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YURI OLIVEIRA LIMA
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ANÁLISE DE MODELOS DE TRANSPORTE PNEUMÁTICO: REVISÃO SISTEMATICA DA LITERATURA E APLICAÇÃO EM UM SISTEMA INDUSTRIAL
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Leader : LUIS ALBERTO MARTINEZ RIASCOS
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Data: 7 févr. 2022
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O transporte pneumático é amplamente utilizado por diversos segmentos industriais. Suas vantagens englobam flexibilidade nas rotas de transporte, transporte em longas distâncias, redução de poluentes, quando comparados com transportes mecânicos. Entre suas desvantagens, é possível destacar seu alto consumo energético devido a utilização de grandes quantidades de ar comprimido. Estudos para melhorar a eficiência dos sistemas de transporte pneumático são realizados constantemente, porém a inexistência de modelos unificados indica a necessidade de analisar diversos modelos. Entre estes estudos, destacam-se os estudos que impactam o consumo energético, a queda de pressão e velocidade do gás. Foi realizado uma revisão sistemática da literatura coletando artigos de três bases acadêmicas e graduando-os de acordo com palavras chave a fim de obter equações experimentais preditivas de velocidade, queda de pressão e o fator de fricção de sólidos. Houve coleta de dados experimentais com um sistema de transporte pneumático com um protótipo de alimentador de sólidos desenvolvido pela empresa Zeppelin Systems Latin America, chamado de ejetor pressurizado Batchpump. Este protótipo é similar a um pequeno vaso de pressão, para transporte de material em bateladas de 100L. A instalação de transporte era composta de uma tubulação de 133m de comprimento e 3 polegadas de diâmetro, 5 curvas de 90º e uma curva de 180º, todas de raio longo, para transporte de calcário calcítico moído. As equações coletadas na bibliografia foram confrontadas, identificando o que cada autor considerava diretamente ou inversamente proporcional, e identificou-se que a maioria das equações convergiam neste quesito, mesmo com alteração da intensidade desta influência, por se tratar de equações experimentais. Calculou-se os coeficientes experimentais de cada equação de fricção de sólidos e constatou-se a inadequação de utilizar este fator de fricção de sólidos como uma constante, sendo necessário utilizar equação de predição de comportamento com base em outras variáveis, como razão de sólidos e velocidade. Esta alteração implicou uma redução do erro médio de 35% para 10%, o que impacta na capacidade de predição de um sistema de transporte e consequentemente na otimização deste sistema, tendo uma maior possibilidade de trabalhar em pontos de maior eficiência energética
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ANA BEATRIZ SILVA APOLINÁRIO
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Efeito das mudanças hidroclimáticas no planejamento energético das usinas hidrelétricas de Belo Monte e Tucuruí
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Leader : FEDERICO BERNARDINO MORANTE TRIGOSO
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Data: 25 févr. 2022
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No Brasil, 47% de toda a energia produzida tem origem em recursos renováveis, sendo em sua maioria proveniente de hidroeletricidade. Belo Monte e Tucuruí se destacam como as maiores usinas inteiramente brasileiras, com uma alta participação na capacidade elétrica instalada do país. Os recursos hidrelétricos, por serem renováveis, têm uma alta dependência de fatores naturais, sofrendo grandes impactos pelas mudanças climáticas existentes e também pelas prevista. Sendo assim, o objetivo do trabalho é analisar a influência que as mudanças hidroclimáticas terão sobre o planejamento energético das usinas de Belo Monte e Tucuruí. Para as análises propostas foram utilizados dados fluviométricos, pluviométricos e de temperatura. Os modelos climáticas usados foram os Eta-MIROC5 e Eta-HadGEM2, para as projeções (2006-2099). O modelo hidrológico usado foi o SMAP na escala mensal. Para o cálculo energético e econômico usou das especificações técnicas da usina para as possíveis gerações. Os resultados das análises demonstram que as regiões em estudo apresentam características climáticas muito bem definidas, com períodos de estiagem e chuva, já determinados, além disso a vazão demonstrou uma linha de tendência que acompanha os momentos de chuva. Em relação a chuva e vazão da região os modelos demonstram uma redução deles em ambas as regiões até o final do século XXI. Em termos energéticos ambas as usinas sofrerão com as mudanças climáticas, com grandes reduções em suas gerações elétrica, com destaque para Belo Monte que será mais afetada. Essa queda da geração elétrica, ocasionará acionamento das termoelétricas em alguns momentos, o que aumentará a emissão de CO2 pelo país, além de elevação do custo energético repassado aos consumidores.
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ERASMO ANTONIO DAL'ORTO
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Despacho Econômico De Sistemas Termelétricos Com Restrições Realísticas Utilizando o Solucionador Knitro
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Leader : EDMARCIO ANTONIO BELATI
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Data: 11 mars 2022
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O sistema elétrico brasileiro, tipicamente hidrotérmico, possui um perfil operacional formulado pela estratégia básica de otimização econômica, buscando determinar quais unidades geradoras termoelétricas e quais quantidades de energia cada uma deve produzir, a fim de suprir a demanda a custos mínimos. O custo do combustível das unidades termoelétricas no problema do despacho econômico (DE), pode ser modelado através de uma função quadrática, entretanto, deve considerar efeitos realísticos observados no funcionamento das unidades, sobretudo secundários, tais como: o efeito do ponto de válvula, operações com múltiplos combustíveis e zonas de operações proibitivas. Estes efeitos impõem ao problema de DE um maior nível de complexidade. Assim, o problema pode apresentar funções não lineares, não convexas, descontínuas e não diferenciáveis; logo, é essencial o emprego de ferramentas confiáveis de otimização, capazes de prover celeridade e precisão na obtenção de valores ótimos do problema abordado. Neste cenário, o presente trabalho tem como objetivo realizar o emprego de otimização clássica, implementada a partir de programação matemática e baseada em Programação Não Linear Inteira Mista. A modelagem proposta foi implementada em linguagem de programação AMPL. A otimização é alcançada utilizando o solucionador Knitro com o uso o algoritmo Branch-and-Bound para tratar as variáveis discretas. Nas análises, foram utilizados sistemas testes amplamente adotados pela literatura especializada, onde unidades termelétricas são modeladas considerando suas restrições operacionais. Os resultados obtidos, quando comparados com outros trabalhos que empregam diversas técnicas de otimização, demonstram que a técnica alcançou êxito considerável na otimização dos sistemas analisados, com resultados superiores ou próximos aos obtidos pelas técnicas abordadas no estudo comparativo, e com tempos de processamento satisfatórios. Um sistema teste foi proposto para analisar diversas restrições realísticas, com o objetivo mensurar os erros introduzidos na solução, quando restrições realísticas são negligenciadas na modelagem do problema. Outra contribuição é o emprego de plataformas conhecidas e consolidadas na área de programação, o ambiente de programação AMPL e a ferramenta Knitro ao despacho econômico, a fim de aplicar suas potencialidades ao problema de otimização proposto.
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JOÃO PAULO AMORIM DE LACERDA
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IMPACTO DA ADIÇÃO DE RESÍDUO SÓLIDO URBANO NAS EMISSÕES DE DIOXINAS E FURANOS EM REATOR DE COMBUSTÃO DE PEQUENA ESCALA OPERANDO COM BAGAÇO DE CANA
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Leader : ANTONIO GARRIDO GALLEGO
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Data: 6 mai 2022
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Este trabalho teve por objetivo o estudo da emissão de dibenzo-dioxinas policloradas e dibenzofuranos policlorados (PCDDs/PCDFs) durante o processamento térmico para recuperação de energia por meio da combustão de bagaço de cana adicionado de resíduo sólido urbano (RSU), na forma de combustível derivado de resíduo (CDR), em um reator de combustão em leito fluidizado de escala laboratorial. O estudo empregou um lote de CDR produzido por meio da separação da fração orgânica do RSU misto obtido em um aterro sanitário, seguido de caracterização físico-química. Esse resíduo caracterizado, chamado aqui de CDR, foi incorporado ao bagaço de cana nas concentrações de 10 % e 15 % em massa antes de ser alimentado no reator. O processamento térmico foi realizado em um reator de combustão de leito fluidizado com capacidade de 5 kg/h e dotado de um ciclone para retenção de material particulado e torre de lavagem de gases. O monitoramento das emissões de dioxinas e furanos foi realizado nos gases de exaustão do processo e empregou a técnica de cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas de alta resolução (HRGCMS). Os resultados obtidos mostram que a incorporação do CDR resultou numa tendência de aumento na emissão de PCDDs/PCDFs, material particulado e SO2 nos gases de combustão. Apesar do comportamento errático dos resultados obtidos para dioxinas e furanos, foi possível observar o impacto da adição de CDR nos perfiis de homólogos obtido nos diferentes ensaios, com dois deles mostrando grande influência de CuCl2 na catálise da síntese de novo, que se mostrou o principal mecanismo de formação observado. Apesar dos problemas e dificuldades encontrados no processamento dos materiais em laboratório, a aplicação da mistura de bagaço-de-cana com CDR indica ser viável do ponto de vista energético e também ambiental. Considerando a formação e emissão de poluentes, a mistura com 10 % de CDR se mostrou mais promissora, com alterações menos drásticas nos parâmetros originais da operação com 100 % de bagaço.
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RODRIGO GARCIA DA SILVA VIANA
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Identificação de locais para construção de usinas hidrelétricas com bombeamento de água do mar no litoral brasileiro
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Leader : FEDERICO BERNARDINO MORANTE TRIGOSO
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Data: 10 mai 2022
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O armazenamento de energia hidrelétrica por bombeamento é a tecnologia em escala mais difundida e madura disponível atualmente. Provavelmente continuará sendo uma solução competitiva para sistemas de energia modernos baseados na alta penetração de energias renováveis, como solar fotovoltaica e eólica. O objetivo geral deste trabalho é analisar a possibilidade de implementar usinas hidrelétricas por bombeamento com água do mar (UHBAM) no litoral brasileiro. Para isto, foram avaliados quais os melhores locais para construção de UHBAM na costa brasileira considerando os impactos ambientais relacionados a este tipo de empreendimento. Foi tomado um estudo de caso em que se apresenta a relação ideal no dimensionamento do reservatório, das bombas e turbinas contendo simulações do fluxo diário de energia e água. Por fim, foi analisada a viabilidade técnica e regulatória relacionadas ao sistema híbrido proposto. Devido ao interesse em aproveitar as águas do oceano, foi adotada a topologia T4 que considera o próprio mar como reservatório inferior. Os resultados do estudo de caso mostram que existem 44 locais na costa litoral de São Paulo que atendem os requisitos de altitude e distância para implementação deste tipo de tecnologia.
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JUSCELINO BATISTA DOS SANTOS
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ESTUDO DOS ASPECTOS ADMINISTRATIVOS E JURÍDICOS PARA VIABILIZAR A IMPLEMENTAÇÃO DE PROGRAMAS DE PESQUISA E DESENVOLVIMENTO REGULADOS PELA ANEEL EM INSTITUIÇÕES PÚBLICAS DE ENSINO SUPERIOR
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Leader : PATRICIA TEIXEIRA LEITE ASANO
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Data: 30 mai 2022
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Neste trabalho foi realizado um levantamento dos entraves administrativos e jurídicos estabelecidos na formalização documental de contratação do projeto prioritário de Eficiência Energética e estratégico de Pesquisa e Desenvolvimento, denominado: “eficiência energética e minigeração em instituições públicas de educação superior”, bem como, os desafios enfrentados pelas instituições e concessionárias.De acordo com o Edital de Chamada Pública n. 001/2016 de projeto estratégico lançado pela Agência Nacional de Energia Elétrica estes entraves devem ser objeto de análise nas instituições, dentro da proposta a ser desenvolvida para a Pesquisa e Desenvolvimento (P&D), visando auxiliar na implementação de nova chamada no futuro. Portanto, considerando este contexto foi realizado um estudo de caso para avaliação de tramitação do processo de contratação da proposta aprovada e executada na Fundação Universidade Federal do ABC (UFABC).Para fundamentação da proposta foi realizado um levantamento dos elementos que concorreram e/ou comprometeram a célere formalização da tratativa documental e os impactos temporal no início do desenvolvimento das atividades de instalação do sistema de minigeração de energia elétrica, assim como, para as atividades decorrentes da proposta aprovada para implementação em uma instituição de ensino superior.Através da literatura vigente e metodologia proposta foi possível elencar diversos elementos que influenciaram nos fluxos processuais para a formalização documental que caracterizam-se como percalços para a tramitação e, a partir destes resultados, realizou-se a proposição de soluções que avaliassem o retrabalho no fluxo de contratação, os impactos temporais na execução do projeto sem prescindir dos princípios procedimentais e da legalidade.Espera-se que a avaliação evidenciada e a relevância da proposta para superar os entraves administrativos e jurídicos, possam auxiliar as concessionárias, permissionárias do serviço público de distribuição de energia elétrica, bem como, as instituições de ensino a minimizar e garantir de forma mais célere e constante a implementação de projeto tão importante para o desenvolvimento tecnológico do país e formação de recursos humanos que são beneficiárias de programas desta natureza.Por meio de estudo de caso, empregando a ferramenta de modelagem de processos de negócios Business Process Management, realizando a entrevistas com agentes de participaram de forma direta e indireta nos trâmites inerentes a contratação, foram obtidas informações que possibilitou a realização de uma análise onde algumas ações e metas estratégicas foram pontuadas para viabilizar a transposição de entraves jurídicos e administrativos através de uma proposta organizacional.
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FÁBIO GODOY FERREIRA
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DESENVOLVIMENTO DE FERRAMENTA BASEADA EM REDES NEURAIS ARTIFICIAIS PARA APLICAÇÃO AO PROBLEMA DA PREVISÃO DE VAZÕES
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Leader : PATRICIA TEIXEIRA LEITE ASANO
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Data: 1 juil. 2022
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Este trabalho aborda o problema da previsão de vazões naturais afluentes aos aproveitamentos hidrelétricos e às bacias hidrográficas. Considerando que não se contemplam a construção de novas usinas hidrelétricas com reservatórios, o tempo necessário para recuperar os reservatórios das usinas existentes entre as épocas chuvosas e secas é cada vez maior, portanto, a previsão de vazões deve ser feita com a maior acurácia possível. A metodologia empregada pelos modelos utilizados para o planejamento e operação do Sistema Interligado Nacional é compatível com modelos de previsão de vazões e de geração de cenários hidrológicos. Dentre os modelos utilizados para previsão de vazões, valem citar os modelos físicos, estatísticos e os baseados em sistemas inteligentes. Apesar de esses modelos serem constantemente aprimorados, a acurácia obtida para algumas usinas e bacias hidrográficas apresentam grandes desvios, que, consequentemente, são incorporados aos modelos de planejamento e operação. Os efeitos econômicos desses desvios aumentam o custo de geração da energia elétrica, que aumenta o valor da tarifa paga pela sociedade. Neste contexto, com a motivação de se obter resultados melhorar a acurácia na etapa de previsão de vazões, propõe-se dois modelos de aprendizado de máquina: um baseado na metodologia de Time Delay Neural Network (TDNN), e outro baseado na metodologia Long Short Term Memory (LSTM). O primeiro foi desenvolvido em código aberto na linguagem Java, e para o segundo foi feita a implementação de uma aplicação desenvolvida em Python ao caso das bacias hidrográficas brasileiras. Ambas as metodologias aplicadas obtiveram resultados superiores aos modelos físicos e estatísticos atualmente em uso.
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LARISSA LYRA WOCHNIK
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INVESTIGAÇÃO DA VALORAÇÃO DA ENERGIA ELÉTRICA: Proposta metodológica para consumidores residenciais
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Leader : EDMARCIO ANTONIO BELATI
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Data: 28 juil. 2022
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A energia elétrica vem crescendo como importante insumo em diversas atividades diárias, vinculadas a diversos tipos de consumidores. Dessa forma, cresce também a busca por um serviço de distribuição com alto índice de qualidade e consequente melhora na confiabilidade. Em linha com essa necessidade encontram-se teorias que buscam valorar monetariamente a energia elétrica para os mais diversos consumidores, entre elas o Custo de Interrupção, que retorna com o prejuízo sentido pela perspectiva do consumidor mediante situação de interrupção elétrica, em R$/kWhinterrompido. Contudo, em especial o setor residencial apresenta desafios para monetarização dos prejuízos advindos dessas faltas elétricas. A dificuldade está atrelada a natureza das atividades realizadas por esses consumidores, que estão vinculadas a atividades não diretamente monetizáveis como, muitas vezes, lazer, desenvolvimento intelectual, entre outras. Para tanto, propõe-se o estabelecimento de uma metodologia que que vise investigar a valoração da energia elétrica para o consumidor residencial, fundamentada em duas diferentes perspectivas: econômica, vinculada a Teoria do Custo de Interrupção e social cultural, advinda da Teoria da Prática. Utilizando as diferentes áreas de conhecimento com foco na complementariedade das teorias, como resultado do trabalho, foi desenvolvido um questionário contemplando perguntas vinculadas as teorias de Custo de Interrupção e Teoria da Prática, que busca coletar dados, por meio de entrevista semiestruturada, para avaliação dos impactos provenientes de situação de falta de energia elétrica de longa duração, incluindo a impossibilidade da realização de atividades não economicamente valoráveis.
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NEYLA DANQUÁ DOS RAMOS
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Otimização por Enxame de Partículas Aplicada no Gerenciamento de Cargas Residenciais
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Leader : IVAN ROBERTO SANTANA CASELLA
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Data: 2 août 2022
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O aumento da demanda de energia, mundialmente, tem tornado cada vez mais urgente e necessário o gerenciamento do consumo de energia elétrica nas residências. A redução do custo de eletricidade é um dos grandes desafios da demanda energética e está diretamente relacionada às medidas de eficiência energética. Uma forma de reduzir o custo de energia das residências é utilizar técnicas para o monitoramento e controle automático de cargas através do conceito de rede inteligente. Uma parte dessa inteligência pode ser implementada através de técnicas de otimização bioinspiradas de baixa complexidade, como o algoritmo genético, otimização por colônia de formigas, algoritmo de polinização de flores ou otimização por enxame de partículas. Especificamente, a otimização por enxame de partículas tem se destacado na solução de problemas de resposta de demanda pela sua eficiência em gerar soluções otimizadas, apresentando resultados robustos e esforços computacionais reduzidos. Neste contexto, o presente trabalho propõe o uso da técnica de otimização por enxame de partículas para reduzir os gastos com eletricidade em residências, levando em consideração as restrições de operação das cargas, definidas pelo consumidor e pelo operador da rede, e a aplicação de um programa de DR baseado em preços estabelecido pela concessionária. Adicionalmente, é proposto um método complementar para permitir o uso de veículos elétricos para o fornecimento de energia nas residências nos horários de tarifa intermediária e de pico de modo a reduzir o consumo de energia da rede e os gastos com eletricidade.
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GABRIELA PIOVESAN SANTIAGO SUÁREZ
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POLÍTICA DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA DE APARELHOS DE AR CONDICIONADO NO BRASIL: MODELAGEM PARA ESTUDO DE IMPACTOS REGULATÓRIOS
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Leader : CONRADO AUGUSTUS DE MELO
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Data: 10 août 2022
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O uso de aparelhos de ar condicionado tem crescido significativamente nos últimos anos, o que implica o aumento do consumo energético e consequentemente a geração de gases de efeito estufa. Os países em desenvolvimento e de clima equatorial ou tropical, como o Brasil tem um forte potencial para expandir este mercado devido a uma demanda reprimida. Nesse sentido, estimativas da penetração de novos aparelhos e, também, do estoque de condicionadores de ar que estarão em operação no futuro é uma questão chave para o planejamento energético nacional. A “Lei da Eficiência Energética” foi um marco legal que estabeleceu regulamentações específicas relativas a padrões mínimos de desempenho energético para aparelhos de ar condicionado. Porém, há a ausência de avaliações dos impactos. Desta forma, à partir de dados da Pesquisa de Posse e Hábitos de Consumo (PPH) de 2019, publicadas pelo Procel-Eletrobras e, também no Anuário Estatístico de Energia Elétrica do EPE, na Pesquisa Nacional por Amostra de Domicílios (PNAD) de 2015 e da Projeção da População do IBGE, foi utilizado um modelo de base econométrica para estimar as elasticidades renda e preço da demanda de condicionadores de ar. À partir destas estimativas foram realizadas projeções da penetração, do estoque e do consumo energético desses aparelhos de forma desagregada por categorias split e janela e por capacidade do equipamento para o setor residencial. No cenário mais baixo de crescimento, entre 2019 e 2040, as projeções de vendas sofrerão um aumento 215% e de estoque de 56%. Considerando um caso proposto com índices mínimos de eficiência energética mais rigorosos, em 2040 a economia de energia chega a 37,8 TWh que equivale a redução de 22,6 milhões de toneladas de carbono.
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ALINE SANT'ANA DE SOUZA
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Caracterização do recurso solar na Região do ABC Paulista para a geração de energia solar fotovoltaica
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Leader : RICARDO DA SILVA BENEDITO
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Data: 5 sept. 2022
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O uso de sistemas que geram energia limpa e renovável, é uma das interferências que, a longo prazo, podem substituir o uso de energia proveniente de fontes finitas fósseis. Essa medida contribui para a preservação dos recursos naturais e redução da concentração de gases poluentes na atmosfera, o que auxilia no controle do efeito estufa e aumento da qualidade de vida. No Brasil, mesmo as regiões com menores índices de radiação solar apresentam grande potencial de aproveitamento energético, fator importante para a implantação de sistemas que utilizam energia solar. No ABC Paulista há duas usinas solares fotovoltaicas instaladas (Santo André e São Bernardo do Campo), porém há poucos trabalhos publicados a respeito do potencial solar dessa região. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo a caracterização do potencial solar do ABC Paulista para geração de energia elétrica utilizando dados de radiação solar observados em Estações Meteorológicas Automáticas (EMAs) no ABC e em seu entorno. Também se utilizou dados de radiação solar derivados de reanálise climática do modelo TerraClimate e dados de radiação calculados pelo programa SunData v.3.0. Após a extração e tratamento dos dados de radiação solar, os dados foram apresentados em séries de média horária e média mensal para irradiância solar (W/m2), e séries de média diária, média mensal e média anual para irradiação solar (kWh/m2).Com base nos dados observados de irradiância solar, os maiores valores encontrados foram nas EMAs Ribeirão Pires, São Bernardo do Campo (UFABC), São Bernardo do Campo (CETESB), Santo André-Camilópolis, Vila Vitória, Paraíso e Tanque de Detenção, respectivamente. Para os dados observados de irradiação solar, as maiores médias foram encontradas nas EMAs Ribeirão Pires, IAG, Mirante, Interlagos, São Bernardo do Campo, Santo André-Camilópolis, Vila Vitória, Paraíso e Tanque de Detenção. Enquanto que para os dados do programa SunData v3.0, os municípios que apresentaram maiores médias foram São Caetano do Sul, Diadema, São Bernardo do Campo/ Santo André, Mauá/ Rio Grande da Serra e Ribeirão Pires. Em conclusão a esse estudo, haverá a validação do programa SunData v3.0 e do modelo numérico TerraClimate, através dos valores obtidos pelas EMAs. Também serão apresentados três cenários (conservador, otimista e pessimista), quantificadores do potencial de energia solar nos municípios do ABC Paulista.
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CELSO CARLOS SOARES SPUHL
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Os Efeitos do Acúmulo de Sujeira sobre o Desempenho de Módulos Fotovoltaicos: Um estudo de caso no Campus Santo André da UFABC.
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Leader : RICARDO DA SILVA BENEDITO
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Data: 6 sept. 2022
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Dentre as alternativas para uma produção de energia sustentável e limpa, a geração solar fotovoltaica se destaca por tratar-se de uma fonte de conversão direta da energia solar em energia elétrica, com rápido retorno do investimento, silenciosa e não prejudicial ao meio ambiente. Aspectos como o clima e as características ambientais e locais de cada região resultam em impactos específicos na geração fotovoltaica. O acúmulo de sujeira e outros contaminantes ambientais nos módulos fotovoltaicos, classificados como "soiling" (sujidade em tradução livre), resulta em diminuição da irradiância solar que alcança as junções semicondutoras do módulo e, portanto, reduz a geração de energia elétrica. Neste contexo, torna-se relevante o estudo do impacto deste fator sobre o desempenho dos sistema fotovoltaicos instalados em diferentes regiões. É necessário que se possa determinar a frequência de manutenção de limpeza periodica, por meio de um cronograma que considere o custo-beneficio desta ação no produto final, que é a energia elétrica. Portanto, este trabalho de pesquisa avaliou os efeitos da sujidade no desempenho dos sistemas fotovoltaicos, em uma planta localizada no município de Santo André, São Paulo. Foi determinada a perda de desempenho na geração de energia elétrica por unidade de tempo devido a este fator, utilizando-se os dados de geração do inversor e curvas IxV medidas em campo, em um método de comparação entre referências sujas e limpas. Em uma primeira etapa do experimento os resultados apontaram perdas de 16,04% para uma sujeira acumulada por um ano e dez meses. Na segunda etapa, partindo com os módulos fotovoltaicos limpos, as perdas entre as referências "limpa" e "suja" alcançaram 9,09%, ao final de nove meses de monitoramento. Por fim, conhecendo os custos com as perdas de geração devido a sujidade e os custos para a limpeza periódica, foi determinada a frequência de duas limpezas ao ano, como a mais adequada para a usina estudada.
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LUIZA BUSCARIOLLI
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Desenvolvimento de Metodologias para a Detecção de Ilhamento em Sistemas com Geração Fotovoltaica
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Leader : RICARDO CANELOI DOS SANTOS
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Data: 10 oct. 2022
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O sistema elétrico de potência atravessa um momento de mudanças. Alterações na legislação tornaram possível a conexão de geradores distribuídos (GDs) na rede e unidades que apenas consumiam potência passam a injetá-la na rede. A geração fotovoltaica vem crescendo nos últimos anos e já é a fonte mais utilizada como geração distribuída no Brasil. Uma das principais preocupações ao se conectar um GD na rede é o ilhamento não-intencional, que ocorre quando uma porção da rede contendo GD e cargas permanece eletrificado, porém eletricamente isolado do restante da rede. Neste caso, o fornecimento de energia do GD não tem supervisão da rede. Quando tal situação não é identificada pelas proteções existentes, além de problemas com a qualidade da energia, podem ocorrer acidentes, já que há uma parte da rede que está energizada indevidamente. Este trabalho visa apresentar e comparar duas metodologias para a detecção de ilhamento de geradores fotovoltaicos. A primeira metodologia é baseada em redes neurais artificiais (RNAs), sendo a detecção realizada por meio de uma análise do sinal de tensão no ponto de conexão entre a instalação considerada e a concessionária. Já a segunda metodologia proposta utiliza Transformada Discreta de Wavelet (TDW) para detectar o ilhamento, também analisando o sinal de tensão no ponto de conexão com a concessionária.
No final deste trabalho, são apresentados os resultados dos algoritmos propostos diante de situações de ilhamento, bem como testes para delimitar os limites de operação de cada algoritmo, sendo possível constatar o bom desempenho de ambas as técnicas. Os algoritmos responderam corretamente em 100% dos casos práticos avaliados, mesmo frente a situações de baixo desbalanço de potência. O tempo de detecção foi baixo para ambas as técnicas, ficando entre 0,06 s e 0,09 s.
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VINICIUS DE LIRA TEIXEIRA
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MODELO PARA A CURVA DE POTÊNCIA DE GERADORES EÓLICOS A PARTIR DE DADOS EXPERIMENTAIS
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Leader : JULIO CARLOS TEIXEIRA
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Data: 5 déc. 2022
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Uma das fontes primárias de energia renovável que mais cresce no Brasil e no mundo é a eólica. Um dos desafios implícitos a este tipo conversão de energia é a estimativa da energia gerada durante a vida útil de um parque eólico, dependente tanto da natureza estocástica da velocidade do vento como do desempenho dos aerogeradores. Uma ferramenta que pode ser utilizada para medir o desempenho dos aerogeradores é a curva de potência que, em geral, é fornecida pelo fabricante. No entanto, a curva de potência do aerogerador é afetada pelo envelhecimento no decorrer dos anos ou pelo seu desgaste relacionado a problemas pontuais, como falhas de funcionamento ou problemas de configurações do controlador. Além disso as curvas de potência também podem ser afetadas por características relacionada as condições atmosféricas como a intensidade da turbulência. A intensidade da turbulência é um fator determinante para o projeto de um aerogerador tanto do ponto de vista dos esforços como do ponto de vista do impacto na produção de energia elétrica instantânea. Um acompanhamento da evolução temporal da curva de potência é importante, pois pode ser usado como informação para a manutenção preditiva. Nesta dissertação é apresentado um novo modelo paramétrico para determinar a curva de potência baseada em dados coletados diretamente do Controle Supervisório e Aquisição de Dados (SCADA), para qualquer índice de turbulência. O modelo paramétrico proposto é baseado no comportamento da curva de controle em relação a curva de potência, supondo que existem 6 diferentes regiões na curva de potência, ao invés dos 4 característicos de modelos mais usados. As regiões adotadas estão associadas aos sistemas de controle do aerogerador. O modelo foi aplicado em três diferentes parques eólicos instalados em sul do Brasil. Os parâmetros do modelo proposto foram obtidos por Algoritmos Genéticos. A curva de potência resultante curva do modelo proposto é comparada com a curva de potência normalizado pela IEC61400-12-1. O resultado desta comparação foi considerado satisfatório. Além disso, as transições entre as 6 regiões foram comparadas com dados experimentais, com resultados adequados.
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GUILHERME MATIOLLI
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MODELAGEM E AUTOMAÇÃO DE UM CANAL AERODINÂMICO PARA CARACTERIZAÇÃO DE TURBINAS EÓLICAS VERTICAIS UTILIZANDO UM NOVO LAYOUT DE FREIO DE FOUCAULT
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Leader : JULIO CARLOS TEIXEIRA
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Data: 13 déc. 2022
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O estudo experimental em engenharia permite validar modelos e analisar fenômenos complexos. Nesse sentido, a montagem de um aparato experimental é essencial e envolve a aplicação de várias técnicas de engenharia e um conhecimento profundo do que se quer estudar experimentalmente. Devido a não haver modelos analíticos de elevada predição, o estudo de turbinas de eixo vertical Savonius se baseia em uma abordagem numérica e experimental. Nesse sentido, a utilização de canais aerodinâmicos em estudos de turbinas eixo vertical do tipo Savonius permite a aquisição de dados de dinâmica de turbinas capazes de validar estudos teóricos ou até mesmo de mostrar fenômenos de difícil modelagem. O presente trabalho consiste em controlar e automatizar um canal aerodinâmico para realizar testes experimentais em microturbinas eólicas do tipo Savonius. Para isso, foram construídos modelos da dinâmica da turbina, do dispositivo de frenagem e do sistema de geração eólica do canal aerodinâmico disponíveis no Laboratório de Energias Renováveis da UFABC. Estes, quando compilados, permitiram a construção de um controlador capaz de operar turbinas em diferentes pontos de operação de forma estável, sendo possível a aplicação de cargas mecânicas para a verificação de parâmetros aerodinâmicos. Como resultado da automação e controle do canal, foi possível obter resultados da dinâmica de partida da turbina, modelar esse fenômeno e validá-lo com os resultados apresentados na literatura.
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KELLY DANIELLY DA SILVA ALCANTARA FRATTA
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ANÁLISE MULTICRITÉRIO DA GESTÃO DE RESÍDUOS SÓLIDOS URBANOS COM ENFOQUE NOS SISTEMAS DE TRATAMENTO: UM ESTUDO DE CASO NOS MUNICÍPIOS DO ABC PAULISTA
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Leader : GRAZIELLA COLATO ANTONIO
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Data: 9 mars 2022
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A tomada de decisão é uma ação fundamental quando se trata da resolução dos problemas relacionados com a gestão dos resíduos sólidos urbanos. Os problemas levantados neste estudo estão fundamentados na hierarquia estabelecida na Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS) – Lei n° 12.305/2010 e no seu atendimento pelos municípios tanto na gestão dos resíduos quanto no tratamento adequado dos rejeitos. Os municípios avaliados nesta pesquisa estão localizados no grande ABC Paulista, especificamente os três “santos”: Santo André, São Bernardo do Campo e São Caetano do Sul. O objetivo deste estudo foi, em um primeiro momento, levantar os principais problemas na gestão de resíduos sólidos por meio da análise multicritério e, a partir daí, avaliar as melhores soluções para os problemas apontados, visando a redução dos rejeitos considerando a hierarquia da PNRS e os tratamentos com recuperação energética. Como resultado deste estudo, foram desenvolvidos três artigos. O primeiro tratou sobre o diagnóstico para os municípios em relação ao atendimento à PNRS. O segundo abordou uma metodologia participativa (Ketso®) que envolveu atores que atuam na gestão de resíduos realizada em cada município, obtendo resultados distintos em relação aos objetivos e às soluções propostas. E o terceiro artigo abordou a análise multicritério na escolha da melhor solução no que diz a respeito ao sistema de gestão dos resíduos, em especial, ao tratamento dos rejeitos. Por fim, o estudo propôs um conjunto de recomendações referentes à diminuição da geração dos rejeitos, além de pontuar as melhorias a serem implantadas em cada município no seu tratamento dos resíduos. O estudo concluiu que o ABC Paulista está caminhando na realização de melhorias em relação à gestão dos resíduos, contudo ainda possui altas taxas de rejeitos e a coleta seletiva ainda necessita de avanços significativos. Dessa forma, os municípios ainda não possuem condições mínimas para a realização da recuperação energética dos resíduos, sem antes realizar o atendimento mínimo da gestão de resíduos em atendimento à PNRS.
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ETEVALDO FRANCISCO CARREIRA JUNIOR
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AQUECIMENTO SOLAR DE ÁGUA PARA PROCESSOS INDUSTRIAIS: PROPOSTA DE UM MÉTODO PARA ANÁLISE TÉCNICO-ECONÔMICA
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Leader : REYNALDO PALACIOS BERECHE
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Data: 3 mai 2022
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Muitos estudos vêm sendo produzidos sobre aplicações de sistemas de aquecimento solar em processos industriais, para identificar usos potenciais e justificar ou motivar sua expansão. No entanto, embora haja casos relatados dessa aplicação em diferentes setores industriais, eles ainda são poucos, diante do parque industrial existente. Várias barreiras que dificultam ou impedem maior divulgação e aplicação dos sistemas de aquecimento solar foram identificadas: complexidade para integração aos processos industriais existentes; falta de conhecimento de empresários e demais tomadores de decisão sobre essa tecnologia, o que os leva a nem mesmo considerá-la como uma possibilidade; escassez de ferramentas computacionais de cálculo fáceis de serem utilizadas por pessoas não técnicas, para dimensionamento, custeio e análise de viabilidade preliminares dos projetos. Assim, o objetivo geral deste trabalho de pesquisa é propor uma metodologia para selecionar, dimensionar, integrar e estimar a viabilidade financeira de sistemas de aquecimento solar para aplicação em processos industriais, visando criar meios de ajudar a superar, ao menos em parte, as barreiras mencionadas. Para o dimensionamento da área do campo de coletores solares necessária, foi utilizado o Método da Carta F (F-Chart); finalmente, para realizar a análise econômica do projeto foi aplicado Método do Custo do Ciclo de Vida (Life Cycle Cost - LCC). Para a seleção do ponto de integração do sistema de aquecimento solar ao processo industrial foram consideradas as recomendações do Integration Guideline – IEA SHC Task 49. Os parâmetros geográficos, demográficos e climáticos do estado de São Paulo foram obtidos em coleta de dados secundários em fontes públicas. Para testar a metodologia e a ferramenta de projeto, foi apresentado um estudo de caso em uma indústria. Os principais resultados obtidos mostraram que para o caso estudado, a demanda de calor do processo foi estimada em 3.866 MJ/dia, a área estimada para o campo de coletores solares foi de 465m², fração solar f= 0,823 para coletores de placas planas; 399m², f=0,682 para coletores de tubos evacuados; área coletora de 443m² e 465m² para coletores de calha parabólica e linear Fresnel, respectivamente, para fração solar f=0,70. O sistema de coletores de placas planas mostrou-se o mais viável financeiramente, projetando para um Ciclo de Vida de 20 anos VPL = R$3,88 milhões e payback descontado de 5 anos ao custo médio ponderado de capital de 9,2%. A redução de consumo e gasto anual de Gás Natural foi estimada em 42,9m³/ano e R$ 220,76mil, porém com uma limitação à temperatura de aquecimento em relação à demanda de temperatura do processo. O sistema de coletores de tubos evacuados supera essa limitação e projeta VPL = R$3,55 milhões, payback de 6 anos, redução de consumo e gasto de Gás Natural em 42,0m³/ano e R$ 216,2mil ao ano.
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MARIA JOSÉ CHARFUELAN VILLARREAL
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IMPLICAÇÕES NA TRANSIÇÃO ENERGÉTICA DO SETOR ELÉTRICO DO
ESTADO DE SÃO PAULO E DO BRASIL DE ACORDO COM RELAÇÕES
DE CAUSALIDADE ENTRE O CONSUMO DE ENERGIA
ELÉTRICA E O PIB NO PERÍODO 2004 - 2019
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Leader : JOAO MANOEL LOSADA MOREIRA
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Data: 3 mai 2022
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A transição energética rumo a descarbonização é influenciada pela situação socioeconômica das regiões e países e pela introdução de novas tecnologias e tais diferenças podem afetar o crescimento econômico. Na região Nordeste cresce rapidamente a presença de geração de eletricidade centralizada baseada nas fontes eólicas e fotovoltaicas com capacidade entre dezenas de MW a poucas centenas de MW. Nas regiões Sudeste e Sul verifica-se a também a presença das gerações distribuídas baseadas nas fontes fotovoltaicas e de biomassa com capacidade entre dezenas de kW e 10 MW, autoprodução e formação de micro redes elétricas. Além da descarbonização a transição energética envolve também descentralização da geração elétrica, novas tecnologias de geração e distribuição e consequentemente novas formas do comercialização de energia elétrica. Este trabalho apresenta um paralelo entre Brasil e o Estado de São Paulo em relação à transição energética e modernização do setor elétrico brasileiro a partir da avaliação econométrica de series temporais e relações de causalidade de Granger entre o produto interno bruto (PIB) e consumo de energia elétrica no período 2004 – 2019. Os resultados obtidos demostram a existência de relação de longo e curto prazos entre as variáveis consumo de energia elétrica, produto interno bruto, tarifa média de energia elétrica e número de consumidores que permitem obter modelos econométricos consistentes. Para o Brasil a causalidade de Granger definiu-se do PIB para o consumo de energia elétrica e sugere que políticas associadas à eficiência e redução no consumo de energia elétrica não afetam o crescimento econômico de forma negativa. Para o estado de São Paulo no curto prazo a causalidade de Granger definiu-se do consumo de energia elétrica ao PIB e sugere que políticas associadas ao incremento do consumo de energia elétrica podem ter efeitos positivos para o crescimento econômico. No longo prazo, verificou-se a causalidade definiu-se do PIB ao consumo de energia elétrica. Esses resultados indicam uma diferença das relações entre PIB e consumo de energia elétrica entre o Brasil como um todo e uma região específica, o estado de São Paulo, que experimenta um processo de aumento da presença de geração decentralizada. Deixar de importar energia elétrica e passar a gerá-la no próprio estado com sistemas distribuídos e sustentáveis pode ser um indutor de crescimento econômico via investimentos, serviços e outras externalidades. Este tipo de transição energética requer preservação e otimização dos recursos energéticos a partir de inovações tecnológicas em processos de produção de energia e de uso final e em regulações. Um planejamento energético regional, levando em conta as características específicas dos estados brasileiros, talvez possa contribuir para aumentar o crescimento econômico do país.
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ANA CAROLINA MEDINA JIMENEZ
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Análise de Diferentes Cenários de Gerenciamento de Resíduos Sólidos Urbanos da Região do Grande ABC Utilizando a Metodologia de Avaliação de Ciclo de Vida (ACV)
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Leader : SILVIA AZUCENA NEBRA DE PEREZ
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Data: 14 juin 2022
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O gerenciamento de resíduos sólidos tornou-se nas últimas décadas um tema degrande preocupação para os gestores públicos de todo o mundo, dado que, cada vez sãoproduzidos mais resíduos de diferentes tipos, muitos de complexo tratamento e eliminação.Como parte da solução deste problema, a gestão integrada e sustentável dos resíduos sólidosurbanos (GIRS) considera as ações relacionadas à prevenção, geração, coleta, disposiçãoe reaproveitamento dos resíduos como as apropriadas para o correto gerenciamento dosmesmos. No entanto, estas ações têm sido tratadas setorialmente e de maneira desarticulada,obstruindo uma visão global do problema. Na atualidade, o uso de ferramentas como aanálise de ciclo de vida- ACV, tem auxiliado aos gerentes e governantes, na escolha dosistema de gestão de residuos mais adequado; que se adapte às necessidades, normas eregras especificas de cada lugar. No caso da gestão dos RSU, esta ferramenta permitemedir o impacto ambiental produzido pelos sistemas de coleta, tipos de tratamentos edisposição dos RSU; auxiliando assim, aos tomadores de decisão na escolha da estratégiacorreta para a gestão dos residuos. Este trabalho tem como objetivo avaliar e comparar odesempenho ambiental dos processos de tratamento e disposição final dos RSU na regiãodo grande ABC, como parte do gerenciamento integrado dos residuos sólidos urbanos, como intuito de selecionar a estratégia de gestão mais apropriada para a localidade.
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GUSTAVO NEVES MARGARIDO
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ESTUDO PARA AUMENTO DA EFICIÊNCIA NA PRODUÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA POR MÓDULOS FOTOVOLTAICOSUTILIZANDO PLACAS TERMOELÉTRICAS
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Leader : FEDERICO BERNARDINO MORANTE TRIGOSO
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Data: 28 juin 2022
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O presente trabalho verifica a hipótese de realização de compensação da perda de eficiência na conversão de energia elétrica em módulos fotovoltaicos, em função da temperatura de trabalho, com o aumento da conversão de energia elétrica pela cogeração, usando a energia térmica dos módulos em operação, convertida em energia elétrica pelo efeito Seebeck, por módulos que utilizam pastilhas termoelétricas, conhecidas como thermoelectric generators - TEG da nomenclatura em língua inglesa. O estudo considera a análise teórica do que já é conhecido sobre o assunto e os equipamentos considerados, e também com a utilização de simulação para o teste das hipóteses do sistema em aplicação nas diversas áreas dentro do Estado de São Paulo – Brasil. Definiu-se o Estado de São Paulo como região de estudo por ser uma unidade da federação que apresenta uma considerável variação de temperatura ambiental em seu território. Para os cálculos e a simulação do comportamento dos equipamentos são utilizados dados fornecidos pelos fabricantes. Para os dados ambientais das condições de operação do conjunto, nas diferentes áreas no Estado, são utilizados registros climatológicos do período de um ano. A análise do estudo indica a viabilidade técnica da utilização da montagem do conjunto para a diminuição das perdas originadas pela temperatura de trabalho dos módulos fotovoltaicos e também pela possibilidade de compensação dessas perdas, porém, utilizando-se para isso, um considerável número de unidades de pastilhas termoelétricas comerciais para cada módulo fotovoltaico, entre os mais utilizados comercialmente, e com isso é considerado interessante estudos da fabricação do conjunto.
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FERNANDO LINO
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UMA CONTRIBUIÇÃO AO ESTUDO DOSPLLs APLICADOS EM SISTEMAS DEENERGIA ELÉTRICA SOB CONDIÇÕES NÃO IDEAIS DE OPERAÇÂO
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Leader : ALFEU JOAOZINHO SGUAREZI FILHO
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Data: 26 juil. 2022
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Este trabalho tem como objetivo apresentar 2 técnicas para implementação de PLLs na sincronização de redes monofásicas e trifásicas, na condição de falhas nos sistemas de distribuição, como afundamentos de tensão simétricos e assimétricos, desequilíbrio, distorções harmônicas e mudanças de frequência. O primeiro deles usa a técnica OCF como mais uma alternativa para estimar a sequência positiva do vetor de tensão no quadro αβ estacionário. A segunda técnica é apresentada como um novo método para calcular a posição angular da tensão da rede baseado em um conjunto discreto de ângulos, através do uso do FPS. As tensões de sequência positiva extraídas do filtro OCF são então tratadas por um algoritmo que é implementado com a técnica FPS para estimar o ângulo de fase. Sendo assim, para aprimorar o desempenho do algoritmo de PLL utiliza-se o filtro OCF para um procedimento de filtragem, baseado na estrutura de um SOGI, utilizando esse filtro para filtrar as tensões αβ estacionárias geradas diretamente pela estrutura do SOGI. Já o emprego da segunda técnica, FPS, tem a vantagem de o SRF-PLL não empregar controladores PI e, portanto, não sendo necessário o cálculo dos seus ganhos. Resultados obtidos em bancada com emprego de sinais afetados por diferentes distorções harmônicas e com tensões de afundamento semelhantes às obtidas em redes de energia sob condições de falhas validam as contribuições.
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LUIZ ALBERTO PAOLIELLO ALVIM
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MODELAGEM ENERGÉTICA EM SISTEMA DE ALIMENTAÇÃO DE MATERIAL POLIMÉRICO EM PROTÓTIPO DE TRANSPORTE PNEUMÁTICO UTILIZANDO PLANEJAMENTO FATORIAL
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Leader : DOUGLAS ALVES CASSIANO
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Data: 3 août 2022
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Nos segmentos industriais comumente é necessário o emprego de transporte da matéria prima e produtos em suas etapas de produção, o que se faz através de transporte mecânico utilizando-se, entre outros, o ar como fluido de transporte. Como este é empregado em quase todos os setores da indústria nas mais diversas etapas de processo, o seu emprego representa uma parcela significativa de consumo de energia elétrica e, por conseguinte, constitui-se de suma importância o seu estudo quanto ao seu uso adequado e eficiente do ponto de vista energético. O presente trabalho teve por objetivo avaliar a eficiência energética do sistema de alimentação de sólido (válvula rotativa de fabricação própria) de um protótipo de testes para transporte pneumático. Com este propósito, obteve-se correlações matemáticas entre a quantidade de material alimentado e a energia consumida para este fim, fazendo-se uso de planejamento experimental (ou DOE), em que se utilizou um planejamento fatorial composto central rotacional, de dois níveis (22), e lançou-se mão de regressão linear, análise de variância, de resíduo e qualidade de ajuste, além da metodologia da superfície de resposta para avaliação e visualização do comportamento energético do sistema. Para tal, avaliou-se o comportamento de três materiais poliméricos (poliestireno de alto impacto, poliestireno padrão e polipropileno) por meio de ensaios experimentais e do uso de dois softwares distintos (Action Stat e Protimiza), para a obtenção dos modelos matemáticos linear e não-linear e suas validações, além das curvas de nível e superfície de resposta. Os resultados obtidos (coeficiente de determinação de no mínimo de 0,9363 e demais critérios de validação dos modelos sendo atendidos), constatou-se a aplicabilidade e confiabilidade dos modelos obtidos, além da constatação da possibilidade de se modelar e se estudar o comportamento energético do sistema de alimentação de sólido proposto, em função da rotação da válvula rotativa e quantidade de material a ser transportado, respeitadas as condições de contorno deste estudo.
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RICARDO DRUDI
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Simulador Computacional de Biodigestão Anaeróbia em Escala Laboratorial Baseado em Agentes
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Leader : GILBERTO MARTINS
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Data: 8 août 2022
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A humanidade tem engendrado esforços consideráveis na busca por fontes renováveis de energia, tanto pela segurança energética, pois fontes renováveis provém disponibilidade a longo prazo, como também pela redução do consumo dos combustíveis fósseis, grande gerador de gases do efeito estufa. Entre as diversas fontes renováveis disponíveis atualmente está o biogás, gerado naturalmente durante a decomposição anaeróbia da matéria orgânica. O biogás é composto principalmente por metano e dióxido de carbono, sendo produzido através de um complexo mecanismo onde atuam diversos grupos de micro-organismos, paralela e sequencialmente. Com o objetivo de maximizar a produtividade do biogás e aumentar seu teor de metano, de onde provém seu uso como fonte energética, é comum que sejam testadas diferentes combinações de substratos – matéria-prima do processo de biodigestão – ou que seja adicionado um inóculo catalisador da atividade detritívora. Essa tem sido uma grande fonte de pesquisa, e há diversos trabalhos publicados nessa área. Entretanto, a pesquisa da digestão anaeróbia requer mão de obra qualificada, equipamento específico e atenção diária, consumindo tempo e recursos preciosos. Adicionalmente, existem diversos modelos matemáticos, estatísticos e computacionais que têm o objetivo de prever a quantidade e a qualidade do biogás produzido a partir de características físicas e químicas dos substratos e inóculos utilizados. Entretanto, os modelos mais simples tendem a ser específicos de uma certa combinação de insumos, e os modelos mais completos exigem um grande número de parâmetros para uma adequada configuração, o que dificulta sua utilização. A proposta deste trabalho é desenvolver um simulador computacional do processo de biodigestão anaeróbia em escala laboratorial, que seja genérico o suficiente para ser utilizado com uma vasta gama de substratos e inóculos e ao mesmo tempo simples de ser utilizado, produzindo resultados satisfatórios de previsão e acompanhamento da produção de biogás a partir de um reduzido conjunto de parâmetros. O BioSim, simulador computacional de biodigestão anaeróbia, utiliza uma técnica de inteligência artificial denominada Simulação e Modelagem Baseada em Agentes, sendo composto de um banco de dados de substratos e inóculos, um módulo de configuração do experimento (com os parâmetros da pesquisa), o biodigestor virtual, onde são simuladas as reações bioquímicas da digestão anaeróbia, e um módulo de saída de dados, que fornece informações detalhadas do processo de produção de biogás. O BioSim permite a inclusão de um número virtualmente ilimitado de modelos de previsão e dados sobre substratos, podendo constituir assim uma base de informações rica e versátil sobre o processo de biodigestão anaeróbia. Nesse sentido, este trabalho procura contribuir de duas formas para o desenvolvimento da pesquisa científica: por um lado, pretende disponibilizar a pesquisadores na área de biogás uma plataforma amigável para previsão de experimentos de produção de biogás em escala laboratorial, e, de outro lado, acrescenta aos modelos de previsão já existentes uma nova opção, utilizando inteligência artificial aplicada à simulação da digestão anaeróbia.
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BRUNA PATRICIA DE OLIVEIRA
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Digestão anaeróbia de resíduos alimentares em reatores do tipo garagem
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Leader : GILBERTO MARTINS
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Data: 26 août 2022
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A digestão anaeróbia seca, realizada através dos sistemas do tipo garagem têm se mostrado eficientes em experiências na Europa, são adequados à realidade brasileira, considerando as características dos resíduos sólidos urbanos brasileiros, pois possibilitam o tratamento dos resíduos com elevado teor de impróprios. Há, entretanto, um extenso caminho a ser percorrido para sua implantação em função do estágio inicial de desenvolvimento dessa tecnologia no país e dos desafios operacionais a serem superados. O objetivo desse trabalho foi avaliar experimentalmente em escala de bancada a influência de parâmetros operacionais relevantes para essa tecnologia, visando obter informações que auxiliassem o comissionamento de uma planta piloto no município de Bertioga-SP. Foi realizado um experimento em sistema do tipo garagem em escala de bancada empregando resíduos alimentares estocados previamente em condições ambiente, utilizando uma baixa relação inóculo/substrato (2:5 em massa e 0,05:1 em base nos sólidos voláteis). O reator não produziu biogás durante os 43 dias de teste, mas foi possível observar uma série de problemas, que podem ser evitados no reator piloto. Observou-se que a baixa relação de SV entre inóculo e substrato pode proporcionar excesso de carga orgânica na partida e a natureza granular do inóculo utilizado pode provocar entupimentos, destacando-se a importância do uso de sistemas de recirculação adequados, além da biomassa granular ficar retida na massa de resíduos no túnel pela dificuldade de permeabilidade. Outro experimento analisou a influência do tempo de extração para análises de sólidos dissolvidos dos resíduos alimentares. Embora tenha-se apresentado uma proposta metodológica para essa extração, os resultados indicaram que essa análise não é relevante para a caracterização desse substrato. Também foi proposto um procedimento para a medição de pH mais precisa dos resíduos alimentares, empregando-se diluição de 10 g em 100mL e extração através de agitação mecânica a 800 rpm por 10 min, seguida por centrifugação a 10.000 rpm a 25° C por 10 min para posterior medição. Outro experimento avaliou a influência do tempo de armazenamento em condições ambiente e do pré-tratamento de aeração contínua forçada no potencial bioquímico de metano (PBM) dos resíduos alimentares. Os resultados demonstraram um aumento da produção específica de metano dos resíduos armazenados por 7 dias (425 NmL CH4.g-1SV) em comparação com resíduos frescos (375 NmL CH4.g-1SV). A adoção de aeração forçada e contínua por 4 dias produziu 456 NmL de CH4.g-1SV para a fração lixiviada, 1,22 vezes maior do que o resíduo fresco, evidenciando que a aplicação de aeração como pré-tratamento pode ser uma alternativa para otimizar a produção de metano. Tais resultados podem auxiliar o desenvolvimento desse tipo de tecnologia, solucionar e prevenir problemas em reatores em escala piloto e comercial.
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LUCIANA GUIMARÃES NAVES LEMOS BORGES
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UTILIZAÇÃO DO BALANCED SCORECARD PARA GERENCIAMENTO ESTRATÉGICO DE PROJETOS DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA DA TIPOLOGIA BAIXA RENDA: UMA ANÁLISE SOB A PERSPECTIVA DA LEI 9991/2000, SUAS ATUALIZAÇÕES E DO PROGRAMA DE EFICIÊNCIA ENERGÉTICA
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Leader : DOUGLAS ALVES CASSIANO
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Data: 26 août 2022
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Nos anos de 1970, em função da crise do petróleo, as discussões relacionadas aodesenvolvimento sustentável, sob o ponto de vista estratégico, tornaram-se frequentes. A partirdesse período, o setor energético passou a ser analisado também de forma mais estratégica pordiversos motivos, entre eles configuram o desperdício e a ineficiência da sua produção e uso.Na década de 1990 houve a criação da ANEEL que culminou na lei 9991/2000 que estabeleceuregras quanto ao investimento em projetos de Eficiência Energética e P&D por parte dasconcessionárias de energia elétrica. No período de 2008 a 2018 houve um investimento daordem de R$4.803.079.644,16 em projetos de eficiência energética no país divididos emdiversas tipologias. Percebe-se que os critérios e indicadores considerados mais relevantes paraanálise dos projetos são os quantitativos, porém existem outros indicadores não quantitativosrelevantes para o desenvolvimento e análise desses projetos contemplados no Programa deEficiência Energética. Ao longo do tempo, ajustes foram realizados na lei, tendo como foco osprojetos voltados para a tipologia baixa renda. O objetivo deste estudo é realizar uma análiseestratégica de projetos de eficiência energética, da tipologia baixa renda, do períodocompreendido entre 2016 e 2018, e estruturar um modelo de balanced scorecard com foco nagestão estratégica de projetos por parte das distribuidoras de energia e da ANEEL.Para tanto foi realizada pesquisa bibliográfica e documental acerca do tema eficiênciaenergética, lei 9991/2000 e programa de eficiência energética, além da busca de dados oficiaisda ANEEL acerca do assunto. A seguir iniciou-se o desenvolvimento do ranking dos projetosaprovados no período de 2016 e 2018, utilizando os métodos de análise multicritério AHP eTOPSIS, identificando assim o perfil dos mesmos e suas performances relacionados a critériosestabelecidos como relevantes pelos atores do processo. A partir disso, como resultado desseestudo, foram desenvolvidas duas estruturas de Balanced Scorecard que poderão auxiliar nogerenciamento estratégico de indicadores para análise de eficácia da Lei nº 9.991 e do PEE,bem como dos projetos implementados. Esses modelos de gerenciamento estratégico podemser utilizados pelos atores envolvidos no PEE, tendo como parâmetro a lei 9991/2000 dentrodo contexto do Programa de Eficiência Energética, levando em consideração fatoresquantitativos e qualitativos, tais como aspectos regionais, ambientais, econômicos e técnicos.
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LIVIA MARIA ALBURGUETTI
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Desenvolvimento de Métodos Para Inclusão de Parques Eólicos em Estratégias de Controle da Segurança Dinâmica de Sistemas Elétricos de Potência
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Leader : AHDA PIONKOSKI GRILO PAVANI
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Data: 14 déc. 2022
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A penetração da energia eólica nos sistemas de energia aumenta significativamente as incertezas presentes na operação e estabilidade do sistema, devido à natureza estocástica do vento. Neste sentido, esta tese propõe uma metodologia para representar e incluir a incerteza da energia eólica e os recursos de controle disponíveis em geradores eólicos na avaliação da estabilidade de tensão do planejamento da operação de 24h. Na avaliação de segurança dinâmica, a margem de estabilidade de tensão (MET) do sistema elétrico de potência (SEP) é avaliada sob contingências, porém, os possíveis desvios da potência eólica de saída prevista também podem levar o sistema a um ponto de operação inseguro. Esta tese apresenta uma abordagem baseada no método Entropia Cruzada para identificar os desvios do nível de potência de saída previstos de parques eólicos que devem ser incluídos na lista de casos críticos, assim como uma contingência, para o planejamento preventivo de ações de controle. Em seguida, uma metodologia, baseada em abordagem hierárquica, é utilizada para selecionar o conjunto de controles preventivos considerando sua eficácia, disponibilidade, coordenação e custo dos controles. O método é validado usando um modelo de sistema de teste baseado em um SEP real e os resultados mostram que o método pode ser muito eficaz para garantir que o sistema opere mesmo em condições de contingência ou casos críticos de geração eólica, com uma MET que atenda às restrições de segurança.
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PRISCILA ROSSONI
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Algoritmo Híbrido Bioinspirado para Otimização de Redes de Distribuição com Geração Fotovoltaica
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Leader : EDMARCIO ANTONIO BELATI
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Data: 15 déc. 2022
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Este trabalho apresenta uma abordagem híbrida, que combina uma técnica de programação matemática exata com uma técnica meta-heurística bioinspirada, para otimizar a rede de distribuição com penetração de geração fotovoltaica (GF). A abordagem considera a reconfiguração da rede de distribuição (RRD) e o ajuste do fator de potência dos inversores fotovoltaicos, visando minimizar as perdas na rede. A metodologia utiliza a meta-heurística particle swarm optimization (PSO) para RRD, em que as variáveis de decisão são discretas, e um fluxo de potência ótimo (FPO) para ajuste do fator de potência dos inversores fotovoltaicos e manutenção dos limites de operação da rede, sendo este conjunto formado por variáveis contínuas. A abordagem híbrida proporciona bom desempenho, visto que aproveita as melhores características de ambas as técnicas. A abordagem híbrida foi comparada com duas propostas: uma exata, que utiliza um FPO associado à técnica de Branch and Bound; e uma aproximada, que utiliza a meta-heurística PSO. As metodologias foram implementadas utilizando a linguagem de modelagem algébrica AMPL® e resolvidas utilizando o solver KNITRO®. Os testes foram realizados em um sistema de distribuição de 33 barras com a adição da GF. A abordagem considera as variações nas potências geradas pelos sistemas fotovoltaicos e as variações nas cargas ao longo do dia. Os resultados indicam que a combinação do controle do inversor fotovoltaico e RRD podem reduzir as perdas de potência ativa, tendo sido obtido em alguns casos uma redução superior a 37%.
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