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Ações de eficiência energética em navios: estudo de caso e um navio patrulha da Marinha do Brasil
(Universidade Federal do Pará, 2016-08-26) AQUINO, Suzane Cruz de; MORAES, Hito Braga de; http://lattes.cnpq.br/5044859479302394; TOSTES, Maria Emília de Lima; http://lattes.cnpq.br/4197618044519148
Devido à crescente preocupação com o meio ambiente, a IMO (International Maritime Organization), através da MARPOL (International Convention for the Prevention of Pollution from Ships), criou a primeira norma obrigatória do setor sobre a eficiência energética dos navios, buscando a diminuição das emissões de gases de efeito estufa e de custos relacionados ao consumo de energia. Esta dissertação tem como objetivo propor uma metodologia de medidas de eficiência energética em navios, aplicando-a a um navio patrulha da Marinha do Brasil. O navio analisado, o P-49 ou Guarujá, é uma embarcação de 19 anos, sendo também a idade de quase todos os equipamentos que o compõem. O Guarujá possui o sistema de propulsão totalmente isolado eletricamente da geração de energia elétrica, então, os sistemas alvo dessa pesquisa foram aqueles com maior demanda de energia elétrica: o sistema de iluminação, de refrigeração, de geração de energia elétrica, de salvamento e as câmaras frigoríficas. No entanto, as informações disponíveis dos sistemas acima citados se mostraram escassas, assim, explorou-se apenas as lâmpadas e alguns motores elétricos de bombas, compressores e ventiladores. As ações propostas para os equipamentos disponíveis a verificação foram 1 - a troca das lâmpadas do caso referência por lâmpadas LED; e 2 - a substituição dos motores elétricos por exemplares similares de maior rendimento. As medidas foram analisadas financeira e ambientalmente através do software RETScreen, importante ferramenta para estudos em eficiência energética e fontes renováveis desenvolvida pelo Governo do Canadá; com auxílio do simulador do PROCEL, o BD Motor, promovendo maior enfoque sobre os motores devido a sua complexidade e importância no ótimo funcionamento dos sistemas do navio. As ações se mostraram viáveis, com o tempo de retorno total de 2 anos, diminuindo a emissão de 164 toneladas de CO2 na atmosfera em 20 anos e economizando cerca de R$ 352.974,80 ao fim da vida do projeto, justificando, assim, a sua execução.
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Adequação do laboratório de alta tensão da UFPA - LEAT aos requisitos gerais para a competência de laboratórios de ensaio e calibração da norma ABNT NBR ISO/IEC 17025
(Universidade Federal do Pará, 2022-02-24) BRASIL, Alexandre de Souza; NUNES, Marcus Vinícius Alves; http://lattes.cnpq.br/9533143193581447
Fenômenos que provocam desequilíbrios elétricos nos sistemas de potência ocorrem constantemente, o que gera a necessidade de estudá-los com o objetivo de permitir o desenvolvimento de redes e equipamentos elétricos que se comportem de forma mais confiável e robusta diante de tais distúrbios. Estes estudos são, em geral, realizados em laboratórios especializados de Alta Tensão e Alta Potência. No decorrer dos anos, o mercado passou a demandar que estes estudos também fornecessem resultados que cumprissem padrões de qualidade certificados por órgãos oficiais. Nesse sentido, esta dissertação objetiva propor a adequação necessária do Laboratório de Alta e Extra Alta Tensão da Universidade Federal do Pará (LEAT) aos requisitos para a competência de laboratórios de ensaio e calibração definidos pela norma ABNT NBR ISO/IEC 17025, com foco no desenvolvimento e implantação de um Sistema de Gestão da Qualidade; criação de procedimentos operacionais e diretrizes de segurança; estabelecimento de um programa de calibração para os equipamentos do laboratório; e identificação das motivações, vantagens e impactos relacionados a implementação dos requisitos da referida norma, bem como as dificuldades e soluções encontradas. Para isso, primeiramente foi realizado um levantamento literário que buscou conhecer o panorama nacional de instituições de ensino superior com laboratórios acreditados sob a referida norma. Em seguida, iniciou-se o processo de implementação dos requisitos da norma, o qual se baseou na metodologia adaptada de Grochau (2011). Por fim, a experiência vivenciada permitiu observar que a adequação aos requisitos da norma em laboratórios vinculados as instituições públicas, apesar de complexa em um primeiro momento, é plenamente capaz de proporcionar diversos benefícios e vantagens, desde que sejam respeitadas as peculiaridades deste tipo de instituição como: burocracia; limitação de recursos; capacitação do pessoal envolvido e; conciliação das atividades de pesquisa e ensino com a prestação de serviços.
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Análise de esforços eletromagneto-mecânicos nos enrolamentos de um transformador sob condições de correntes de inrush
(Universidade Federal do Pará, 2016-04-27) FONSECA, Wellington da Silva; SOEIRO, Newton Sure; http://lattes.cnpq.br/7303174583088137; NUNES, Marcus Vinícius Alves; http://lattes.cnpq.br/9533143193581447
Esta tese apresenta uma análise do efeito das forças devido ao campo eletromagnético na deformação estrutural, estresses e fator de segurança em transformadores de potência quando estes são submetidos às correntes de energização ou correntes de inrush. A metodologia adotada baseia-se em uma avaliação magneto-mecânica do transformador através do método dos elementos finitos (MEF). Nesta perspectiva, a condição operacional de energização do transformador é considerada para estimar com precisão a densidade de campo magnético na estrutura ferromagnética deste e para encontrar na sequência os valores das tensões mecânicas ou forças nas direções axiais e radiais resultantes sobre os enrolamentos. Com este objetivo é implementado uma modelagem Bidimensional (2D) e tridimensional (3D) das estruturas discretizadas do transformador, em softwares consolidados em meios técnicos e acadêmicos, sendo estes baseados no Método de Elementos finitos, visando assim, a obtenção de resultados mais precisos no cálculo das variáveis descritas. São realizadas comparações entre os resultados provenientes do método numérico com aqueles obtidos via métodos analíticos, demonstrando que o MEF pode prever com mais precisão a distribuição dos estresses ao longo dos enrolamentos dos transformadores quando submetidos a condições limites de operação como as que ocorrem durante as correntes de inrush. São apresentados ainda resultados da densidade de fluxo magnético no transformador, mostrando que quando correntes elevadas circulam nos seus enrolamentos concêntricos, estas alteram o caminho do fluxo, provocando um acréscimo significativo do campo de dispersão e consequentemente das forças radiais e axiais. Com os resultados obtidos para o comportamento estrutural dos enrolamentos durante as correntes de inrush observou-se também que nos extremos dos enrolamentos, pontos onde se localizam os espaçadores, apresentam uma fragilidade estrutural maior devido às forças eletromagnéticas axiais. Este fato também implica em uma redução do fator de segurança nos extremos dos enrolamentos, o que deve ser considerado no projeto dos transformadores de potência.
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Análise de estabilidade transitória em geradores distribuídos: considerações sobre a proteção 78PS.
(Universidade Federal do Pará, 2024-09-09) HERINGER, Wesley Rodrigues; NUNES, Marcus Vinícius Alves; http://lattes.cnpq.br/9533143193581447
Esta dissertação tem por objetivo apresentar uma análise da estabilidade transitória em geradores distribuídos, considerando a atuação da proteção 78PS, contra perda de sincronismo. Neste contexto, os estudos desenvolvidos neste trabalho serão considerados para dois casos reais distintos de duas usinas de cogeração com geradores síncronos de potências diferentes, sendo uma usina sucroalcooleira, a qual será conectada em breve a um alimentador rural extenso da subestação de Paragominas 34,5 kV da Equatorial Energia – PA, sendo no segundo caso analisado uma indústria de polpas de frutas que utiliza a biomassa resultante dos processos como combustível para a caldeira a vapor, a qual se conecta à uma turbina, para acionamento de um gerador. Por sua vez, este sistema será interligado em um alimentador predominantemente urbano, em uma subestação de distribuição de 13,8 kV em Castanhal no interior do Pará. As análises são realizada por meio de simulação completa no domínio do tempo via software Anatem©, considerando dois modos de controle de tensão das máquinas síncronas: sem controle de tensão; e com controle de tensão. Os estudos fornecem as margens de estabilidade transitória das máquinas e considerações sobre a proteção contra a perda de sincronismo dos geradores síncronos. Os resultados indicam que o uso do modo de controle de tensão do regulador automático de tensão e a coordenação entre a proteção dos alimentadores internos do consumidor industrial e a proteção da usina são fundamentais para garantir a manutenção do sincronismo da geração distribuída.
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Análise de supraharmônicos em equipamentos eletrônicos e caracterização utilizando a transformada wavelet
(Universidade Federal do Pará, 2018-09-10) RODRIGUES, Carlos Eduardo Moreira; TOSTES, Maria Emília de Lima; http://lattes.cnpq.br/4197618044519148
Esta dissertação objetiva analisar a emissão, a propagação e a interação entre equipamentos envolvendo componentes harmônicas que possuem frequência na faixa entre 2 kHz e 150 kHz, denominadas supraharmônicos. A literatura especializada já reportou a emissão de supraharmônicos por equipamentos eletrônicos como lâmpadas fluorescentes, lâmpadas LED, inversores de frequência e nobreaks, além de impactos relacionados ao aquecimento de cabos e terminações, ruído acústico e interferência em sistemas PLC (Power Line Communication). No presente trabalho, foram realizadas campanhas de medição, em ambiente laboratorial, em inversores de frequência e um conjunto de lâmpadas LED. As medições se dividiram em dois grupos distintos: com os equipamentos conectados à rede elétrica e a uma fonte eletrônica trifásica, com o objetivo de verificar as ordens e os níveis, tanto das emissões provenientes dos equipamentos, quanto da distorção emitida pela própria fonte eletrônica, além da interação entre a fonte e os equipamentos alimentados. Foram empregadas a Transformada de Fourier e a Transformada Wavelet Packet para efetuar a análise e caracterização das distorções observadas. As medições mostraram uma contribuição significativa dos equipamentos observados e da fonte eletrônica para a emissão de supraharmônicos, além da amplificação da distorção quando os equipamentos são por ela alimentados.
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Análise de tensões induzidas em linhas de distribuição de baixa tensão frente a uma descarga atmosférica
(Universidade Federal do Pará, 2009-09-15) CHAMIÉ FILHO, Ricardo Hachem Thomé; SOUZA SOBRINHO, Carlos Leônidas da Silva; http://lattes.cnpq.br/1450994881555781
Neste trabalho são apresentadas simulações computacionais inéditas para o cálculo de tensões induzidas em linhas de baixa tensão provenientes de descargas atmosféricas em estações rádio-base de telefonia celular (ERBs). Foram construídas estruturas representativas que denotam um grau de complexidade bastante avançado e semelhante ao encontrado em campo, visando assim a obtenção o de resultados bem próximos aos da realidade. Para tal, desenvolveu-se um software, no qual as equações de Maxwell são resolvidas numericamente utilizando o Método das Diferenças Finitas no Domínio do Tempo (FDTD), associado à truncagem de domínio de análise pela técnica da UPML e representação de condutores elétricos pela formulação de fio fino para meios condutivos, gerando soluções de onda completa para o problema.
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Análise dinâmica da condição de runaway em reguladores de tensão devido á presença de geração fotovoltaica nas redes de distribuição
(Universidade Federal do Pará, 2016-08-19) COSTA, Juliana Portugal da; VIEIRA, João Paulo Abreu; http://lattes.cnpq.br/8188999223769913
Esta Dissertação analisa impactos de geradores fotovoltaicos sobre reguladores de tensão presentes em redes de distribuição. Para a realização das análises, simulou-se o comportamento de dois sistemas testes de redes de distribuição no software ANATEM, sendo o primeiro deles um sistema genérico de 20 barras e o segundo, a rede UKGDS 95 barras. Foram modelados no software geradores fotovoltaicos e funções representativas do regulador de tensão, considerando o Compensador de Queda de Tensão em Linha (LDC - line drop compensator), por meio da funcionalidade CDU. As simulações desenvolvidas refletiram o aumento da injeção de potência ativa pelos geradores na rede de distribuição, devido a variação positiva nos níveis de irradiação incidente nos módulos fotovoltaicos. Assim, tornou-se possível observar a reversão no fluxo de potência através do alimentador, a qual ocorre quando o nível de penetração da geração fotovoltaica e maior que a carga do sistema e que, em determinadas condições, leva o regulador a perder sua capacidade de regulação. Este fenômeno, no qual o regulador de tensão perde a capacidade de controlar a tensão na barra desejada, e conhecido como condição de runaway e é detalhado por meio de simulações dinâmicas, estudos até então ausentes na literatura do assunto.
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Análise do enxofre corrosivo em óleo mineral isolante e remoção do dibenzil dissulfeto com nanotubos de carbono baseados em matriz metálica
(Universidade Federal do Pará, 2012-05-07) SARAIVA, Augusto Cesar Fonseca; DEL NERO, Jordan; http://lattes.cnpq.br/5168545718455899
Falhas inesperadas em transformadores levaram a identificação da formação de sulfeto de cobre, depositado sobre os condutores, avaliando-se da presença qualitativa de enxofre corrosivo resultando na alteração da norma brasileira ABNT NBR 10505, que avalia a presença de enxofre corrosivo em óleo mineral, alterando-se o tempo e a temperatura de ensaio para 150 °C por 48 horas. Realizando-se a especiação química de compostos organosulfurados via cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas, onde foram encontrados 13 compostos sulfurados no óleo Nynas e 9 compostos no óleo da Petrobras, sendo o dibenzil dissulfeto (DBDS) o de maior concentração, encontrado apenas no óleo Nynas. Para realizar a determinação da presença do DBDS em óleo mineral isolante foi desenvolvido um método através de cromatografia gasosa acoplada a espectrometria de massas, e por este método foi possível quantificar o teor de DBDS em amostras de OMI oriundas de transformadores de potência. Foi avaliado o processo de passivação do cobre por benzotriazol e tolutriazol, utilizados como aditivos anticorrosivos no núcleo dos equipamentos elétricos, verificando-se que o efeito da adição agente de passivação torna-se ineficaz com o passar do tempo. A solução para a remoção de DBDS em óleo mineral foi a utilização de nanotubo de carbono baseado em matriz metálica (NTC/Al) como agente de remoção do DBDS. Verificou-se que o agente de adsorção foi capaz de efetuar a remoção total do DBDS do OMI até um volume de 4000 mL de óleo contaminado com DBDS.
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Análise dos impactos harmônicos em uma indústria de manufatura de eletroeletrônicos utilizando árvores de decisão
(Universidade Federal do Pará, 2015-03-27) NOGUEIRA, Rildo de Mendonça; SANTANA, Ádamo Lima de; http://lattes.cnpq.br/4073088744952858; TOSTES, Maria Emília de Lima; http://lattes.cnpq.br/4197618044519148
A Qualidade da Energia Elétrica (QEE) é constantemente alvo de vários estudos, principalmente os que estão relacionados com o setor de produção industrial, onde estão concentradas grandes cargas dos sistemas elétricos. Com a evolução dos processos de produção industrial e a inserção de novas tecnologias no setor industrial, foram adicionadas grandes quantidades de equipamentos eletrônicos que são fontes geradoras de perturbações nos sistemas, e que alteram a qualidade do produto “energia elétrica”. Com o intuito de minimizar os transtornos decorrentes da baixa qualidade da energia e os prejuízos causados para as concessionárias e consumidores (industriais, residenciais e comerciais), foi desenvolvido no Brasil, os procedimentos de distribuição no sistema elétrico nacional (PRODIST), criado e desenvolvido pela Agencia Nacional de Energia Elétrica (ANEEL). O PRODIST tem o objetivo de normatizar e padronizar as atividades relacionadas à distribuição de energia, incluindo os padrões de qualidade do produto. O presente trabalho foi concentrado e realizado em uma empresa do polo industrial de Manaus (PIM), que possui um sistema elétrico trifásico de baixa tensão, com objetivo de monitorar a qualidade do produto “energia elétrica” através do conteúdo harmônico gerado pela rede elétrica envolvida na manufatura. Os dados gerados foram submetidos a uma técnica de inteligência computacional (IC), com uso do processo de descoberta de extração de conhecimento em bases de dados ou KDD. O objetivo do trabalho é analisar, identificar e diagnosticar os pontos de acoplamento e processos que apresentam conteúdos harmônicos representativos para o sistema, podendo-se assim verificar o quanto cada processo analisado pode estar afetando a qualidade da energia dentro da própria indústria e no ponto de acoplamento com a concessionária, através das gerações de distorções harmônicas, evitando assim, penalizações e outras sanções regulamentadas.
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Análises multifísica via método de elementos finitos para o auxílio à manutenção preditiva em transformadores de potência.
(Universidade Federal do Pará, 2018-09-21) SOUSA, Antonio Roniel Marques de; NUNES, Marcus Vinícius Alves; http://lattes.cnpq.br/9533143193581447
O Sistema Interligado Nacional (SIN) é um sistema de fundamental importância no panorama brasileiro. Sua função é conectar eletricamente os centros geradores e os centros consumidores, sendo eles empresariais, comercias ou residenciais. Os principais equipamentos responsáveis pela conexão e transmissão de energia elétrica dos centros geradores aos consumidores são os transformadores de potência. Esses equipamentos estão sujeitos a diversos tipos de falhas que podem afetar seus componentes chegando, em alguns casos, a comprometer a operação deste equipamento e, em consequência, o abastecimento de energia elétrica. Desta forma, neste trabalho é realizada uma análise multifisica nos transformadores de potência, acoplando simulações eletromagnéticas, térmicas e estruturais com o objetivo de fornecer ao operador informação sobre o momento ideal para a realização de manutenções preditivas, evitando paradas não planejadas. Para isso, foram utilizadas simulações computacionais por meio do Método de Elementos Finitos (MEF) e, a partir disso, foram analisadas as diversas situações as quais esses equipamentos podem ser submetidos, tanto na condição nominal, quanto em condições extremas de funcionamento, como corrente de inrush e corrente de curto-circuito. Nesta perspectiva, foram realizadas análises dos efeitos que a dilatação térmica e as forças axiais e radiais exercem, contribuindo para possíveis defeitos nesses equipamentos. Como objeto de estudo, as simulações foram realizadas em um transformador monofásico de 50 MVA, equipamento que encontra-se em funcionamento na região norte do país. Para melhor validação da metodologia utilizada neste trabalho, as simulações foram validadas com dados reais de medição e com resultados presentes em literaturas atuais. Desta forma, este trabalho apresenta uma metodologia que pode auxiliar o quadro técnico de uma indústria na decisão do momento adequado de parada em um transformador de potência para a realização de manutenções preditivas.
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Aplicação de método de reconstrução de sinais baseado em decomposição variacional de modos no processamento de sinais de descargas parciais
(Universidade Federal do Pará, 2024-09-23) ALMEIDA, Vanilze Vaz Monteiro de; NUNES, Marcus Vinícius Alves; http://lattes.cnpq.br/9533143193581447
Os equipamentos de alta tensão do sistema elétrico estão sujeitos a degradação do isolamento elétrico, favorecendo a evolução da atividade de descargas parciais (DP), que por sua vez são fatores determinantes nas falhas de operação destes ativos, gerando grandes prejuízos. Nesse sentido, a análise dos sinais de DP para uma boa representação das condições de operação é essencial, pois auxilia na tomada de decisões assertivas na manutenção preditiva de equipamentos, além de compreender seus impactos. O procedimento de aquisição de DP se dá por meio de medições com dispositivos invasivos ou não, que mostram a ocorrência deste fenômeno sob condições de funcionamento em campo ou em laboratório. Contudo, esta aquisição está sujeita a interferências, implicando em sinais de DP imersos em ruído, os quais podem ser advindos da própria natureza eletromagnética dos equipamentos utilizados ou de forma externa. Verifica-se então a necessidade de implementação de técnicas de redução de ruído e reconstrução de sinais que garantam uma boa representação das DP, permitindo uma análise precisa através da minimização da perda de características do sinal para estudos posteriores. Sendo assim, neste trabalho foi realizado um estudo de quatro técnicas de redução de ruído para sinais de DP: a Decomposição Variacional de Modos (Variational Mode Decomposition - VMD), a Filtragem Adaptativa com algoritmo de Mínimos Quadrados Médios (Least Mean Square -LMS), a Transformada Wavelet com Limiarização Brusca/Rígida (Wavelet Transform with Hard Thresholding - HTWT) e a Transformada Wavelet com Limiarização Suave (Wavelet Transform with Soft Thresholding - STWT), para reconstrução de sinais reais de DP obtidos de medições com Transformador de Corrente de Alta Frequência (HFCT). Os resultados obtidos do processo de filtragem dos sinais foram avaliados a partir de métricas como a Raiz do Erro Quadrático Médio (Root Mean Square Error - RMSE), a Relação Sinal-Ruído (Signal-to-Noise Ratio - SNR) e o Coeficiente de Correlação (CC), que demonstraram a importância da metodologia de filtragem com a incorporação da VMD e da variação dos parâmetros e sequências de filtragem estabelecidas.
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Aplicações de controle preventivo baseadas em árvore de decisão para aumentar a capacidade de sobrevivência a afundamentos de tensão dos geradores de indução duplamente excitados em sistemas de potência
(Universidade Federal do Pará, 2018-09-21) VIEIRA, Dione Jose Abreu; NUNES, Marcus Vinícius Alves; http://lattes.cnpq.br/9533143193581447
Esta tese apresenta o desenvolvimento de uma metodologia de controle preventivo com o objetivo de aumentar a capacidade de recuperação a afundamentos de tensão (FRTC) dos geradores de indução duplamente excitados (DFIG) integrados à rede elétrica. A metodologia, baseada em árvore de decisão (DT), auxilia na monitoração e no suporte à segurança e ao controle preventivo, garantindo que os sistemas eólicos permaneçam conectados após a ocorrência de perturbações na rede elétrica. Com base em estudos off-line, a DT é utilizada com o intuito de descobrir atributos inerentes ao sistema elétrico relacionado à FRTC, fornecendo um modelo de predição rápido para aplicações em tempo real. A partir dos resultados obtidos, é possível verificar que o DFIG contribui neste contexto para a segurança da operação através da disponibilidade de despacho de potência e participação no controle de tensão. Verifica-se também que o uso da DT, além de classificar com boa precisão o estado operacional do sistema, facilita de maneira significativa a tarefa do operador, uma vez que o mesmo vai estar direcionado ao acompanhamento das variáveis realmente críticas de operação para uma determinada configuração topológica do sistema elétrico.
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Avaliação da influência da configuração de controladores de carga no desempenho de geradores fotovoltaicos suprindo uma nanorrede de distribuição em corrente contínua
(Universidade Federal do Pará, 2022-09-09) ALBUQUERQUE, Luana Oliveira de; MACÊDO, Wilson Negrão; http://lattes.cnpq.br/3386249951714088
Este trabalho apresenta uma avaliação da produtividade de geradores fotovoltaicos, utilizando se diferentes configurações em controladores de carga empregados em sistemas isolados, estando estes controladores interconectados formando uma nanorrede de distribuição em corrente contínua. Para apoiar o estudo, realiza-se uma contextualização dos usos de microrredes e a apresentação da nanorrede utilizada, que se encontra instalada na área de testes do Grupo de Estudos e Desenvolvimento de Alternativas Energéticas (GEDAE) da Universidade Federal do Pará. Ao longo do trabalho indicam-se os principais equipamentos responsáveis pela formação de rede neste tipo de sistema, sendo eles os controladores de carga, associados a sistemas de armazenamento de energia e geradores fotovoltaicos. Neste sentido, adotam-se configurações diferentes das recomendadas pelos fabricantes, mas dentro dos limites aceitáveis, com o intuito de aumentar a produtividade dos geradores fotovoltaicos e diminuir as perdas por captura. De acordo com os resultados obtidos, quando apenas um sistema de geração e armazenamento estava em operação foi constatado o aumento da produtividade da geração e a diminuição de perdas por captura; quando analisada a nanorrede com todos os sistemas em operação, com configurações distintas, foi constatada a diminuição das perdas por captura, mas o aumento da produtividade não pode ser identificado, por conta, principalmente, do intercâmbio de energia presente na nanorrede.
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Avaliação de desempenho operacional de microgeração e minigeração solar fotovoltaica em edificação comercial, industrial, residencial e pública no Estado do Pará
(Universidade Federal do Pará, 2022-11-18) MONTEIRO, Weslley Leão; MACÊDO, Wilson Negrão; http://lattes.cnpq.br/3386249951714088
Este trabalho avalia o desempenho operacional de diferentes Sistemas Fotovoltaicos Conectados à Rede Elétrica, instalados em 5 (cinco) unidades consumidoras, quatro na região metropolitana de Belém/PA e um em Santarém/PA, classe de consumo: Residencial, Comercial, Industrial e Pública, de modo a contribuir para a construção do conhecimento científico e tornar público valores de desempenho de geradores fotovoltaicos conectados à rede convencional na região Norte do País. Para isso, considerou-se para cálculos dos índices de mérito os dados de produção de eletricidade disponibilizado pela plataforma de monitoramento online do inversor de conexão à rede de cada SFCR, nos anos de 2019 a 2021. Para os sistemas em que apresentaram falhas na plataforma de monitoramento, considerou-se os dados apresentados no display do inversor. Para o cálculo da produtividade final (YF) de dois sistemas considerou-se o valor da potência real do gerador fotovoltaico através de ensaios de curva I-V realizadas a sol real com traçador de curvas (Solar IVe) disponibilizados pelo GEDAE/UFPA, considerando medições realizadas em um arranjo de um subsistema. Para o cálculo estimado de desempenho global considerou-se a base de dados do Meteonorm v8.0 para obtenção de irradiação no plano dos GFV. Os resultados obtidos neste trabalham permitem comparar o desempenho global estimado dos sistemas tornando evidentes que os resultados operacionais estão diretamente relacionados à solução implementada em cada sistema, às boas práticas durante as instalações, e a importância do controle mais rigoroso e contínuo do monitoramento dos SFCR.
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Avaliação dos impactos da recarga de veículos elétricos na vida útil de transformadores de distribuição
(Universidade Federal do Pará, 2023-10-30) BARROS, Amanda Monteiro Pinto; AFFONSO, Carolina de Mattos; http://lattes.cnpq.br/2580696185627481
O objetivo desta dissertação é apresentar uma avaliação comparativa dos impactos decorrentes das práticas da recarga de veículos elétricos (VEs) com baterias de curto e longo alcance sob diferentes níveis de potência sobre a vida útil de transformadores de distribuição. Esta pesquisa se baseia na combinação de informações reais de consumo de energia elétrica coletadas em East Midlands, no Reino Unido, bem como de dados de recarga de veículos elétricos coletados por meio de um projeto experimental também realizado no Reino Unido. Este estudo examina de maneira detalhada a temperatura do ponto mais quente do transformador, e calcula o fator de envelhecimento desse equipamento utilizando o modelo térmico apresentado no IEEE Standard C57.91. Como resultado, este estudo revela que os efeitos causados pelos veículos elétricos de longo alcance são mais intensos, por utilizar uma potência de recarga mais alta e sua recarga ter maior duração. Conforme o nível de penetração dos veículos aumentam, constatou-se um aumento considerável na carga do transformador e na temperatura do ponto mais quente, especialmente no inverno, quando a demanda residencial é maior. Em veículos com baterias de 75 kWh, mesmo em níveis de penetração relativamente baixos, a partir de um nível de penetração de 30% já se notam violações severas da temperatura do ponto mais quente, contribuindo para a redução da vida útil do equipamento.
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Cálculo de equivalentes dinâmicos de sistema de potência usando algoritmos genéticos
(Universidade Federal do Pará, 2014-08-07) SANTOS, Pitther Negrão dos; BEZERRA, Ubiratan Holanda; http://lattes.cnpq.br/6542769654042813; VIEIRA, João Paulo Abreu; http://lattes.cnpq.br/8188999223769913
Esta dissertação apresenta um método baseado em algoritmos genéticos para cálculo de equivalentes dinâmicos de sistemas de potência visando representar partes de um sistema para estudos de análise de estabilidade transitória. O modelo do equivalente dinâmico é obtido por meio da identificação de parâmetros de geradores síncronos, localizados nas barras de fronteira entre o sistema externo e o subsistema em estudo. Um indicie é usado para avaliar a proximidade entre as simulações realizadas usando o modelo completo e o modelo reduzido, após serem submetidos a grandes distúrbios no subsistema em estudo. Diferentes condições operacionais foram levadas em conta. As simulações foram realizadas usando os softwares GAOT “The Genetic Algorithm Optimization Toolbox”, ANAREDE e ANATEM. Esse método foi testado no sistema teste duas áreas do Kundur e no Sistema Interligado Nacional (SIN). Os resultados validaram a eficácia do método desenvolvido para o cálculo de equivalentes dinâmicos robustos.
Acesso aberto (Open Access)
Caracterização de padrões de descargas parciais em hidrogeradores utilizando técnicas de inteligência computacional
(Universidade Federal do Pará, 2015-09-24) ALVES, Medillin Pereira; NUNES, Marcus Vinícius Alves; http://lattes.cnpq.br/9533143193581447
Esta dissertação apresenta os experimentos com aplicações de técnicas de Inteligência computacional para caracterização de descargas parciais em hidrogeradores. A classificação das descargas parciais contribui para uma análise prévia de problemas e permite a manutenção preditiva nas máquinas, reduzindo a possibilidade de falhas nas mesmas. Os dados foram coletados de modo online (máquina em operação) na Usina Hidrelétrica de Tucuruí, sendo observados os padrões de descarga interna, de laminação e entre barras. O software IMA-DP, desenvolvido em parceria entre Eletronorte e Cepel, permitiu que esses dados fossem medidos e registrados de maneira rápida, e organizados através dos mapas PRPD (Phase Resolved Partial Discharges). As técnicas de binarização, ANOVA (Analisys of Variance), ACI (Análise de Componentes Independentes) e ACP (Análise de Componentes Principais) foram aplicadas aos sinais para adequar os mesmos ao uso das técnicas de inteligência computacional. O trabalho foi desenvolvido no ambiente IPython usando a biblioteca scikit-learn, a qual possui eficientes algoritmos de inteligência. Os experimentos foram realizados fazendo-se uso das técnicas: KNN (K-Nearest Neighbors.), Floresta Randômica e MVS (Máquinas de Vetores de Suporte). Tais técnicas apresentaram bons resultados com os experimentos realizados, destacando-se aqueles obtidos para MVS que apresentaram os melhores resultados, atingindo uma acurácia de 96.07%, devido possuir mecanismos de seleção das principais variáveis durante o processo de treinamento.
Acesso aberto (Open Access)
Desempenhos térmico e energético de uma edificação na região amazônica brasileira
(Universidade Federal do Pará, 2018-09-06) AGUILAR, Heliana Maria Ceballos; PINHO, João Tavares; http://lattes.cnpq.br/0847897516772421
diminuir o consumo de energia, onde é avaliado o impacto de cada uma delas individualmente, e todas em conjunto, nos comportamentos térmico, energético e econômico de uma edificação localizada na Região Amazônica Brasileira. Esta região é caracterizada climaticamente pelas altas temperaturas e umidade, onde alcançar condições adequadas de conforto implica em um alto consumo de energia com sistemas de condicionamento de ar. Diferentes Medidas de Conservação de Energia são avaliadas, com o objetivo de alcançar um melhor aproveitamento da iluminação natural; diminuir as cargas térmicas para resfriamento, onde se considera a instalação de um material isolante térmico nas paredes leste e oeste, e de um isolante térmico e câmara de ar na cobertura, que são as superfícies externas que recebem maior radiação solar na edificação; e também vários sistemas de geração fotovoltaica, sendo que um dos sistemas está integrado como elemento arquitetônico e outro está adaptado sobre a cobertura da edificação. Na edificação são realizados dois tipos de análise: dinâmica e estática. Para a análise dinâmica utiliza-se o programa EnergyPlus, para conhecer seu comportamento térmico e de consumo de energia analisados para o ano inteiro e para os dias de projeto, e o programa Daysim/Radiance para conhecer a autonomia de iluminação natural alcançada, para tanto usando-se dados medidos por uma estação meteorológica instalada no local. Com relação à análise estática, é avaliado o nível de eficiência energética da edificação pelo método prescritivo segundo a regulamentação nacional vigente. Posteriormente, a mesma edificação é simulada para as nove capitais dos estados da Região Amazônica Legal Brasileira, com o intuito de conhecer o comportamento energético e a viabilidade econômica em resposta às características climáticas e tarifas de energia elétrica de cada cidade. Com as avaliações realizadas determina-se que as Medidas de Conservação de Energia (MCE) têm influência direta e significativa sobre a diminuição da carga térmica para resfriamento, pela redução dos efeitos da radiação, com o sombreamento nos beirais e a redução da transmitância das superfícies tratadas. Comprova-se também a possibilidade de maximizar a iluminação natural em espaços internos, para melhorar o conforto dos usuários, possibilitando seu melhor desempenho e economia em energia usada em iluminação artificial. Em termos de consumo de energia e viabilidade econômica, as MCE alcançam uma economia energética anual de até 52 % na edificação tomada como estudo de caso, e as soluções adotadas apresentam retorno do investimento financeiro, mostrando-se também adequadas para a economia de energia e viáveis economicamente em regiões com características climáticas similares.
Acesso aberto (Open Access)
Desenvolvimento de framework para análise e simulação dinâmica de sistemas elétricos de potência
(Universidade Federal do Pará, 2013-01-18) SENA, José Adolfo da Silva; BARRA JUNIOR, Walter; http://lattes.cnpq.br/0492699174212608
Esta tese apresenta uma metodologia flexível orientada a objetos (OO) para a aplicação no projeto e implementação de sistemas de software utilizados na realização de estudos dinâmicos de sistemas elétricos de grande porte. A metodologia OO proposta objetiva tornar mais simples o desenvolvimento, a atualização e a manutenção de complexos sistemas de software para estudos de transitórios eletromecânicos em sistemas elétricos de potência. Os requisitos de usuário são mapeados para um conjunto de classes básicas, as quais são usadas para efetuar a modelagem de dispositivos dinâmicos tais como geradores elétricos. Para avaliação da metodologia foram realizados dois estudos de casos. No primeiro estudo caso o Framework foi aplicado na simulação das unidades geradoras da Usina Hidrelétrica de Tucuruí. Os resultados da simulação foram comparados com medições obtidos em ensaios no campo e mostrou a boa performance do Framework na reprodução dos fenômenos eletromecânicos desta usina de grande porte. No segundo estudo de caso, por outro lado, o Framework foi aplicado na modelagem de um sistema de geração fotovoltaico (PV) com seu sistema de Rastreamento da Potência Máxima (MPPT). O controle MPPT foi implementado usando técnicas digitais. Os resultados das simulações demonstram a performance do Framework na modelagem do sistema de controle de corrente, assim como no controle MPPT, dos sistemas de geração PV.
Acesso aberto (Open Access)
Desenvolvimento de sensores eletromagnéticos para medição de descargas parciais nos enrolamentos estatóricos de hidrogeradores
(Universidade Federal do Pará, 2016-04-14) BRASIL, Fernando de Souza; DMITRIEV, Victor Alexandrovich; http://lattes.cnpq.br/0684541646225359
Paradas de máquinas não planejadas causadas por falhas na isolação elétrica de equipamentos do sistema elétrico de potência são um grande problema, pois contabilizam elevadas perdas para planta e comprometem os indicadores de desempenho devido extenso período de parada da unidade geradora necessário para restauração da função geração. A fim de solucionar esse problema, vários pesquisadores e estudiosos da área de grandes máquinas rotativas descobriram que estas falhas estavam frequentemente relacionadas com o aumento do nível de descargas parciais (DP) da isolação elétrica da máquina. As ocorrências das DP nos sistemas isolantes dos equipamentos de alta tensão são sintomas de fragilidade na sua suportabilidade dielétrica, cuja evolução pode ocasionar graves consequências para o equipamento. As DP podem ser detectadas através da medição de quantidades associadas a pulsos de corrente, sinais de rádio frequência (ondas eletromagnéticas), sinais acústicos, entre outros. Entre esses métodos, a detecção de ondas eletromagnéticas irradiadas pelas DP vem demonstrando ser uma técnica confiável para acompanhar processo de evolução do defeito. Em comparação com outras técnicas, tais como, os métodos de detecção baseados em acopladores capacitivos (método convencional), o uso de sensores eletromagnéticos de banda larga é não invasivo para isolamento. Neste sentido, este trabalho tem como objetivo mostrar a avaliação de três diferentes sensores eletromagnéticos de ultra alta frequência, do inglês, Ultra High Frequency (UHF) projetados para serem instalados nos hidrogeradores. Os sensores utilizados nos experimentos são os seguintes: acoplador direcional de microfita; antena loop e antena log-periódica. Os sensores foram avaliados através de ensaios de alta tensão para medição de descargas parciais, em que foram avaliados todos os tipos de descargas encontrados nos hidrogeradores, como descargas internas, delaminações, descargas de ranhura, descargas barra-barra e de superfície, e através do ensaio de envelhecimento acelerado. Os resultados obtidos no laboratório mostraram que o acoplador direcional apresentou uma grande sensibilidade para todos os tipos de descargas simuladas, cujo os resultados foram validados pela antena log-periódica, e a antena loop foi a que apresentou menor sensibilidade. Os resultados também mostram que é possível identificar as descargas através das características UHF. A evolução dos níveis de DP foi avaliada através do acoplador direcional durante o ensaio de envelhecimento acelerado, foi possível observar o aparecimento de dois tipos de descargas, delaminações e corona, os resultados foram similares aos medidos pelo acoplador capacitivo.