Dissertações em Engenharia Elétrica (Mestrado) - PPGEE/ITEC

URI Permanente para esta coleçãohttps://repositorio.ufpa.br/handle/2011/2316

O Mestrado Acadêmico inicou-se em 1986 e pertence ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica (PPGEE) do Instituto de Tecnologia (ITEC) da Universidade Federal do Pará (UFPA).

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Acesso aberto (Open Access)
Análise da metodologia para definição dos limites de continuidade dos conjuntos elétricos das distribuidoras de energia elétrica no Brasil
(Universidade Federal do Pará, 2024-10-10) OLIVEIRA, Loreddana Monteiro Bandeira de; TOSTES, Maria Emília de Lima; http://lattes.cnpq.br/4197618044519148
A definição dos limites dos indicadores de continuidade dos conjuntos elétricos nas distribuidoras de energia elétrica representa o principal aspecto regulatório da qualidade do fornecimento de energia elétrica, influenciando diretamente as tarifas aplicadas aos consumidores e os investimentos realizados pelas empresas concessionárias de distribuição elétrica. No contexto da regulação do setor elétrico, manter os índices de continuidade do fornecimento de energia em níveis adequados é crucial para garantir a melhoria do fornecimento aos consumidores, bem como a acessibilidade da tarifa elétrica. Neste trabalho, será apresentada a regulamentação brasileira sobre indicadores coletivos de continuidade do fornecimento de energia, elaborada pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL), desde sua implementação até os dias atuais, analisando como cada mudança regulatória influenciou o desempenho e a evolução do setor elétrico brasileiro, especialmente no Estado do Pará, que possui indicadores coletivos de continuidade diferenciados em comparação aos demais estados, devido a peculiaridades da área de concessão, como dificuldades de acesso, longas distâncias, baixa densidade populacional. A ANEEL utiliza a comparação entre os conjuntos elétricos das distribuidoras como base para estabelecer um benchmarking, que define as metas de desempenho a serem alcançadas ao fim de cada ciclo tarifário, no entanto, o método atual de estabelecimento dos limites regulatórios não considera características que impactam diretamente a gestão operacional, nem as particularidades desses conjuntos e regiões. Esta dissertação propõe-se a analisar a metodologia vigente para a definição dos limites de continuidade dos conjuntos elétricos das distribuidoras de energia elétrica no Brasil.
Acesso aberto (Open Access)
Análise de Desempenho de Meta-heurísticas Aplicadas ao Problema de Restauração de Redes de Distribuição.
(Universidade Federal do Pará, 2020-02-20) BATISTA, Vítor dos Santos; BEZERRA, Ubiratan Holanda; http://lattes.cnpq.br/6542769654042813
Nos últimos anos diversas meta-heurísticas foram utilizadas para solucionar o problema de restauração de Sistemas de Distribuição de Energia (SDE) de forma eficiente. Dentre elas destaca-se o AEMT - Algoritmo Evolutivo Multiobjetivo por Tabela, que juntamente com a utilização da RNP - Representação Nó-Profundidade, trouxeram um grande avanço na área pois a RNP sendo utilizada como estrutura de dados é possível realizar modificações na topologia do SDE sem perder a radialidade e restabelecer o fornecimento de energia para todas as cargas desligadas após a falta. Devido a falta de exploração de outras meta-heurísticas que utilizam a RNP como estrutura de dados, este trabalho visa realizar uma análise de desempenho comparando o AEMT com outras três meta-heurísticas, a Busca Tabu, Colônia de Abelhas e Estratégias evolutivas. A análise foi realizada em 3 SDEs com 84, 119 e 135 barras e foram simuladas 3 faltas em cada sistema.
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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 rede de distribuição real utilizando microrredes e tecnologias v2g: uma abordagem baseada na resposta à demanda
(Universidade Federal do Pará, 2025-05-30) ALVES, João Victor dos Reis; BEZERRA, Ubiratan Holanda; http://lattes.cnpq.br/6542769654042813; ******; TOSTES, Maria Emília de Lima; http://lattes.cnpq.br/6542769654042813; ******; SOARES, Thiago Mota; TABORA, Jonathan Munoz; RODRIGUES, Carlos Eduardo Moreira; http://lattes.cnpq.br/0156338796116154; http://lattes.cnpq.br/8521717077335761; http://lattes.cnpq.br/0412741071063952; *******; ******; ******
A transição para um sistema energético mais sustentável requer soluções inovadoras para a integração de fontes renováveis e tecnologias de armazenamento distribuído. O presente trabalho de mestrado busca explorar os avanços nas redes inteligentes por meio da implementação de microgrids e tecnologias de Veículo-para- Rede (V2G), utilizando como base os resultados de estudos de artigos acadêmicos internacionais publicados pelo autor. Embora haja significativa produção científica sobre essas soluções, observa-se que grande parte da literatura está centrada em contextos estrangeiros, cuja infraestrutura e realidade socioeconômica diferem da brasileira, evidenciando uma lacuna quanto à adaptação e aplicabilidade regional dessas tecnologias. Assim, o primeiro estudo aborda a integração de microgrids na rede de distribuição de energia da Universidade Federal do Pará (UFPA), demonstrando os benefícios do gerenciamento de demanda, redução de perdas e operação em modo isolado com recursos híbridos como sistemas fotovoltaicos e baterias. A metodologia incluiu simulações no software OpenDSS para avaliar diferentes cenários de carga, destacando reduções significativas no consumo contratado e melhorias na eficiência energética. O segundo estudo, também baseado na rede elétrica da UFPA, foca na aplicação de V2G para otimização da resposta à demanda, com veículos elétricos funcionando como unidades móveis de armazenamento energético. Dois cenários foram analisados: a descarga de veículos durante horários de pico para redução de custos de energia e a gestão da demanda contratada com estratégias inteligentes de carregamento e descarga. Os resultados indicaram reduções consideráveis nos custos operacionais e maior estabilidade na tensão da rede. Ambos os estudos convergem para a importância da integração de recursos energéticos distribuídos e tecnologias emergentes no avanço de redes inteligentes. Portanto, este trabalho propõe consolidar e expandir essas análises, oferecendo uma visão abrangente sobre o impacto técnico e econômico dessas soluções no contexto das redes de distribuição brasileiras, com o objetivo de apresentar modelos que conciliem sustentabilidade, resiliência e viabilidade econômica no setor energético.
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Análise probabilística da capacidade de hospedagem de geração fotovoltaica em uma rede de distribuição residencial utilizando inversores inteligentes
(Universidade Federal do Pará, 2025-03-11) FERREIRA, Vivian Lohanne do Nascimento; ANGELIM, Jorge Henrique Costa; http://lattes.cnpq.br/2905822334421418; https://orcid.org/0000-0001-5361-3060; AFFONSO, Carolina de Mattos; http://lattes.cnpq.br/2228901515752720; https://orcid.org/0000-0002-7284-7679; VIEIRA , João Paulo Abreu; VIEIRA JÚNIOR, José Carlos de melo; SILVA, Maria da Guia da; CARDOSO, Diego Lisboa; http://lattes.cnpq.br/8188999223769913; http://lattes.cnpq.br/1047893003118791; http://lattes.cnpq.br/5175196133230969; http://lattes.cnpq.br/0507944343674734; xxx; https://orcid.org/0000-0002-0732-9453; https://orcid.org/0000-0002-3492-1209; https://orcid.org/0000-0002-5971-3668
A elevada penetração de geração fotovoltaica na rede pode causar sobretensão no ponto de conexão. Neste contexto, surgiram as funções de controle presentes nos inversores inteligentes, como os controles Volt-var e Volt-Watt, a possibilidade de usar as duas funções combinadas no modo Volt-var-Watt. Esta dissertação avalia o potencial do controle Volt-var e do controle combinado Volt-var-Watt em regular a tensão e, assim, aumentar a capacidade de hospedagem de geração fotovoltaica em uma rede de distribuição residencial de Belém-PA, considerando diversos níveis de penetração. Para o estudo, é realizado o fluxo de potência probabilístico, utilizando a simulação Monte Carlo, por meio da interface COM do OpenDSS com o MATLAB. A irradiância solar e o perfil de consumo das cargas são modelados utilizando funções de densidade de probabilidade, a partir de dados reais. A localização dos geradores fotovoltaicos também é considerada como uma variável aleatória. Os resultados mostram que, sem controle, violações de tensão ocorrem a partir de 50% de penetração de geração FV. O controle Volt-var expandiu a capacidade de hospedagem para 70%. O controle combinado Volt-var-Watt eliminou a probabilidade de sobretensão em altos níveis de penetração e reduziu levemente as perdas de energia, melhorando significativamente a qualidade da tensão em regime permanente.
Acesso aberto (Open Access)
Avaliação de algoritmos evolucionários multiobjetivo para o problema de alocação de bancos de capacitores na presença de harmônicos
(Universidade Federal do Pará, 2017-08-10) KATAOKA, Vitor da Silva; BEZERRA, Ubiratan Holanda; http://lattes.cnpq.br/6542769654042813; TOSTES, Maria Emília de Lima; http://lattes.cnpq.br/4197618044519148
O crescimento dos grandes centros urbanos traz como consequência imediata o aumento das cargas nos sistemas de distribuição. Além disso, a crescente demanda implica em igual crescimento no consumo de reativos, que, como já se sabe, são sinônimos de perdas nos sistemas de potência, bem como de comprometimento de alguns de seus componentes. Dessa forma, é grande o desafio das concessionárias de distribuição de energia elétrica, uma vez que a dinâmica da carga imprime um maior esforço no que diz respeito ao planejamento da expansão e de melhorias no sistema. Como forma de mitigar os problemas gerados, a instalação de bancos de capacitores surge como solução prática, econômica e consolidada tecnicamente. Entretanto, há de se pensar no dimensionamento e posição de instalação dos bancos, de modo que alcancem o melhor desempenho possível. Paralelamente, o crescimento de cargas nos sistemas de distribuição introduz um novo paradigma, a presença de harmônicos provenientes de cargas não lineares. Uma das peculiaridades da presença simultânea de harmônicos e capacitores dentro de uma mesma rede elétrica é a possibilidade de ocorrência do fenômeno da ressonância, em que o valor das amplitudes de alguns componentes harmônicos ultrapassam os limites aceitáveis, produzindo diversos efeitos indesejados. Nesse contexto, este trabalho propõe a comparação entre duas técnicas evolucionárias de otimização multiobjetivo, o NSGA-II e o SPEA2, para a solução do Problema de Alocação e Dimensionamento de Bancos de Capacitores (PADBC) em redes de distribuição radiais, considerando os efeitos dos harmônicos na presença de cargas não lineares.
Acesso aberto (Open Access)
Avaliação do fator de simultaneidade de veículos elétricos residenciais de curto e longo alcance para indicação de cenários críticos na rede elétrica
(Universidade Federal do Pará, 2025-02-20) SILVA, Maryanni Cardoso; ANGELIM, Jorge Henrique Costa; http://lattes.cnpq.br/290582233442141; https://orcid.org/0000-0001-5361-3060; AFFONSO, Carolina de Mattos; http://lattes.cnpq.br/2228901515752720; https://orcid.org/0000-0002-7284-7679; VIEIRA, João Paulo Abreu; OLIVEIRA, Janaína Gonçalves de; CARDOSO, Diego Lisboa; http://lattes.cnpq.br/8188999223769913; http://lattes.cnpq.br/7072017865332999; http://lattes.cnpq.br/0507944343674734; xxx; https://orcid.org/0000-0002-4377-6445; https://orcid.org/0000-0002-5971-3668
A eletrificação do setor de transporte é uma tendência atual nas medidas de redução da emissão do gás carbônico. Porém a inserção massiva de veículos elétricos na rede com altos níveis de simultaneidade de recarga pode causar sobrecarga de transformadores, linhas e alimentadores, além de gerar desequilíbrios e distorções harmônicas na rede, especialmente quando carregadores monofásicos são utilizados. Para garantir que a rede possa atender às novas demandas de veículos elétricos, o estudo do fator de simultaneidade se torna essencial para estimar a demanda das cargas na rede. Este trabalho avalia probabilisticamente o fator de simultaneidade de veículos elétricos com bateria de curto e longo alcance. A Simulação Monte Carlo para considerar as incertezas presentes na demanda de recarga dos veículos elétricos e na demanda residencial. Utiliza-se uma rede de baixa tensão real e dados reais de demandas residenciais e de hábitos de recargas. O fator de simultaneidade é calculado considerando dois padrões de recarga: recarga semanal, na qual a recarga ocorre em dias alternados, e recarga diária, além de diversos cenários que variam a capacidade da bateria do veículo elétrico e a potência de recarga. Os resultados mostram que a adoção da recarga diária nos estudos e análises estatísticas pode levar a um fator de simultaneidade mais elevado, criando um cenário mais pessimista de sobrecarga nos transformadores e linhas. No estudo da rede, comprovamos esses resultados, onde a adoção do padrão de recarga diário, com um FS mais elevado, resulta em maior carregamento no transformador e maiores violações de tensão.
Acesso aberto (Open Access)
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.
Acesso aberto (Open Access)
Contribuição da geração solar fotovoltaica na certificação de edificações públicas pelo RTQ-C e em edifícios de energia zero: laboratório de ensino da Universidade Federal do Pará
(Universidade Federal do Pará, 2020) SILVA, Hosaías Alves dos Prazeres; TOSTES, Maria Emília de Lima; http://lattes.cnpq.br/4197618044519148
Esse trabalho apresenta a contribuição da geração solar fotovoltaica como fonte renovável na metodologia para obtenção de Etiqueta Nível A em certificação de Eficiência Energética e para a transformação em Edifício de Energia Zero, sendo aplicável a edificações e laboratórios de ensino públicos. O passo-a-passo da metodologia consiste essencialmente em duas etapas: a primeira, através de um diagnóstico energético da edificação analisada seguindo as diretrizes estabelecidas no Regulamento Técnico da Qualidade em Edifícios Comerciais, de Serviços e Públicos – RTQ-C, resultando numa proposta de melhoria energética, financeira e ambiental processada com o auxílio do software RETScreen®; e a segunda, dimensionando um sistema de geração solar fotovoltaica, a partir de dados de medição local e do software Meteonorm®, como bonificação para obtenção da Etiqueta Nível A dos níveis do RTQ-C e com capacidade de produção de energia que torne o balanço energético da edificação positivo, tornando-a um Edifício de Energia Zero. A fim de contextualizar a relevância do trabalho e atualizar o leitor no estado da arte aplicável à metodologia, é apresentada uma revisão bibliográfica direcionada aos benefícios da Eficiência Energética nas edificações públicas e ao RTQ-C; ao cenário atual, aplicação e contribuição da Energia Solar Fotovoltaica no desenvolvimento sustentável, na obtenção de classificações reconhecidas nacional e internacionalmente para edifícios públicos; e aos conceitos atualmente utilizados pela comunidade acadêmica para caracterização de Edifícios de Energia Zero. A revisão bibliográfica e a metodologia foram aplicadas em estudo de caso do Laboratório de Engenharia Elétrica e Computação – LEEC, situado no Campus Guamá da Universidade Federal do Pará, com apresentação dos resultados energético, financeiro e ambiental, mostrando ser uma solução a ser aplicada em instituições e edificações públicas que possuam espaço disponível e infraestrutura semelhante à do LEEC.
Acesso aberto (Open Access)
Desenvolvimento de uma metodologia de despacho de energia elétrica de um sistema de geração fotovoltaica com armazenamento de energia híbrido para sistemas isolados
(Universidade Federal do Pará, 2025-07-16) LIMA, Jaine Feijão de; TOSTES, Maria Emília de Lima; http://lattes.cnpq.br/4197618044519148; ******; SOARES, Thiago Mota; http://lattes.cnpq.br/0156338796116154; ******; BEZERRA, Ubiratan Holanda; MANITO, Allan Rodrigo Arrifano; http://lattes.cnpq.br/6542769654042813; http://lattes.cnpq.br/2508736747609374; ******; ******
A busca por soluções sustentáveis para o fornecimento de energia em regiões isoladas tem se tornado um desafio crescente, especialmente diante da necessidade de reduzir a dependência de combustíveis fósseis e ampliar o uso de fontes renováveis. Nesse contexto, este trabalho propõe uma metodologia de despacho ótimo de energia elétrica para sistemas isolados, considerando a operação conjunta de geração a diesel, sistema fotovoltaico e armazenamento híbrido composto por baterias de íon-lítio e supercapacitores. A estratégia visa otimizar o uso dos recursos energéticos disponíveis, promovendo uma operação mais eficiente, confiável e ambientalmente responsável, com foco na redução do uso de combustíveis fósseis. A modelagem do sistema foi baseada na rede IEEE 33 barras, adaptada para representar as características de microrredes isoladas. Foram utilizados perfis horários de carga e geração solar, representando o comportamento típico de sistemas residenciais em regiões remotas. A formulação matemática do problema de otimização foi desenvolvida na linguagem Python, com o uso integrado das bibliotecas Pyomo e pandapower, além do apoio da ferramenta OpenDSS para análise e validação elétrica complementar. A metodologia proposta contempla diferentes cenários operacionais, com funções de custo específicas atribuídas a cada recurso, além da verificação das restrições técnicas da rede, como limites de tensão e capacidade de corrente nas linhas. A abordagem foi avaliada por meio de simulações iterativas, integrando o modelo de otimização ao ambiente de simulação elétrica, com vistas a garantir coerência entre o despacho energético e o comportamento físico da rede. Os resultados demonstraram significativa redução no custo de operação e nas emissões de carbono, com maior aproveitamento da energia renovável e atuação estratégica dos sistemas de armazenamento.
Acesso aberto (Open Access)
Detecção de faltas de alta impedância em redes aéreas de distribuição: testes experimentais em laboratório e análises no domínio do tempo e da frequência
(Universidade Federal do Pará, 2023-07-04) SOUSA, Ádrea Lima de; VIEIRA, João Paulo Abreu; http://lattes.cnpq.br/8188999223769913
O presente trabalho trata da análise de faltas de alta impedância (FAI) em redes aéreas de distribuição de energia elétrica. É realizado um estudo aprofundado e abrangente sobre esse tipo de falta, bem como sobre alguns importantes métodos de detecção de FAI. Após isso, é explicado o laboratório desenvolvido para testes experimentais de FAI, que reproduz a rede de média tensão de 13,8 kV presente no Brasil, com três fases e neutro aterrado na subestação. A partir do laboratório, foram realizados 127 testes em 18 cenários diferentes, de FAI dos tipos shunt e shunt série, esta última localizada do lado da fonte. Visando realizar uma análise comparativa em relação à literatura existente sobre detecção de faltas de alta impedância baseada em harmônicos, foi avaliado o espectro harmônico, especialmente os harmônicos pares, ímpares (principalmente de terceira ordem) e o ângulo do terceiro harmônico, os quais são obtidos por meio da Transformada Rápida de Fourier (Fast Fourier Transform, abreviada FFT). A principal contribuição deste trabalho reside na avaliação das peculiaridades do espectro harmônico dos sinais de tensão e corrente obtidos a partir de testes experimentais em laboratório para diferentes topologias de solo e galhos de árvore e sua correlação com o sinal no domínio do tempo. Isso proporciona um importante fundamento para o desenvolvimento de algoritmos de detecção de FAI. Os resultados obtidos na análise revelaram que as faltas de alta impedância do tipo shunt e shunt série apresentam comportamentos distintos no espectro harmônico e no domínio do tempo, e uma grande parte dos testes realizados não se encontra dentro dos limiares estabelecidos pela literatura. Além disso, destaca-se que foi realizada a avaliação do espectro harmônico da tensão, que geralmente não é considerado em algoritmos de detecção de FAIs.
Acesso aberto (Open Access)
Diagnóstico de eficiência energética com base no INI-C e RTQ-C: estudo de caso da envoltória do Clube de Ciências da UFPA
(Universidade Federal do Pará, 2022-02-09) GOMES, Raphaele Samua Barata; TOSTES, Maria Emília de Lima; http://lattes.cnpq.br/4197618044519148
Poupar energia tornou-se urgente e não está relacionado apenas à redução de custos. Mundialmente esse tema foi abordado em diversos acordos e tratados feitos entre países desde a década de 1970 a fim de reduzir os impactos do consumo de energia e com enfoque nas edificações, devido elas serem responsáveis por cerca de 60% do consumo global de eletricidade segundo o Programa das Nações Unidas para o Meio Ambiente (PNUMA). Foi a partir de então que surgiram programas e medidas de incentivos para esse setor. No Brasil, surgiu em 2001 o Programa Brasileiro de Etiquetagem (PBE) do Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia (INMETRO) com o objetivo de testar e classificar eletrodomésticos, eletrônicos, veículos e mais produtos dentro de 24 categorias de acordo com sua eficiência energética. A metodologia nacional de etiquetagem de edifícios especifica os requisitos técnicos e diretrizes de classificação de edificações energeticamente sustentáveis através de uma regulamentação para edifícios comerciais, de serviços e públicos e, outra para edifícios residenciais (BRASIL, 2010). O Regulamento Técnico da Qualidade para o Nível de Eficiência Energética de Edificações Comerciais, de Serviços e Públicas (RTQ-C) estabelece critérios e métodos para avaliação e classificação de edificações comerciais, de serviços e públicas quanto à sua eficiência energética visando à etiquetagem dessas edificações. O INMETRO aprovou no último dia 09 de março de 2021 a nova Instrução Normativa para a Classificação de Eficiência Energética de Edificações Comerciais, de Serviços e Públicas (INI-C) que aperfeiçoa o RTQ-C. Neste estudo avaliou-se a envoltória através do método simplificado do INI-C e essa análise foi feita através do método prescritivo do RTQ-C da edificação do Clube de Ciências da UFPA a fim de comparar seus resultados e identificar as diferenças na atualização do regulamento. Optou-se pelo estudo da envoltória devido a importância dela na eficiência energética de uma edificação já que é a maior área que troca calor entre o meio externo e interno. Os resultados encontrados divergem e isto nota-se devido alguns pontos em que o regulamento sofreu alteração, sendo um dos principais pontos a análise dos pré-requisitos no qual a edificação sofreu penalização na absortância dos materiais. Importante citar que, ao longo deste estudo foram feitas algumas recomendações técnicas com o intuito de tornar o prédio do Clube de Ciências energeticamente eficiente enquanto este ainda se encontra em fase de projeto.
Acesso aberto (Open Access)
Especificação de hardware para gerenciamento de energia e desenvolvimento de software para monitoramento de uma microrrede fotovoltaica isolada com armazenamento em hidrogênio verde
(Universidade Federal do Pará, 2026-06-23) GADELHA, Rodrigo Barroso; VIEIRA, João Paulo Abreu; http://lattes.cnpq.br/8188999223769913; ******; AFFONSO, Carolina de Mattos; SARAIVA, Filipe de Oliveira; MARCHESAN, Gustavo; http://lattes.cnpq.br/2228901515752720; http://lattes.cnpq.br/5883877669437870; http://lattes.cnpq.br/4254867243649147; https://orcid.org/0000-0002-7284-7679; https://orcid.org/0000-0003-3187-4221; https://orcid.org/0000-0002-0864-5546
A crescente adoção de fontes renováveis, especialmente a energia solar fotovoltaica, tem impulsionado soluções sustentáveis para a eletrificação de comunidades isoladas, reduzindo a dependência de combustíveis fósseis e seus impactos ambientais. Contudo, a intermitência dessas fontes impõe desafios técnicos, como a necessidade de sistemas de armazenamento e controle que garantam estabilidade, confiabilidade e autonomia. Neste contexto, a especificação adequada de hardware e o uso de software de monitoramento e controle são essenciais para assegurar o desempenho, a segurança e a longevidade dos sistemas, viabilizando a operação autônoma em regiões remotas e otimizando o uso dos recursos renováveis disponíveis. A dissertação propõe a especificação de hardware para gestão de energia e o desenvolvimento de software para monitoramento de uma microrrede fotovoltaica isolada com armazenamento de hidrogênio verde. As simulações realizadas em ambiente virtual validaram a arquitetura proposta e demonstraram o impacto da escolha adequada de hardware e software na eficiência e na segurança do sistema. Dessa forma, o estudo contribui com uma abordagem integrada e replicável para a concepção de microrredes autônomas, sustentáveis e robustas, voltadas ao atendimento das demandas energéticas de regiões remotas da Amazônia e de outros contextos isolados.
Acesso aberto (Open Access)
Iluminação pública com medição ponto a ponto e gerenciamento remoro: uma evolução tecnológica smart
(Universidade Federal do Pará, 2022-02-26) RAMOS, Ricardo Guedes Accioly; TOSTES, Maria Emília de Lima; http://lattes.cnpq.br/4197618044519148
Atualmente o conceito de SMART CITY, se consolida como sendo uma cidade inteligente por dispor de tecnologia para desenvolvimento sustentável, respeito ao meio ambiente e melhoria da qualidade de vida. Para implantação de uma tecnologia com tal abrangência, pode-se fazer uso de uma estrutura existente da Iluminação Pública, transformando um sistema utilizado para iluminação noturna, em uma plataforma dinâmica, proporcionando uma conexão com outros sistemas, capaz de oferecer serviços como, segurança pública, poluição sonora, qualidade do ar, entre outros. Este trabalho propõe, uma tecnologia de baixo custo e perdas pequenas de energia, apresentando como objetivo, o desenvolvimento de um protótipo de um sistema de aquisição de dados para medição ponto a ponto, contemplando a comunicação com um sistema de gerenciamento geral da Iluminação Pública municipal para o monitoramento, diminuição de custos com operação e manutenção, contribuindo para uma possível discussão da diminuição do valor da Contribuição para o Custeio de Iluminação Pública (COSIP). Esta tecnologia pode alterar o faturamento da COSIP, a qual é calculada com base em estimativa de consumo de energia da Iluminação Pública, podendo gerar economia ao consumidor. A pesquisa especifica o protótipo com capacidade para medir parâmetros elétricos, fazer comunicação entre o módulo de medição e o processador e tornar os dados disponíveis em rede Wi-Fi, capaz de serem adquiridos por um servidor, que processa dados e envia o comando de volta para as ações. Este recurso é analisado por meio de experimento e os resultados são tratados para conclusões finais sobre o tema.
Acesso aberto (Open Access)
Impacto de geradores conectados via inversores na coordenação da proteção em redes de distribuição de energia elétrica
(Universidade Federal do Pará, 2017-08-11) CORDEIRO, Murillo Augusto de Melo; VIEIRA, João Paulo Abreu; http://lattes.cnpq.br/8188999223769913
Apesar de suas vantagens indiscutíveis, a geração distribuída (GD) pode afetar negativamente alguns aspectos da operação dos sistemas de energia elétrica, especialmente um ponto pouco explorado: a proteção das redes de distribuição de energia elétrica e sua interação com os sistemas de geração de energia baseados em inversores. Nesta dissertação, o impacto da GD conectada via inversor na coordenação religador-fusível de esquemas de proteção em redes de distribuição é minuciosamente estudado. Simulações são realizadas por meio do software DIgSILENT PowerFactory através de curtos-circuitos monofásicos e trifásicos considerando diferentes localizações de faltas e da GD, níveis de penetração e de operação, e outros aspectos que influem na descoordenação da proteção em um sistema de distribuição teste real do IEEE de 34 barras. A contribuição à corrente de curto-circuito de geradores baseados em inversores é também investigada por meio de simulações no modelo de transitórios eletromagnéticos do software. Os resultados mostraram que a elevada penetração da GD conectada via inversores aumenta a corrente de curto-circuito que passa pelo fusível e o faz operar mais rapidamente do que o religador em uma condição de falta, levando à perda de coordenação religador-fusível. É feita uma discussão geral dos resultados, identificando os eventuais cuidados adicionais que devem ser considerados a fim de manter a coordenação e seletividade entre as proteções de um sistema de distribuição.
Acesso aberto (Open Access)
Impacto dos harmônicos de tensão na temperatura e desempenho de motores elétricos classes IE2, IE3 E IE4.
(Universidade Federal do Pará, 2020-02-19) MUÑOZ TABORA, Jonathan; MATOS, Edson Ortiz de; http://lattes.cnpq.br/0241051151153034; TOSTES, Maria Emília de Lima; http://lattes.cnpq.br/4197618044519148
A introdução de novas tecnologias, assim como a melhoria de materiais e processos, contribuiu para acelerar o crescimento da eficiência dos motores elétricos de indução (Induction Motors, IM). Atualmente no mercado é possível observar a disponibilidade de IM das classes de IE3 e IE4, bem como motores com menores eficiências, da mesma forma que propostas para IM classe IE5 estão sendo desenvolvidas. Esta dissertação visa mostrar o impacto dos harmônicos de tensão de 2ª, 3ª, 5ª e 7ª ordem, na temperatura e desempenho de motores elétricos classes IE2, IE3 e IE4, sendo o último um motor híbrido de imãs permanentes e gaiola de esquilo (Line Start Permanent Magnet Motor, LSPMM´s). As medições foram divididas em duas etapas, primeiro alimentando cada um dos motores com tensões sem distorção e logo inserindo cada um dos harmônicos de forma individual e combinada em porcentagens de 2% até atingir um 25%. Melhorias consideráveis em relação à temperatura e consumo são notáveis no caso do motor híbrido classe IE4, no entanto, este motor também apresentam desvantagens em sua resposta em comparação com as classes IE2 e IE3, principalmente na presença de harmônicos. Também é apresentado como a presença de harmônicos individuais nos motores elétricos, resulta na aparição de outras harmônicos, de acordo com a porcentagem de distorção presente. Finalmente e visando prever a variação da temperatura em relação à porcentagem de distorção, modelos que representassem esse comportamento foram criados, os quais representam estimações da variação da temperatura e a porcentagem de distorção inserida no motor.
Acesso aberto (Open Access)
Implantação de uma middleware IoT escalável para aplicações de mobilidade elétrica multimodal.
(Universidade Federal do Pará, 2022-02-25) LOBATO, Elen Priscila de Souza; BEZERRA, Ubiratan Holanda; http://lattes.cnpq.br/6542769654042813; ROSÁRIO, Dênis Lima do; http://lattes.cnpq.br/8273198217435163
Este trabalho irá apresentar a implementação da plataforma Dojot de forma escalável e customizada, como o middleware de Internet das Coisas (IoT, do inglês Internet of Things) de um Projeto Pesquisa e Desenvolvimento (P&D) de Mobilidade Elétrica Multimodal na Região Amazônica. Foram implementados dois ambientes com a Dojot, sendo um ambiente de desenvolvimento com Docker Compose, em apenas uma máquina, e um ambiente de produção em um cluster Kubernetes, com uma máquina master, duas máquinas workers e um balanceador de carga. Como forma de verificar o consumo das métricas de CPU e memória, nos dois ambientes, foram realizadas simulações de vários dispositivos de mobilidade elétrica recebendo dados simultaneamente na Dojot. Dessa forma, observou-se que houve um menor consumo de CPU no ambiente de desenvolvimento, menor consumo de memória no ambiente de produção e o ambiente que melhor respondeu à questão da escalabilidade (com o aumento da quantidade de dispositivos recebendo dados) foi o de produção. Concluindo-se assim, que a implantação da Dojot no ambiente de produção, em um cluster Kubernetes, é mais vantajosa em relação a escalabilidade
Acesso aberto (Open Access)
Mitigação de variações de tensão em uma indústria cervejeira usando banco de capacitores fixos e chaveados
(Universidade Federal do Pará, 2020-06-04) SILVA JÚNIOR, Luiz Cláudio Lobo da; VIEIRA, João Paulo Abreu; : http://lattes.cnpq.br/8188999223769913
Bancos de capacitores fixos são equipamentos tipicamente usados em indústrias para correção do fator de potência e/ou mitigação de subtensão nos seus circuitos de distribuição. No horário de carga pesada, banco de capacitores fixos exercem um papel importante na compensação de potência reativa de sistemas industriais. Por outro lado, no horário de carga leve, a injeção de potência reativa proveniente de bancos de capacitores pode causar sobretensão nos circuitos de distribuição da indústria. O problema da variação de tensão em uma instalação industrial pode afetar adversamente a vida útil de seus equipamentos. O uso combinado de bancos de capacitores fixos e chaveados é uma solução alternativa de mitigação do problema da variação de tensão em regime permanente em plantas industriais. Esta dissertação de mestrado propõe e investiga uma técnica para mitigar variações de tensão em regime permanente em circuitos de distribuição de baixa tensão de uma indústria cervejeira, localizada na cidade de Benevides-PA. O método proposto baseia-se na compensação de potência reativa fornecida por bancos de capacitores fixos e chaveados. Nos últimos anos, o problema da qualidade de tensão tem sido observado na indústria cervejeira mencionada acima, causando uma redução drástica na vida útil de seus equipamentos. Um conjunto de dados reais de medição da indústria cervejeira foi usado nas simulações de fluxo de carga de séries temporais, usando o software OpenDSS, para avaliar a técnica de mitigação proposta.
Acesso aberto (Open Access)
Modelagem e controle de conversor CC-CC bidirecional para gerenciamento de energia em supercapacitores
(Universidade Federal do Pará, 2025-03-21) SOUSA, Jessica Cristina Araujo de; SOARES, Thiago Mota; http://lattes.cnpq.br/0156338796116154; xxx; TOSTES, Maria Emília de Lima; http://lattes.cnpq.br/4197618044519148; xxx; BARRA JÚNIOR, Walter; RODRIGUES, Carlos Eduardo Moreira; FERREIRA NETO, João Aberides; CARDOSO, Diego Lisboa; http://lattes.cnpq.br/0492699174212608; http://lattes.cnpq.br/0412741071063952; http://lattes.cnpq.br/5402777019025681; http://lattes.cnpq.br/0507944343674734; xxx; xxx; xxx; https://orcid.org/0000-0002-5971-3668
Esta dissertação consiste em um estudo, modelagem matemática e projeto de controlador de um conversor CC-CC bidirecional intercalado com alto ganho de tensão para o gerenciamento de energia em supercapacitores. O estado da arte é abordado, evidenciando os principais estudos sobre conversores CC-CC e sistemas de armazenamento aplicado a sistemas de geração de energia. Um estudo sobre supercapacitores é desenvolvido, abordando as principais características, fundamentos, classificação e modelagem desta forma de armazenamento de energia. As topologias convencionais de conversores CC-CC de fluxo de potência unidirecional e bidirecional são abordadas, destacando suas principais características de operação. O funcionamento do conversor CC-CC bidirecional intercalado com alto ganho de tensão operando em modo Buck e Boost é analisado, descrevendo as etapas de operação em cada modo. A definição dos parâmetros de projeto e os cálculos dos componentes são apresentados. A modelagem matemática é realizada em espaço de estados através de uma análise qualitativa das etapas de operação, visando a obtenção dos modelos que representam o comportamento dinâmico do conversor operando nos dois modos de operação. Para garantir o desempenho desejado, técnicas de controle PI e projeto de compensadores foram empregados, visando atender os critérios de projeto estabelecidos. Os resultados foram validados através de simulações computacionais no software PSIM, considerando um fluxo de potência de 1 kW, com tensão em 48 V no barramento CC (modo Buck) e 162 V no módulo de supercapacitores (modo Boost), operando a uma frequência de comutação de 500 kHz. O desempenho dos controladores é analisado para carga e descarga do supercapacitor, avaliando a resposta dinâmica e em regime permanente diante de perturbações e distúrbios no sistema.
Acesso aberto (Open Access)
Previsão a curto prazo de preço de energia utilizando modelo híbrido com sarimax e xgboost
(Universidade Federal do Pará, 2025-05-15) ROCHA, Cezar Augusto Figueiredo da; MONTEIRO, Suzane Cruz de Aquino; http://lattes.cnpq.br/7989335496626791; https://orcid.org/0000-0002-1679-3928; TOSTES, Maria Emília de Lima; http://lattes.cnpq.br/4197618044519148; ******; BEZERRA, Ubiratan Holanda; MONTEIRO, Flávia Pessoa; PONTE, Márcio José Moutinho; http://lattes.cnpq.br/6542769654042813; http://lattes.cnpq.br/3434022917410660; http://lattes.cnpq.br/4760076685971693; ******; ******; https://orcid.org/0000-0002-0724-3721
A previsão eficiente do preço de compra de energia elétrica a curto prazo é um desafio crucial, especialmente no cenário brasileiro, marcado pela alta volatilidade de preços e por um mercado energético dinâmico. As peculiaridades do setor elétrico nacional, como a dependência de fontes renováveis, variações climáticas sazonais e a crescente complexidade da integração de sistemas distribuídos, tornam essa tarefa ainda mais desafiadora. Grande parte dos métodos disponíveis foca na modelagem direta da série temporal, sem explorar plenamente a decomposição estrutural dos dados para aumentar a previsibilidade. Este trabalho propõe um modelo híbrido (SARIMAX-XGBoost) para previsão de curto prazo, combinando o modelo estatístico autorregressivo com médias móveis sazonais (SARIMAX) e o algoritmo de aprendizado extremo por reforço de gradiente (XGBoost). O SARIMAX captura componentes estruturais, como tendências, sazonalidade e efeitos de variáveis externas que estão intrínsecas no próprio histórico da variável alvo, enquanto o XGBoost modela resíduos e padrões complexos não explicados. A previsão final é obtida pela integração das saídas dos dois modelos. A validação foi realizada com dados reais do mercado brasileiro, abrangendo séries históricas de preços de energia elétrica. Os resultados experimentais mostram que o método proposto é eficaz em capturar a volatilidade do mercado, oferecendo previsões precisas e estáveis tanto em precisão quanto em estabilidade.