Dissertações - Engenharia Elétrica - FEB

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Análise econômica e técnica da inserção de sistemas fotovoltaicos para consumidores industriais
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-07-14) Gonsalves, Rafael da Silva; Souza, André Nunes de [UNESP]; ; Gastaldello, Danilo Sinkiti[ UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
A crescente demanda por energia elétrica no Brasil associada ao desenvolvimento sustentável, fomenta a necessidade de estudos sobre a utilização de fontes de energia renováveis e análises de seus impactos técnico-econômicos e ambientais. Estudos apontam os setores que aderiram a Sistemas Fotovoltaicos (SFV) com maior incidência, sendo estes os setores residenciais, comerciais e com menor incidência o setor industrial. Com o setor industrial tendo a maior demanda de energia elétrica do país, elencam-se motivos pelos quais o setor não participa significativamente da geração de energia renovável via SFV. Dentre as hipóteses levantadas, a intermitência na geração de energia via SFV, a diferente tarifação com valores e normas específicas atreladas a demanda de cada indústria e período de uso da energia, os altos investimentos para inserção destes sistemas no setor e o prazo de retorno destes investimentos, são grandes desafios para adesão desta tecnologia pelo setor industrial. Como objetivo esta pesquisa realiza uma análise da inserção de SFV para consumidores industriais, com base em um estudo de caso na indústria obtendo dados técnicos e comerciais, assim com o levantamento do estado da arte sobre o tema através de estudo bibliométrico, abordando aspectos regulatórios, normativos tarifários e do mercado de energia elétrica, elaborou-se dimensionamentos de SFV de acordo com quatro cenários estabelecidos. Tendo como resultado dados destes dimensionamentos para os cenários simulados e as respectivas viabilidades técnico-econômicas e os impactos ambientais desta nova tecnologia nos âmbitos da descentralização, descarbonização e digitalização. Analisando e discutindo o melhor cenário de SFV simulado que engloba melhores custos-benefícios e menor tempo de retorno atrelando uma geração fotovoltaica com aproveitamento de energia mais eficiente e reduzindo as intermitências existentes. Conclui-se que os sistemas fotovoltaicos são técnica e economicamente viáveis para consumidores industriais, em específico o cenário 4 composto por sistemas híbridos (atrelando sistemas de gerenciamento de carga e bancos de baterias de lítio) possibilitando o autoconsumo de grande parte da energia gerada (até em momentos sem geração fotovoltaica), a venda da energia excedente às distribuidoras locais, minimizando as intermitências, os impactos ambientais, além de auxiliar na descarbonização junto ao processo de geração de energia elétrica, contribuindo no fomento desta tecnologia no âmbito nacional e em uma maior resiliência do setor elétrico brasileiro.
Investigação dos efeitos da variação irregular de temperatura na detecção de dano estrutural baseada na impedância eletromecânica
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-07-28) Barnabé, Felipe Augusto; Baptista, Fabricio Guimarães [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Realizar o monitoramento de estruturas é de fundamental importância para a segurança e bom funcionamento de equipamentos e construções, pois a ocorrência de colapsos estruturais pode colocar em risco tanto os equipamentos quanto os usuários. Atualmente, foram desenvolvidos métodos conhecidos como monitoramento de integridade estrutural (SHM – structural health monitoring). Existem várias técnicas que fazem análises comparativas nas estruturas para avaliar a sua integridade, entre estes métodos está a impedância eletromecânica (E/M) que utiliza diafragmas piezoelétricos fixados ao longo das estruturas. O princípio de funcionamento consiste em aplicar sinal elétrico sobre os polos do diafragma e coletar as assinaturas de impedância eletromecânica simultaneamente. Então, esses dados são armazenados e comparados posteriormente utilizando índices métricos para monitorar e diagnosticar a integridade das estruturas. Existem vários índices métricos, entre eles está o coeficiente de correlação (CCDM – correlation coefficient deviation metric), que provou ser eficiente na identificação de variações nas assinaturas de impedância elétrica. Apesar da impedância eletromecânica ser uma técnica eficiente e oferecer bom custo/benefício, o método presenta diversos desafios, entre eles está a variação de temperatura. Diversos testes experimentais demonstram que a temperatura interfere diretamente sobre as assinaturas de impedância elétrica, causando um deslocamento em frequência e amplitude que pode ser interpretado pelo sistema como dano estrutural. Para compensar os desvios causados pela temperatura, foram desenvolvidas técnicas como o deslocamento de frequência eficaz (EFS – effective frequency shifting). Este método provou ser eficiente quando a superfície da estrutura é aquecida de forma uniformemente distribuída. Esta pesquisa de mestrado teve como proposta investigar os efeitos causados pela distribuição irregular de temperatura sobre a estrutura e observar os métodos atuais de compensação. Os resultados demonstram uma alteração significativa nas assinaturas de impedância, impossibilitando uma compensação com êxito para o correto diagnóstico da estrutura monitorada.
Um estudo acerca de um novo método de geração de ondas acústicas para shm baseado no lançamento de esfera metálica utilizando cfrp e diafragma piezelétrico
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-06-01) Soares Junior, Cristiano; Aguiar, Paulo Roberto de [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Este trabalho apresenta um estudo sobre a sensibilidade de estruturas de CFRP (carbon fiber reinforced polymer – polímero reforçado de fibra de carbono) quando submetida a impulsos mecânicos provenientes do lançamento vertical de uma esfera metálica, bem como a viabilidade deste método para aplicação em NDT (Non Destructive Test - Ensaios Não Destrutivos), comumente empregados para sistemas SHM (Structural Health Monitoring – Monitoramento de Integridade Estrutural). O CFRP se trata de uma estrutura compósita laminada, geralmente composta de uma matriz polimérica e reforçada com fibras de carbono sobrepostas. Este material é altamente utilizado na indústria atualmente, e apesar da vasta quantidade estudos encontrados na literatura, ainda há várias lacunas que devem ser preenchidas sobre a caracterização deste tipo de compósito. Para tanto, este trabalho utilizou uma estrutura sustentadora onde foi fixado um eletroímã responsável por suspender a esfera metálica posteriormente lançada sobre uma estrutura de CFRP escolhida para realização dos experimentos de modo a extrair características através da análise das ondas mecânicas geradas devido ao impacto da esfera na superfície do CFRP. As ondas foram captadas por um transdutor piezelétrico fixado na extremidade da estrutura. Diferentes alturas de lançamento foram simuladas e comparadas a fim de se obter correlações entre a altura de lançamento e a amplitude dos sinais por meio de técnicas de processamento digital de sinais, tais como a FFT (Fast Fourier Transform - Transformada Rápida de Fourier) e o RMS (Root Mean Square - Raiz Média Quadrática). A técnica utilizada apresentou altos índices de repetibilidade, e a estrutura de CFRP se demonstrou sensível a variação de altura de lançamento, especialmente na banda de frequência de 0 a 25 kHz.
Um estudo comparativo sobre a influência da temperatura em transdutores piezelétricos aplicados ao diagnóstico de falhas em transformadores por meio de emissão acústica
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-07-11) Barreto, Guilherme Keiti Inoue; Castro, Bruno Albuquerque de [UNESP]; Franchin, Marcelo Nicoletti [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
O desenvolvimento de sistemas de monitoramento de transformadores de potência tem como objetivo a detecção de falhas em estágios iniciais de forma a se garantir um elevado grau de segurança operacional à máquina elétrica e se evitar paradas repentinas no fornecimento de energia elétrica. Em estágios anteriores à falha total do transformador é comum a ocorrência de falhas no sistema de isolação da máquina elétrica e o surgimento de descargas parciais, curtoscircuitos entre espiras, descargas totais em seu enrolamento, dentre outras falhas. Neste contexto, diversas técnicas de monitoramento foram propostas como a análise dos gases chave, o método de detecção de ondas eletromagnéticas de UHF, sensoriamento de corrente em alta frequência, etc. Uma das abordagens que mais se destaca é a técnica da emissão acústica, que se vale do uso de transdutores piezelétricos acoplados a carcaça do transformador e que captam ondas de som e ultrassom emitidas pelas avarias como descargas totais, descargas parciais, curtos-circuitos, etc. Muitas técnicas propõem o uso desses sensores para a localização e a classificação dessas falhas. Embora eficazes, muitos são os desafios científicos e tecnológicos tendo em vista que em muitos casos, as técnicas de classificação de falhas dependem da resposta em frequência do sinal o que pode ser influenciado pela temperatura do meio ambiente e do transformador, já que os transdutores piezelétricos são sensíveis a variações de temperatura. Tomando como base essa problemática, o objetivo deste trabalho é realizar um estudo da influência da temperatura no diagnóstico de duas falhas comum em transformadores: as descargas totais entre espiras e as descargas parciais em isoladores. Neste contexto, dois transdutores piezelétricos (7BB-20-3 Murata® e PIC255-000041371 Piezo-Sensor®) tiveram suas respostas comparadas através de duas técnicas de classificação de falhas: a Técnica Cromática e a Técnica da Análise de Componentes Principais. Para cada caso foi realizada uma análise da resposta em frequência das falhas para o transformador operando a vazio, a plena carga e a sobrecarga, o que outorga diferentes temperaturas de operação da máquina e do transdutor que fica acoplado na parede do transformador. Os resultados indicaram que o transdutor PIC255-000041371 possuiu maior eficácia na classificação das falhas que o 7BB- 20-3, considerando as técnicas de processamento de sinais estudadas. Além disso, esse trabalho apresenta um compensador neural para executar a correção dos resultados externados pelo transdutor 7BB-20-3 mediante a aplicação de uma rede neural artificial.
Avaliação do ciclo de vida de transformadores de potência considerando aspectos técnicos, regulatórios e econômicos
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-05-24) Vendrameto, Helen Velozo; Souza, André Nunes de [UNESP]; Gastaldello, Danilo Sinkiti [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Os transformadores de potência, para as empresas do setor elétrico, estão entre os ativos de maior criticidade, tanto por representar um valor individual relativamente alto, quanto pela importância sistêmica, em termos de confiabilidade e qualidade do fornecimento de energia. Portanto, a gestão do ciclo de vida desses ativos é muito impactante na rentabilidade e sustentabilidade do negócio. O ciclo de vida pode ser dividido em macroprocessos, iniciando com a etapa de concepção e aquisição, seguindo para o período de operação e manutenção e finalizando com o processo de desativação e renovação. As estratégias e decisões tomadas em cada etapa repercutem nas demais, seja na longevidade ou qualidade dos resultados. No atual cenário de crescimento da demanda por energia elétrica e infraestrutura atual que requer renovação, a gestão de ativos torna-se vital para garantir o atendimento da demanda futura e adequada gestão dos riscos. A gestão de ativos, para decisões do ciclo de vida, propõe equilibrar os fatores de custo, risco e desempenho. O objetivo deste trabalho é avaliar o ciclo de vida de transformadores de potência sob o ponto de vista técnico, regulatório e econômico e propor aperfeiçoamento da regulamentação vigente e um modelo para gestão desse ativo. Para alcançar este objetivo serão avaliadas e correlacionadas as variáveis regulatórias, técnicas e econômicas com intuito de fomentar uma melhor tomada de decisão no ciclo de vida de transformadores.
Otimização robusta aplicada à representação de incertezas no modelo de planejamento energético
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-05-02) Gaspar, João Paulo Manarelli; Nepomuceno, Leonardo [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Este trabalho propõe um modelo de planejamento energético para sistemas hidrotérmicos baseado na otimização robusta. No modelo proposto, as incertezas nas vazões afluentes aos reservatórios do sistema são tratadas como variáveis e otimizadas dentro de uma faixa de valores denominada de conjunto de incertezas. No modelo robusto proposto, as políticas de geração e operação dos reservatórios ficam “imunizadas” contra as vazões afluentes incertas, dentro do conjunto de incerteza previamente estabelecido. Os resultados são comparados com aqueles obtidos por um modelo estocástico que adota uma abordagem de solução que utiliza o conceito de janela rolante adaptativa. Um modelo de simulação hidráulica é proposto e implementado para determinar a segurança operativa que cada modelo de otimização proporciona ao sistema em situações reais, em que as vazões afluentes são aleatórias.
Detecção e caracterização da ocorrência de descargas corona em sistemas hvdc por meio de técnicas de processamento digital de sinais
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-03-15) David, Gabriel Augusto; Conceição Junior, Conceição Junior [UNESP]; Dotto, Fabio Romano Lofrano; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Embora linhas de transmissão de alta tensão sejam adequadas para transmissão de energia em longas distâncias, a busca contínua de redução de perdas na transmissão de energia elétrica de alta tensão em corrente contínua (HVDC – high voltage direct current) tem elevado a tensão de trabalho desses sistemas, atualmente, para valores médios de ±800 kV. Por consequência, a intensidade do campo elétrico no entorno do condutor também é aumentada, provocando a ionização do ar no entorno das linhas de transmissão que leva à descarga corona, responsável por diversos efeitos negativos e perturbações. Baseando-se em tal problemática, o presente trabalho apresenta uma nova metodologia para a detecção e a caracterização da ocorrência de descargas corona em sistemas HVDC através da combinação de parâmetros de processamento digital de sinais para seleção de características mais representativas de descargas corona. A análise experimental foi realizada a partir da aplicação de tensões entre ±30 kV a ±100 kV por meio de um gerador de alta tensão DC (direct-current) em um condutor eletrodo, e os sinais de corrente elétrica proporcionais ao efeito corona foram coletados por um dispositivo detector HVDC responsável pela aquisição de dados. Os sinais coletados foram submetidos a análises estatísticas no domínio do tempo, tempo-frequência e critério de Hinkley com a finalidade de extrair informações relevantes acerca do fenômeno de descargas corona. Os resultados obtidos indicam a viabilidade do método proposto na identificação e caracterização do fenômeno seguindo as mudanças no conteúdo do sinal, especialmente, para faixas de frequências estreitas, sendo possível quantificar de forma simples o percentual de crescimento das descargas corona de 40-80 kHz em função da tensão aplicada na faixa, além de apresentar alta confiabilidade (82% a 93%) por meio do cálculo do desvio do valor médio quadrático (RMSD) baseado na aproximação por modelo linear. A banda de frequênciass resultante do estudo demonstrou-se favorável para estabelecer um limiar para o percentual de crescimento da descarga corona de acordo com seu perfil ou condição de aplicação, podendo essa informação ser útil na construção de dispositivos móveis de baixo consumo e desempenho computacional, alinhado as demandas de novas tecnologias da indústria 4.0 e Internet das coisas.
Infraestrutura avançada de medição para gestão inteligente de gás natural em clientes industriais
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-02-24) Araujo, Everton Camoleze de; Godoy, Eduardo Paciencia [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Os serviços de fornecimento e gestão de insumos como água, energia elétrica e gás são chamados de utilities. Um dos maiores desafios existentes dentro deste setor está no desenvolvimento de métodos robustos, escaláveis e de baixo custo para a realização massiva do faturamento de clientes. Com o avanço da Internet das Coisas (IoT), uma Infraestrutura de Medição Avançada (AMI) é a base para qualquer solução de gestão inteligente de utilities. Uma AMI une elementos de hardware (medição remota), de comunicação sem fio de longa distância e de software (visualização de dados). O foco deste trabalho consiste no estudo e desenvolvimento de uma AMI para gestão inteligente de gás natural de clientes industriais usando IoT. A arquitetura da AMI consiste num módulo eletrônico de aquisição de dados, comunicação usando LoRaWAN para medição remota e numa plataforma de gestão inteligente do consumo de gás natural. O módulo remoto desenvolvido é responsável por coletar os dados de processo do equipamento fiscal de medição de gás natural e transmitir esses dados via rede LoRaWAN para uma plataforma de gestão. A gestão inteligente inclui o monitoramento contínuo de variáveis, controle supervisório, detecção de anomalias e notificação de alarmes. Resultados experimentais demonstraram que a rede LoRaWAN é adequada para medição remota fiscal de gás natural e a gestão inteligente é capaz de analisar dados históricos de consumo e detectar comportamentos atípicos, como por exemplo, fraudes e vazamentos.
Método híbrido de enxame de partículas de aprendizagem abrangente com branch-and-bound e programação quadrática sequencial para resolução de problemas do fluxo de potência ótimo com variáveis discretas
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-02-10) Pavan, Rafael; Soler, Edilaine Martins [UNESP]; Silva, Diego Nunes da; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
No problema de Fluxo de Potência Ótimo (FPO), o objetivo é determinar um ponto de operação para o sistema elétrico de potência que atenda às suas restrições operacionais e físicas, ao mesmo tempo que se otimiza algum critério de desempenho da rede. O objetivo deste trabalho é desenvolver um método híbrido de otimização, também denominado matheurística, para a resolução dos seguintes subproblemas do FPO: Despacho Econômico com Ponto de Carregamento de Válvula, Zonas de Operação Proibidas e Representação da Transmissão (DE-PCV-ZOP-RT) e Fluxo de Potência Ótimo Reativo (FPOR), ambos com variáveis discretas e contínuas. O problema de DE-PCV-ZOP-RT, pode ser formulado como um problema de otimização restrito, não convexo, não diferenciável e multimodal que tem por finalidade determinar a geração de potência ativa nas unidades geradoras, minimizando o custo de combustível ao mesmo tempo que as restrições do sistema são atendidas. Já o problema de FPOR, que pode ser formulado como um problema de otimização restrito, não linear e não convexo, tem por finalidade a minimização das perdas de potência ativa nas linhas de transmissão através do controle das variáveis associadas ao fluxo de potência reativa, atendendo-se também às restrições do sistema. Neste trabalho, propõe-se utilizar um método híbrido que integra a metaheurística de Enxame de Partículas de Aprendizagem Abrangente com os métodos determinísticos: Newton-Raphson e Branchand- Bound com Programação Quadrática Sequencial. Além disso, também é proposta uma nova estratégia para o tratamento das variáveis discretas e das ZOP durante a execução da metaheurística. O método desenvolvido visa utilizar a capacidade de busca global da metaheurística com a capacidade de busca local direcionada pelo gradiente do método determinístico para encontrar melhores soluções para os subproblemas DE-PCV-ZOP-RT e FPOR. Experimentos numéricos foram realizados nos casos testes de 13, 19 e 40 geradores e nos sistemas elétricos do IEEE de 118 e 300 barras. Os testes mostraram a eficiência do método híbrido proposto na resolução dos problemas abordados, obtendo soluções de boa qualidade quando comparadas a solvers, metaheurísticas e métodos encontrados na literatura.
Monitoramento da operação de dressagem através de índice de dano, em dados adquiridos por transdutores piezelétricos de baixo custo
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-10-14) Ruas, Erick Luiz Vieira; Aguiar, Paulo Roberto de [UNESP]; Lopes, Wenderson Nascimento; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Diversos estudos que visam o monitoramento da operação de dressagem no processo de retificação têm utilizado sinais de emissão acústica (EA) para extrair informações e classificar as condições do rebolo. Entretanto, ainda existem lacunas para serem preenchidas quanto a métodos de transição entre a condição do rebolo dressado e não dressado, ao mesmo tempo em que diversas métricas baseadas em processamento digital de sinais, ainda não foram testadas para a extração de características de sinais gerados por transdutores piezelétricos durante a operação de dressagem. Nesse contexto, a presente pesquisa tem como objetivo apresentar um novo método baseado em sinais de transdutores piezelétricos, e na combinação do índice desvio do valor médio quadrático (RMSD) e densidade espectral de potência (PSD) para determinar o momento adequado para interromper a operação de dressagem de rebolos convencionais de óxido de alumínio. A metodologia proposta foca em expandir o uso de transdutores alternativos, do tipo diafragma piezelétrico, para monitorar a dressagem de rebolos e usa um sensor de EA comercial como referência. A fim de validar o método, ensaios experimentais de dressagem foram realizados, e os sinais gerados pelo sensor de EA e pelo diafragma piezelétrico foram coletados e, posteriormente, processados digitalmente para extração de características com base na abordagem proposta. Os resultados mostram que usando o índice RMSD foi possível extrair informações referente as condições da superfície de corte do rebolo a partir dos sinais de ambos os sensores EA e diafragma piezelétrico. Os resultados indicam ainda que ao selecionar bandas de frequências que possuem maior relação com as condições da superfície de corte do rebolo, foi possível definir um limiar que pode ser usado para interromper a operação de dressagem no momento adequado, garantindo que o rebolo esteja restabelecido para o uso na retificação. Por fim, os resultados demonstram a viabilidade de um novo método não invasivo para o monitoramento da operação de dressagem de rebolos convencionais, contribuindo, principalmente, para a otimização do processo de retificação.
Os impactos da geração distribuída no custo operacional das concessionárias de distribuição
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-09-14) Souza, Luis Fernando de; Souza, André Nunes de [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Sob o caminho do desenvolvimento global de baixo carbono, aumentar a proporção de energia renovável na rede elétrica se tornará o principal objetivo no futuro. Mundialmente, busca-se viabilizar a inserção de fontes renováveis na matriz energética com o objetivo de diminuir a emissão de gases poluentes a atmosfera e aumentar a capacidade de geração de energia elétrica, principalmente, após a crise mundial do petróleo na década de 1970. Destaca-se a preocupação mundial dos governos em fomentar políticas públicas de regulação para incluir o uso de tecnologias menos poluidoras na matriz energética e promover a economia. No Brasil, a geração distribuída - GD com o objetivo da sustentabilidade, energia limpa e redução de custos com o uso da energia elétrica nas diversas atividades, residenciais, comerciais, rurais e indústria, aumentou exponencialmente e impulsiona cada vez mais os consumidores no Brasil aderir a instalação de sistemas on-grid nas modalidades de micro ou minigeração distribuída - MMGD conectados à rede de distribuição. Nessa dissertação realizou-se um estudo da escala do tempo desde o primeiro marco regulatório que permite a inserção do prossumidor no sistema elétrico nas modalidades de micro e minigeração. Estudou-se o caso de uma planta solar on-grid residencial abordando aspectos técnicos de dimensionamento e financeiros de retorno do investimento pelo sistema net metering de compensação da energia gerada. Os resultados da análise dessa inserção exponencial na matriz energética apontam para um dos possíveis impactos relacionados aos custos operacionais das concessionárias de distribuição para adequar as equipes de campo à prestação de serviços envolvendo a geração distribuída, sendo necessário a previsão destes custos na regulamentação que determina a tarifa de energia e revisões tarifárias. A análise apresentada nessa dissertação evidencia a necessidade de ajustes na legislação para reequilibrar estes custos em função das novas tecnologias associadas a rede de distribuição.
Métodos para a linearização da função de produção hidráulica em estudos de leilão de energia no mercado do dia seguinte
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-08-31) Cabral, Marcelo Fernandes; Nepomuceno, Leonardo [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Os mercados de energia são fechados por algoritmos de Procedimento de Compensação de Mercado (PCM), os quais resolvem os leilões de energia e alocam o despacho de geração e a demanda elástica, bem como os preços horários de equilíbrio de mercado. O PCM tem como objetivo a maximização do bem-comum e a minimização dos custos de partida e parada, sujeito ao atendimento das restrições operacionais das unidades termelétricas e hidrelétricas. Um aspecto complicador da modelagem do PCM para sistemas hidrotérmicos consiste na linearização da função de produção. Esta dissertação tem como objetivo investigar quatro dos principais métodos propostos na literatura para a linearização desta função, adaptando-os para a utilização em algoritmos de PCM. Além disso, propõe-se uma metodologia de avaliação dessas linearizações, que envolve a proposição de um modelo de Leilão de Sistemas Hidrotérmicos Não Linear (LSH-NL), utilizado como referência de comparação para os modelos linearizados. Diferentemente das abordagens de avaliação descritas na literatura, na metodologia proposta, os erros de linearização em todas as variáveis e funções podem ser analisados. Um novo método de linearização baseado nos envelopes de McCormick também é proposto, a partir da introdução de uma nova técnica de calibração de suas faixas operacionais. Os resultados obtidos mostram que, a partir das adaptações realizadas nas técnicas de linearização investigadas, as quatro abordagens obtiveram bom desempenho para os períodos seco e úmido, sendo que a abordagem de linearização baseada nos envelopes de McCormick obteve o melhor desempenho para o período seco, enquanto a abordagem de linearização tridimensional obteve o melhor desempenho para o período úmido.
Modelo de fluxo de potência ótimo dinâmico para sistemas hidrotérmicos
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-06-02) Nerger, Amanda; Nepomuceno, Leonardo [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Este trabalho propõe um novo modelo para o problema de Fluxo de Potência Ótimo (FPO) relacionado à sistemas hidrotérmicos. Para sistemas hidrotérmicos, os modelos de FPO propostos na literatura têm ignorado, ou tratado de forma simplificada, a representação das restrições hidráulicas das unidades hidrelétricas. O objetivo deste trabalho é propor um modelo de FPO que minimiza os custos de combustíveis de unidades termelétricas para geração de energia elétrica, através de um despacho ativo/reativo, em que as restrições hidráulicas sejam representadas de forma detalhada. Em função da inserção das restrições hidráulicas, o modelo proposto é denominado FPO Hidrotérmico (FPOH). O modelo FPOH é formulado como um problema de otimização não-linear e dinâmico, em que todas as restrições são consideradas para cada período de tempo de uma operação diária, em base horária, representando a dinâmica dos reservatórios das usinas hidrelétricas e do consumo de energia elétrica (demanda). Os testes computacionais do modelo FPOH foram realizados utilizando-se três sistemas IEEE, os quais foram adaptados para sistemas hidrotérmicos com maior participação de geração hidrelétrica. Os resultados obtidos, envolvendo sistemas de pequeno a grande porte, evidenciam a importância das restrições hidráulicas serem representadas de forma detalhada, mostrando a importância do gerenciamento/planejamento hídrico. A representação das restrições hidráulicas mostrou-se particularmente importante para sistemas com matriz energética similar àquela do sistema brasileiro, em que a maior parte da energia gerada é proveniente das usinas hidrelétricas.
Supressão de corrente parasita em rolamentos de motor Brushless DC acionado por inversor PWM
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-05-04) Parigi Filho, Éder Aparecido; Ulson, José Alfredo Colovan [UNESP]; Riehl, Rudolf Ribeiro [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
O acionamento e controle de um motor de corrente contínua sem escovas (Brushless DC motor), é realizado por meio da utilização de um inversor de frequência com modulação por largura de pulso (PWM - Pulse Width Modulation). Devido à alta frequência de chaveamento deste inversor, capacitâncias parasitas são estabelecidas ao longo do motor permitindo a circulação de correntes parasitas. Estas correntes ao circularem pelos rolamentos do motor podem causar erosão eletrostática nas pistas dos rolamentos, gerando vibrações indesejadas e reduzindo substancialmente a vida útil dos mesmos. O objetivo deste trabalho foi o estudo de abordagens para a mitigação destas correntes parasitas em motores Brushless, comumente designados de motores BLDC. Mais especificamente, a partir do estudo das abordagens para a mitigação disponíveis na literatura, bem como o estudo e ensaio de um motor Brushless de pequena potência (1,01 cv), abordagens para a mitigação das correntes parasitas foram estudadas levando em consideração suas vantagens e desvantagens num cenário industrial. Utilizando uma ponte RLC e ensaios em laboratório, as capacitâncias parasitas foram medidas. Buscando valores comparativos, as capacitâncias também foram determinadas usando equações eletromagnéticas a partir das dimensões mecânicas do motor BLDC. De posse das capacitâncias parasitas e da tensão de eixo medida, especificou-se uma nova capacitância interna de forma a estabelecer uma alta reatância entre o eixo e carcaça do rotor reduzindo substancialmente as amplitudes das correntes parasitas de modo comum nos rolamentos do motor. São apresentados resultados de simulações utilizando as capacitâncias medidas, com e sem a introdução desta nova capacitância entre o eixo e a carcaça do motor. Por meio do comportamento da tensão de eixo e corrente nos rolamentos, mostra-se que há a mitigação desta corrente parasita. Conclui-se que tal abordagem apresenta as seguintes contribuições: mitiga a corrente de descarga nos rolamentos de motores Brushless com eficiência; contribui de forma direta para o aumento da vida útil dos motores em estudo; dispensa o uso de abordagens que apresentam a necessidade de manutenção periódica como, por exemplo, as escovas no eixo e/ou graxas condutivas nos rolamentos. Como desvantagem dessa abordagem cita-se o aumento de uma etapa no processo de produção do motor.
Estudo da viabilidade de associação de supercapacitores com baterias de chumbo ácido para uso em microrredes
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-05-16) Fabre, Ygor Ferreira; Souza, André Nunes [UNESP]; Mazon, Talita; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Este estudo faz um levantamento de pesquisas recentes relacionadas aos tipos de sistemas de armazenamento de energia que podem ser utilizados em microrredes. Em especial, os conjuntos híbridos formados pela associação de baterias e supercapacitores considerados como promissores para essa aplicação. O uso de sistemas de armazenamento permite obter ganhos com a qualidade de energia, uma vez que podem ser utilizados para estabilizar o fluxo de potência, regular a frequência e a tensão da rede. Este trabalho apresenta as atuais tecnologias e as possíveis tendências envolvendo os tipos de baterias, os sistemas de controle e os conjuntos híbridos para armazenamento de energia. Sob essa tônica, a proposta do trabalho é verificar a viabilidade de um conjunto híbrido composto por bateria chumbo ácido e supercapacitores para aplicações em microrredes. Os ensaios foram realizados utilizando um equipamento de teste de vida ciclada e os resultados de carga/descarga e capacidade nominal das configurações são apresentados. A análise dos dados obtidos demonstrou que o conjunto híbrido bateria chumbo ácido e supercapacitores viabiliza a aplicação em microrredes, por colaborar de forma positiva para o aumento da capacidade nominal das baterias e consequentemente elevar a vida útil da bateria chumbo ácido.
Modelo de leilão de energia para mercado de futuros de sistemas hidrotérmicos
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-05-05) Chaves, Caio Nogueira; Nepomuceno, Leonardo [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Este trabalho propõe um modelo de Leilão de Futuros (LF) para sistemas hidrotérmicos em que agentes geradores/consumidores submetem ofertas/lances envolvendo quantidade e preço referentes à venda/compra de energia em períodos futuros. O modelo de leilão, visto a partir da perspectiva do Operador Independente do Sistema (OIS), tem como objetivo maximizar o bem comum dos agentes envolvidos no mercado de futuros. Este modelo se diferencia dos modelos de planejamento energético tradicionais na função objetivo de bem comum adotada, porém, assim como nos modelos de planejamento, considera aspectos de segurança e confiabilidade associados aos sistemas hidráulico e elétrico. A política de despacho dirigida pela função de bem comum tem o intuito de produzir a concorrência entre os agentes, porém atendendo às restrições de segurança e confiabilidade também presentes nos modelos de planejamento energético tradicionais. O tratamento de incertezas nas afluências é feito por meio da técnica de janela regressiva, em que o modelo de leilão estocástico multi-estágio original é reformulado como uma sequência de modelos estocásticos em dois estágios interligados, o que resulta no modelo de Leilão de Futuros Estocástico em Dois Estágios com Janela Regressiva (LFEDEJR). Simulações em um sistema hidrotérmico baseado nas usinas da bacia do Rio Paranaíba evidenciam a factibilidade e a eficiência da modelagem e da técnica de solução propostas. Os resultados de diferentes estratégias das usinas hidrelétricas dentro do ambiente de leilão são comparados aos resultados obtidos por um modelo de planejamento tradicional, destacando as diferenças de orientação na política de geração de cada um.
Modelo de leilão de energia e reserva de geração para sistemas termo-eólicos baseado em otimização robusta
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-05-04) Vieira, Matheus Pereira; Nepomuceno, Leonardo [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
O trabalho propõe um modelo de leilão para sistemas termo-eólicos baseado em otimização robusta para ser utilizado como despacho de energia e reserva do dia seguinte por operadores do sistema. O modelo tem como objetivo minimizar os custos de operação, maximizando a função de bem comum associada aos leilões de energia e reserva, levando em conta possíveis aleatoriedades na geração de potência eólica existentes dentro de um conjunto de incertezas robusto estabelecido. O modelo robusto toma uma decisão conservadora em relação ao leilão do dia seguinte, garantindo o atendimento da potência consumida alocada mesmo quando da ocorrência de flutuações na geração de potência eólica prevista. O grau de conservadorismo do modelo, entretanto, pode ser ajustado a partir do parâmetro de meta de incerteza. Foram comparadas as abordagens robusta e de ajuste de reserva por meio de simulações realizadas no sistema IEEE de 24 barras, evidenciando a relação de compromisso entre os aspectos econômicos e de segurança do sistema. Uma avaliação estatística da robustez das abordagens foi realizada, simulando-se uma grande quantidade de situações aleatórias para a geração eólica, evidenciando a confiabilidade e robustez do modelo proposto no que diz respeito ao atendimento das restrições de demanda e de reserva do sistema.
Identificação de patologias em pregas vocais por meio de classificador bag of features e redes neurais convolucionais
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2021-10-05) Salvador Junior, José Narcisio; Ulson, José Alfredo Covolan [UNESP]; Silvério, Kelly Cristina Alves; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Patologias de laringe, como cistos e nódulos, são caracterizadas como alterações benignas e têm seu diagnóstico dado por meio de análise visual e perceptivo-auditiva em telelaringoscopias, exame endoscópico ambulatorial para inspeções laríngeas auxiliadas por vídeo. Porém, uma inspeção visual incorreta, que ocorre por similaridade vocal, acústica e também em suas propriedades anatômicas, pode levar o diagnóstico de uma das patologias benignas a prejudicar o diagnóstico de outra. Visto que há possibilidade de inversão na determinação diagnóstica entre essas duas patologias, pela equipe médica responsável, propõe-se uma ferramenta para auxílio diagnóstico que visa identificar e classificar imagens de pregas vocais saudáveis e não saudáveis - nódulos e cistos - advindas de telelaringoscopias e demais bancos de imagens, utilizando classificador inteligente Bag of Features e Redes Neurais Convolucionais - AlexNet, ResNet e DenseNet. Foi realizada segmentação de 45 imagens e aplicação de técnicas de Data Augmentation, passando a ter 300 imagens, divididas em três grupos entre teste e validação; sendo 100 imagens no grupo “normais”, 100 imagens no grupo “cistos” e 100 imagens no grupo “nódulos”. Ambos os grupos foram submetidos a 5 testes com 19 épocas cada um em todas as ferramentas utilizadas e alcançou-se o melhor resultados na CNN ResNet com acurácia de 97,33% de robustez e erro válido de 2,67% nos testes e classificação de pregas vocais saudáveis - normais e não saudáveis cistos e nódulos.
Modelo de otimização para o planejamento da coleta da biomassa visando a cogeração de energia e produção em uma indústria sucroenergética
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2021-09-08) Garcia, Daniel Fernando; Soler, Edilaine Martins [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
As decisões tomadas quanto ao planejamento da produção nas usinas sucroenergéticas são guiadas pelo mercado e/ou por contratos de logo prazo estabelecidos com o setor. O açúcar como um dos principais derivados da cana possui grande impacto nos ganhos da usina por se tratar de um produto comercializado nacional e internacionalmente. O etanol produzido em sua maioria é destinado para uso no mercado de combustíveis. A venda da eletricidade excedente produzida atualmente para incrementar seu lucro está ganhando cada vez mais destaque nas usinas sucroenergéticas. Considerando a coleta e uso da biomassa da cana utilizada para produzir energia, este trabalho propõe um modelo matemático de otimização linear inteira mista para o planejamento da produção e cadeia de suprimentos para cogeração. O modelo visa à maximização dos ganhos de uma usina por meio do balanço econômico da cogeração de energia, produção de etanol e açúcar, por meio da diferença entre as receitas e os custos considerados. Considera-se no modelo a seleção dos talhões para a coleta da biomassa remanescente da colheita mecanizada. Considera-se também a seleção dos talhões onde a cana será colhida e transportada até a usina e as demandas de cada commodity e das energias envolvidas na produção sucroenergética, assim como os limites de cada recurso disponível. O modelo proposto foi implementado no software IBM ILOG CPLEX Optimization Studio e testes numéricos foram realizados com uma planta hipotética considerando dois horizontes de planejamento, de 1 e de 7 dias. O solver CPLEX mostrou-se eficiente nos testes numéricos realizados e as soluções obtidas demonstram um equilíbrio do mix de produção entre açúcar e etanol o que é esperado de uma usina com produção mista.
Otimização do consumo energético em uma indústria gráfica
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2021-08-10) Menezes, Lucas Farias de; Balbo, Antonio Roberto [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Neste trabalho é proposto um modelo matemático de programação linear inteira para auxiliar o setor de Programação, Planejamento e Controle da Produção de uma indústria gráfica, que busca minimizar o custo de consumo de energia elétrica ou o tempo operacional das máquinas, relativos à designação e utilização de conjuntos distintos de máquinas de impressão e máquinas de acabamento dos itens comercializados por essa indústria. O modelo respeita restrições operacionais da indústria, tais como os limites de tempo de setup e de operação das máquinas, especificidades do item impresso e de capacidade de produção. O modelo proposto foi implementado em uma linguagem algébrica de programação (GAMS-CPLEX) e testes computacionais foram realizados com exemplares fornecidos por uma indústria gráfica situada na cidade de Bauru, São Paulo. Após a atribuição das máquinas feita pelo modelo, foi realizada uma análise posterior denominada de heurística para ajustamento da produção, de interesse da indústria, que visa sequenciar, programar e controlar a produção dos itens em turnos periódicos de produção.

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