considerando custos de confiabilidade, operação e expansão

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Comparação dos sistemas de remuneração nas colheitas mecanizadas e manual em uma usina de açúcar e álcool da região de Bariri- SP

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

Método do hamiltoniano termodinamicamente equivalente para sistemas de muitos corpos

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Estudo de técnicas de análise modal operacional em sistemas sujeitos a excitações aleatórias com a presença de componente harmônico

A metodologia tradicional de identificação de parâmetros na análise modal de estruturas é realizada a partir de sinais medidos de força de entrada e de movimento de resposta da estrutura em condições laboratoriais controladas. Entretanto, quando é necessária a obtenção dos parâmetros modais de estruturas de máquinas em operação, as condições para controlar e medir a excitação nestas situações impossibilita a realização da análise modal tradicional. Neste caso, o teste modal é realizado utilizando somente dados de resposta do sistema. A Análise Modal Operacional (AMO) é um método de extração modal em que nenhuma excitação artificial necessita ser aplicada ao sistema, utilizando-se a própria excitação operacional como entrada para medição da resposta do sistema. A técnica clássica de Análise Modal Operacional NExT considera, para isso, que a excitação operacional do sistema seja um ruído branco. Esta técnica faz a consideração de que as funções de correlação obtidas de estruturas podem ser consideradas como funções de resposta ao impulso e então métodos tradicionais de identificação modal no domínio do tempo podem ser empregados. Entretanto, caso a excitação operacional contenha componentes harmônicos que se sobressaiam, estes podem ser confundidos como modos naturais do sistema. Neste trabalho é demonstrada que através da função densidade de probabilidade da banda estreita contendo o pico de um modo, é possível identifica-lo como natural ou operacional (proveniente da excitação operacional da estrutura). É apresentada também uma modificação no método de identificação modal Exponencial Complexa Mínimos Quadrados (LSCE), passando a considerar sinais harmônicos de freqüências conhecidas presentes na excitação operacional, em um ensaio utilizando a técnica NExT. Para validação desses métodos, utiliza-se um modelo teórico de parâmetros modais conhecidos analiticamente e como estudo de caso experimental, um sistema formado por uma viga bi-apoiada suportando um motor elétrico com desbalanceamento de massa.

Análise de sistemas de controle de vibração em máquinas rotativas utilizando atuadores formados por ligas com memória de forma

A aplicação das ligas com memória de forma (shape memory alloys – SMA) têm se mostrado como uma alternativa promissora no controle de vibração de máquinas e estruturas, devido principalmente aos fenômenos de memória de forma e pseudoelástico que elas apresentam. Do mesmo modo, tais ligas proporcionam grandes forças de recuperação e capacidade de amortecimento quando comparadas aos materiais tradicionais. Na literatura científica encontra-se um grande número de trabalhos que tratam da aplicação das SMA no controle de vibração em estruturas. Contudo, a aplicação desse tipo de material em máquinas rotativas ainda é um assunto pouco abordado. Nesse sentido, busca-se explorar numericamente o comportamento de atuadores baseados em ligas com memória de forma para o controle de vibração em máquinas rotativas. Na primeira análise deste trabalho um rotor tipo Jeffcott com luvas SMA em um dos mancais é utilizado. São empregadas diferentes espessuras de luvas nos estados martensítico e austenítico e as variações em termos de amplitude e frequência são então comparadas. Posteriormente, dois diferentes sistemas rotativos com dois discos e molas SMA aplicadas em um e dois mancais são estudados sob configurações variadas. As molas foram posicionadas externamente aos mancais e a temperatura de operação desses componentes é ajustada de acordo com a necessidade do controle de vibração. Além disso, foi utilizado um código computacional para a representação do comportamento termomecânico de molas SMA assim como um programa baseado no Método de Elementos Finitos (MEF) para a simulação do comportamento dinâmico dos rotores. Os resultados das análises numéricas demonstram que as SMA são eficientes no controle de vibração de sistemas rotativos devido obterem-se reduções significativas das amplitudes de deslocamento, modificações nas velocidades críticas, supressão de movimentos indesejáveis e controle das órbitas de precessão.

Trajetórias tecnológicas e sistemas agrários: qualificação territorial utilizando geoprocessamento em Paragominas e Santarém/PA

A Amazônia tem sido observada principalmente por meio do fenômeno do desmatamento, utilizando recursos tradicionais do sensoriamento remoto como a quantificação de área desflorestada e seu posterior incremento anual, que parece se constituir em uma metodologia eficaz. Ratificando este raciocínio, constatei num levantamento de 16.591 multas aplicadas pelo IBAMA/PA no período de 2000 até 2008, que mais de 85,0% das autuações estavam relacionadas apenas à componente flora;e na jurisdição da Gerência do IBAMA em Santarém, oeste do Pará, em 2008, quase 60% das multas se deu por conta de desflorestamento, identificados via sensoriamento remoto. Ressalta-se que as análises de imagens de satélites por si só não definem elementos da superfície terrestre, contribuindo pouco para o entendimento e posterior intervenção da realidade. Nesse contexto, foram investigados e vetorizados 479 estabelecimentos rurais nas regiões de Paragominas e Santarém, estado do Pará, que possuem históricos de uso e ocupação distintos, qualificando-os segundo suas trajetórias tecnológicas prevalentes, na perspectiva apresentada por Costa, concretizando um importante passo para correção das distorções no desenvolvimento econômico, agregando informação ao dado de sensoriamento remoto. Aplicaram-se recursos geotecnológicos de métricas de paisagem, construíram-se banco de dados celular integrado com estatísticas e algoritmos de otimização probabilística, associando dados de classificação não supervisionada isodata (validadas com kappa= 0,87, classificação considerada“excelente”) com os tipos de produção coletados em campo, gerando uma classificação final "integrada"(kappa= 0,78, classificação “muito boa”). Na região de Paragominas, foram qualificadas 3 tipos de trajetórias tecnológicas, a camponesa T8 (domínio de culturas temporárias), a camponesa T3 e patronal T4 (especializadas em pecuária de corte). Em Santarém, revelaram-se 2 trajetórias, a camponesa T2 (forte presença de culturas permanentes, temporárias e sistemas agro florestais) e a patronal T7 (mutação da T4, aumentando a participação das culturas temporárias). A metodologia aplicada logrou êxito, espacializando as propriedades rurais segundo seus tipos de trajetórias tecnológicas e gerando classes de uso mais representativas, como cultura temporária e pastagem, mas que na classificação via sensoriamento remoto isodata é englobada pela classe “agropecuária”, possibilitando uma visão mais realista das atividades de produção desenvolvidas na área investigada, concretizando a geração de informações espaciais integrando dados de diferentes fontes e o aumento do poder de leitura do pixel.

Uso de árvore de decisão para avaliação da segurança estática em tempo real de sistemas elétricos de potência

As técnicas utilizadas para avaliação da segurança estática em sistemas elétricos de potência dependem da execução de grande número de casos de fluxo de carga para diversas topologias e condições operacionais do sistema. Em ambientes de operação de tempo real, esta prática é de difícil realização, principalmente em sistemas de grande porte onde a execução de todos os casos de fluxo de carga que são necessários, exige elevado tempo e esforço computacional mesmo para os recursos atuais disponíveis. Técnicas de mineração de dados como árvore de decisão estão sendo utilizadas nos últimos anos e tem alcançado bons resultados nas aplicações de avaliação da segurança estática e dinâmica de sistemas elétricos de potência. Este trabalho apresenta uma metodologia para avaliação da segurança estática em tempo real de sistemas elétricos de potência utilizando árvore de decisão, onde a partir de simulações off-line de fluxo de carga, executadas via software Anarede (CEPEL), foi gerada uma extensa base de dados rotulada relacionada ao estado do sistema, para diversas condições operacionais. Esta base de dados foi utilizada para indução das árvores de decisão, fornecendo um modelo de predição rápida e precisa que classifica o estado do sistema (seguro ou inseguro) para aplicação em tempo real. Esta metodologia reduz o uso de computadores no ambiente on-line, uma vez que o processamento das árvores de decisão exigem apenas a verificação de algumas instruções lógicas do tipo if-then, de um número reduzido de testes numéricos nos nós binários para definição do valor do atributo que satisfaz as regras, pois estes testes são realizados em quantidade igual ao número de níveis hierárquicos da árvore de decisão, o que normalmente é reduzido. Com este processamento computacional simples, a tarefa de avaliação da segurança estática poderá ser executada em uma fração do tempo necessário para a realização pelos métodos tradicionais mais rápidos. Para validação da metodologia, foi realizado um estudo de caso baseado em um sistema elétrico real, onde para cada contingência classificada como inseguro, uma ação de controle corretivo é executada, a partir da informação da árvore de decisão sobre o atributo crítico que mais afeta a segurança. Os resultados mostraram ser a metodologia uma importante ferramenta para avaliação da segurança estática em tempo real para uso em um centro de operação do sistema.

Modelagem e simulação de sistemas de geração de energia para o setor de petróleo e gás

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudo da utilização do balanced scorecard na gestão da qualidade e excelência operacional aplicadas a projetos de engenharia em sistemas de potência

The expansion of the electrical system is currently a subject of great importance to the development of Brazil. For its realization, large projects are needed, requiring large-scale investment and realization processes of great complexity. Thus, this type of project has a high strategic importance for the performance of companies that conduct. Seeking a way to determine a method to align traditional practices for measuring quality to the corporate strategic needs, this work is the study of the use of the balanced scorecard methodology, applying quality management and operational excellence, with a focus on projects in power systems. We analyzed some cases of successful application of the methodology in business segments in the next study, culminating in a proposed model of the method

As técnicas de agricultura tradicional em combinação com propostas e práticas de sistemas agroflorestais: consensos possíveis ao desenvolvimento sustentável da Reserva de Desenvolvimento Sustentável Quilombos de Barra do Turvo, Vale do Ribeira (SP)

O presente estudo teve como objetivo analisar questões sociais e econômicas do cotidiano de quatro comunidades quilombola (Cedro, Pedra Preta, Ribeirão Grande e Terra Seca) residentes da Reserva de Desenvolvimento Sustentável Quilombos de Barra do Turvo (Vale do Ribeira/SP), e levantar o debate acerca da questão da luta pelo reconhecimento da posse da terra frente à saída dos mais jovens da comunidade para as grandes cidades. Através dos dados coletados por meio de levantamento bibliográfico a respeito do tema e entrevistas semiestruturadas com representantes das famílias das quatro comunidades, foi possível discorrer a respeito da problemática da saída dos jovens, que afeta diretamente o futuro dessas comunidades tradicionais, bem como a sugestão de alternativas que visando geração de renda para essas famílias e a inserção e o futuro estabelecimento desses jovens no cotidiano das comunidades. Os resultados deste trabalho mostram que esses quilombolas, bem como seus antepassados, formam comunidades essencialmente rurais e agrícolas, com dinâmica fortemente ligada ao meio natural circundante. Quanto às suas práticas agrícolas, as famílias se dividem em dois grupos: os praticantes da agricultura tradicional, também chamada de “coivara”, e a agroecologia, com Sistemas Agroflorestais bem estabelecidos, onde os agricultores são organizados através de uma cooperativa agroflorestal. Essa divisão agrícola, como mostrado na pesquisa, tem reflexo direto na organização social e econômica das comunidades, bem como no processo de preservação do patrimônio cultural desses grupos. A pesquisa apontou ainda para um grande êxodo dos indivíduos mais jovens das quatro comunidades rumo aos grandes centros urbanos, pela falta de interesse destes na cultural local, ou pela busca por empregos regulares, levantando o questionamento sobre a preservação da cultura e do território quilombola de Barra do Turvo

Ocorrências e usos do Tucumã (astrocaryum vulgare mart) em comunidades ribeirinhas, quilombolas e de agricultores tradicionais no município de Irituia, Pará

The aim of the study is to demonstrate the occurrence and usage of the Tucumã (Astrocaryum vulgare Mart.) in rural areas of the Municipality of Irituia, in the State of Pará (Brazil), since the use of the palm part of the traditional culture of communities of farmers, riparian and quilombola, used in curing diseases in human and domestic animals, building shelters, obtaining fibers, production of tools and crafts, hunting and fishing. In addition to the uses reported by the population, tucumã has potential for the production of oil and biodiesel. In this sense, the Federal University of Pará – UFPA, in a partnership with the Irituia’s Municipal Government, is studying the implementation of an oleaginous processing plant in the municipality, among them, and includes the Tucumã as a potential source. Such proposal stipulates the production in the agroforestry system, as an alternative to the slash and burn agriculture in the region, reconciling environmental conservation with territorial rural development. Considering the results obtained in the field, it has been found an average of 9.4 stumps per hectare, each stump having 7.7 stipes and 4.7 racemes with up to 146 fruits. If all the Tucumã’s stumps were kept until they reached their average productivity capacity, it is estimated that the fruit production in the rural area of the municipality would be around 132.060 tons, which could produce up to 12.665,4 tons/year of pulp oil and 4.768,4 tons/year of nut oil, confirming the supply of raw material to move this productive chain.

Proteção de linhas de transmissão de sistemas VSC-HVDC utilizando limitadores de corrente de falta

Tecnologias HVDC que utilizam conversores do tipo fonte de tensão, o VSC-HVDC, ainda não são completamente difundidas e aplicadas no Brasil, em contraste com outros países que começaram a estudar e empregar este tipo de transmissão. Comparado com o HVDC tradicional, o VSC-HVDC é uma tecnologia de transmissão mais eficiente e pode superar deficiências encontradas na transmissão em corrente contínua convencional. O VSC-HVDC pode ser utilizado de maneira mais eficiente nas novas redes de energia, para alimentar ilhas, integração de geração eólica, renovação das linhas em centros urbanos, aplicações multiterminais e conexão com sistemas fracos. Por se tratar de uma tecnologia recente, o VSC-HVDC ainda não é amplamente adotado e uma das principais limitações da utilização destes sistemas é a sua fragilidade diante faltas na linha de corrente contínua. Neste contexto, limitadores de corrente de falta (LCF) podem ser utilizados para minimizar o impacto das faltas. A ação dos limitadores é benéfica ao sistema durante condições de falta, contudo, ainda assim é necessária a atuação do sistema de proteção para extinguir a condição faltosa. Portanto, este trabalho visa propor e avaliar um novo esquema de proteção que opere de maneira seletiva e confiável para sistemas VSC-HVDC na presença de LCF baseados em materiais supercondutores ou LCF indutivos. Para tanto, foram implementadas quatro funções de proteção tradicionais das linhas em CC, a saber: direcional de corrente, diferencial, sobrecorrente com restrição de tensão e ondas viajantes, e ainda, foi proposta uma nova função de proteção, a de condutância, a qual apresentou o menor tempo de identificação de falta, considerando as faltas mais severas. Adicionalmente, foi avaliado o comportamento destas funções quando o sistema apresenta os LCF em série com a linha. Foi demonstrado que é possível extrair os benefícios dos LCF sem deteriorar a qualidade dos resultados das funções de proteção, o que aumenta a segurança e confiabilidade dos sistemas VSC-HVDC, uma vez que os impactos das faltas são minimizados e as mesmas são identificadas em um curto intervalo de tempo.

Sistema inteligente baseado em decomposição por componentes ortogonais e inferência fuzzy para localização de faltas de alta impedância em sistemas de distribuição de energia elétrica com geração distribuída

Os sistemas elétricos de potência modernos apresentam inúmeros desafios em sua operação. Nos sistemas de distribuição de energia elétrica, devido à grande ramificação, presença de extensos ramais monofásicos, à dinâmica das cargas e demais particularidades inerentes, a localização de faltas representa um dos maiores desafios. Das barreiras encontradas, a influência da impedância de falta é uma das maiores, afetando significativamente a aplicação dos métodos tradicionais na localização, visto que a magnitude das correntes de falta é similar à da corrente de carga. Neste sentido, esta tese objetivou desenvolver um sistema inteligente para localização de faltas de alta impedância, o qual foi embasado na aplicação da técnica de decomposição por componentes ortogonais no pré-processamento das variáveis e inferência fuzzy para interpretar as não-linearidades do Sistemas de Distribuição com presença de Geração Distribuída. Os dados para treinamento do sistema inteligente foram obtidos a partir de simulações computacionais de um alimentador real, considerando uma modelagem não-linear da falta de alta impedância. O sistema fuzzy resultante foi capaz de estimar as distâncias de falta com um erro absoluto médio inferior a 500 m e um erro absoluto máximo da ordem de 1,5 km, em um alimentador com cerca de 18 km de extensão. Tais resultados equivalem a um grau de exatidão, para a maior parte das ocorrências, dentro do intervalo de ±10%.

Mitigação de falhas críticas em sistemas produtivos.

O cenário competitivo e globalizado em que as empresas estão inseridas, sobretudo a partir do século XXI, associados a ciclos de vida cada vez menores dos produtos, rigorosos requisitos de qualidade, além de políticas de preservação do meio ambiente, com redução de consumo energético e de recursos hídricos, somadas às exigências legais de melhores condições de trabalho, resultaram em uma quebra de paradigma nos processos produtivos até então concebidos. Como solução a este novo cenário produtivo pode-se citar o extenso uso da automação industrial, fato que resultou em sistemas cada vez mais complexos, tanto do ponto de vista estrutural, em função do elevado número de componentes, quanto da complexidade dos sistemas de controle. A previsibilidade de todos os estados possíveis do sistema torna-se praticamente impossível. Dentre os estados possíveis pode-se citar os estados de falha que, dependendo da severidade do efeito associado à sua ocorrência, podem resultar em sérios danos para o homem, o meio ambiente e às próprias instalações, caso não sejam corretamente diagnosticados e tratados. Fatos recentes de catástrofes relacionadas à sistemas produtivos revelam a necessidade de se implementar medidas para prevenir e para mitigar os efeitos da ocorrência de falhas, com o objetivo de se evitar a ocorrência de catástrofes. De acordo com especialistas, os Sistemas Instrumentados de Segurança SIS, referenciados em normas como a IEC 61508 e IEC 61511, são uma solução para este tipo de problema. Trabalhos publicados tratam de métodos para a implementação de camadas SIS de prevenção, porém com escassez de trabalhos para camadas SIS de mitigação. Em função do desconhecimento da dinâmica do sistema em estado de falha, técnicas tradicionais de modelagem tornam-se inviáveis. Neste caso, o uso de inteligência artificial, como por exemplo a lógica fuzzy, pode se tornar uma solução para o desenvolvimento do algoritmo de controle, associadas a ferramentas de edição, modelagem e geração dos códigos de controle. A proposta deste trabalho é apresentar uma sistemática para a implementação de um sistema de controle para a mitigação de falhas críticas em sistemas produtivos, com referência às normas IEC 61508/61511, com ação antecipativa à ocorrência de catástrofes.

Sistemas participativos online de monitorização de epidemias: avaliação do conhecimento e participação dos alunos finalistas dos cursos de ciências farmacêuticas da área de Lisboa

Dissertação para obtenção do grau de Mestre no Instituto Superior de Ciências da Saúde Egas Moniz