Este trabalho tem como objetivo analisar a composição setorial do consumo de energia elétrica incorporado às exportações brasileiras em cada área de concessão de distribuição. Para tanto, foi elaborada uma matriz de insumo-produto inter-regional e coeficientes setoriais de consumo de energia elétrica por área de concessão. Foi constatado que o consumo de energia elétrica incorporado às exportações é maior nos setores industriais e que a produção destinada à exportação é mais eletrointensiva que a produção destinada ao consumo interno em 37 das 58 áreas de concessão analisadas. / The objective of this dissertation is to analyze the sectorial composition of the electric energy consumption used in the production of exported goods and services in each electricity distribution concession area in Brazil. To accomplish this goal, an input-output matrix was elaborated, along with sectorial coefficients of electric energy intensity. The results indicate that the sector which consumes the most energy in their exports is the industrial sector. There was also an indication that Brazilian exports consume more electric energy throughout their productive structure than the production absorbed internally in 37 of the 58 electricity distribution concession areas.

O trabalho trata do projeto e do desenvolvimento de um processador de baixo consumo de potência, de forma simplificada, explorando técnicas de microarquitetura, para atingir menor consumo de potência. É apresentada uma sequência lógica de desenvolvimento, a partir de conceitos e estruturas básicas, até chegar a estruturas mais complexas e, por fim, mostrar a microarquitetura completa do processador. Esse novo modelo de processador é comparado com estudos prévios de três processadores, sendo o primeiro modelo síncrono, o segundo assíncrono e o terceiro uma versão melhorada do primeiro modelo, que inclui minimizações de registradores e circuitos. Uma nova metodologia de criação de padring de microcontroladores, baseada em reuso de informações de projetos anteriores, é apresentada. Essa nova metodologia foi criada para a rápida prototipagem e para diminuir possíveis erros na geração do código do padring. Comparações de resultados de consumo de potência e área são apresentadas para o processador desenvolvido e resultados obtidos com a nova metodologia de geração de padring também são apresentados. Para o processador, um modelo, no qual se utilizam múltiplos barramentos para minimizar o número de ciclos de máquina por instrução, é apresentado. Também foram ressaltadas estruturas que podem ser otimizadas e circuitos que podem ser reaproveitados para diminuir a quantidade de circuito necessário na implementação. Por fim, a nova implementação é comparada com os três modelos anteriores; os ganhos obtidos de desempenho com a implementação dessas estruturas foram de 18% que, convertidos em consumo de potência, representam economia de 13% em relação ao melhor caso dos processadores comparados. A tecnologia utilizada no desenvolvimento dos processadores foi CMOS 250nm da TSMC. / This work is a development and implementation of a low power processor in a simplified way, exploring microarchitecture techniques to achieve low power consumption. A logic sequence of design flow is presented, starting from basic concepts and circuit structures incrementing these concepts and structures to achieve a complex microarchitecture of a processor. A new methodology for microcontroller padring creations based in reuse of previous project information is presented. This new methodology was developed for fast prototyping and decreases the possible error in generation of microcontroler padring code creation. This new microarchitecture is compared with three previous processors, one is an original synchronous version, the second is an asynchronous version, and the third is based on the first model with register and circuit minimizations. Results of area and power consumption are compared with this new proposed architecture. The new model uses multiple buses with access timing tuned for different internal blocks. This timing tuning decrease the number of machine cycle necessary per instruction. In addition, it presents some macro block circuit partition and circuit reuse to minimize the circuit necessary for implementation. The gain obtained in performance with these new structures was 18%, converting to power consumption, it represent a decrease in 13% in relation with the best of three processor compared. The technology used in the development of these processors was CMOS 250nm from TSMC.

Atualmente, otimizar uma arquitetura ou um sistema de software não significa, necessariamente, aumentar o seu desempenho computacional. Devido a popularização de sistemas embutidos energizados por bateria, um item de grande importância a ser otimizado é o consumo de energia. De forma a obedecer às restrições de consumo, pesquisadores têm concentrado seus esforços na criação de ferramentas que possibilitam a modelagem, a otimização e a estimação do consumo de energia. Nos últimos anos, FPGAs têm apresentado um grande desenvolvimento nos quesitos densidade, velocidade e capacidade de armazenamento. Essas características tornaram possível a construção de sistemas complexos formados por um ou mais processadores soft-core. Esse tipo de processador permite uma personalização detalhada de suas características arquiteturais, possibilitando uma melhor adequação às restrições de tempo e espaço em um projeto. O objetivo deste trabalho é construir um estimador de potência para softwares que têm como alvo o processador soft-core Nios II da Altera, permitindo saber com antecedência quanta energia será consumida devido à execução de programas e aplicações de robótica móvel. O modelo implementado neste trabalho foi testado com vários benchmarks padronizados e os resultados obtidos provaram ser bastante adequados para estimar a energia consumida por um programa, obtendo erros de estimação máximos de 4,78% / Nowadays, optimization of hardware and software systems does not necessarily mean increasing their computational performance. Due to the popularization of battery-operated embedded systems, energy comsumption has become a very critical issue. Several tools have been created to model, optimize, and estimate energy consumption, allowing power constraints to be achieved. Lately, FPGAs have presented great advancements on density, speed and storage capacity. Such characteristics made possible the implementation of complex systems comprising one or more soft-core processors. This kind of processors allows detailed customization of its architectural features, enabling timinig, and area constraints of a design to be reached. The aim of this work is to build a power estimator to predict the energy comsumption of a software running on the Altera Nios II soft-core processor. The implemented estimation model presented on this dissertation has been tested with several standard benchmarks and the results obtained have proven to be suitable for estimating the energy consumption of a software with a maximum error of 4.78%

As bibliotecas públicas subordinadas à Secretaria Municipal de Cultura da cidade de São Paulo foram objeto de estudo desta pesquisa, que levantou e analisou os dados cadastrais das 60 bibliotecas, levantou e analisou os dados sobre iluminação natural, artificial e consumo de energia para este uso final de uma amostra de 15 bibliotecas e elaborou um projeto de retrofit para um caso. O levantamento dos dados cadastrais, dos dados sobre os sistemas de iluminação e consumo de energia foi realizado com o auxílio de fichas de campo desenvolvidas para sistematizar a coleta das informações durante as vistorias. Foram atualizadas as plantas de arquitetura, tabuladas as contas de energia e calculados os valores de consumo médio mensal, específico e desagregado, potência instalada, densidade de potência da iluminação e despesa com energia elétrica de 15 bibliotecas selecionadas como amostra do universo. Como um diagnóstico preliminar desta amostra, observou-se o predomínio de equipamentos ineficientes no sistema de iluminação artificial e o uso final em iluminação representou o maior percentual no consumo total de energia elétrica das bibliotecas. Para a elaboração do projeto de retrofit foi escolhida a biblioteca que apresentou o maior percentual de consumo desagregado em iluminação dentre os casos estudados e, para tanto, foi atualizado o levantamento energético e as análises sobre iluminação natural e artificial foram aprofundadas por meio de medições e simulações computacionais. As principais diretrizes que nortearam o desenvolvimento deste projeto foram a utilização de um sistema de iluminação artificial complementar à luz natural, a adequação dos valores de iluminância às necessidades visuais de cada ambiente e a adoção de equipamentos eficientes. A utilização de um sistema de iluminação artificial composto por equipamentos tecnologicamente eficientes possibilita a diminuição no consumo de energia numa edificação, sendo que reduções significativas podem ser alcançadas quando tal sistema for usado de maneira complementar à luz natural e com acionamento automático. Diante do repertório construído, foram definidas algumas diretrizes para o melhor aproveitamento da luz natural e redução do uso da iluminação artificial. / The public libraries controlled by São Paulo City Culture Bureau were the target of this survey, which raised and analysed registered data from 60 libraries, raised and analysed natural and artificial lighting data and the energy consumption for this latter purpose out of a sample of 15 libraries and prepared a retrofit project for one case. Raising registered data, lighting system data and energy consumption was carried out by using survey cards developed to systematise the data collection during the research. Architectural plans were updated, the energy bills were listed and calculated were the average monthly consumption values, specific and disaggregated, installed power, density of lighting power and electric energy expenditure of 15 selected libraries as a universe sample. As a preliminary diagnosis of such sample, we observed the predominance of inefficient equipments in the artificial lighting system and the final lighting use represented the major percentage of the libraries overall electric consumption. In order to prepare the retrofit project, we chose the library presenting the major percentage of disaggregated lighting consumption amongst all studied cases and, to such, we updated the energy survey and the analysis of natural and artificial lighting was deepened by means of measurements and computer simulation. The main principles guiding the development of this project were the application of an artificial lighting system complementary to daylighting, the adequacy of illuminance values to the visual needs of each room and the adoption of efficient equipments. The application of an artificial lighting system composed of technologically efficient equipments allows the reduction in the energy consumption in a building, being such reduction significant and achievable when that system is used in a complementary way with daylighting and with automatic operation. Before this so constructed repertory, we defined some guidelines for best daylighting utilization and reduction of the artificial lighting use.

O trabalho desenvolvido nesta dissertação busca um melhor entendimento da tecnologia de partida elétrica de motores aeronáuticos em corrente alternada como alternativa interessante e mais eficiente que os arranques-geradores com escovas e os sistemas pneumáticos, além de possuir aderência natural à filosofia "More Electric Airplane" (MEA). Como base para os cálculos para o dimensionamento do sistema de partida elétrica sem escovas identificou-se as curvas de torque do arranque-gerador e do motor de propulsão, e, a relação da rotação das máquinas com o tempo de partida. O equacionamento proposto visou obter uma estimativa da energia que seria demandada pela fonte de energia elétrica; no caso, baterias. A partir da demanda de energia calculada, analisaram-se as opções de bateria disponíveis para o atendimento do sistema e, com isso, identificaram-se limitações das opções disponíveis para o atendimento da demanda dos aviões analisados, quatro aeronaves com categorias distintas de motor. Analogamente, encontraram-se limitações para futuros desenvolvimentos de baterias no que diz respeito ao peso, volume e custo. O resultado principal do trabalho estabeleceu a criticalidade do uso de baterias para a partida elétrica em corrente alternada de motores aeronáuticos de acordo com a classe de tração.

O conforto térmico dentro da sala de embarque B, saguão e extit{check-in} do Aeroporto Internacional Tancredo Neves - Confins/Belo Horizonte foi avaliado neste trabalho. Os parâmetros utilizados neste estudo foram as cargas térmicas geradas pela radiação solar, ocupantes e equipamentos relativos ao processamento de passageiros, por meio de medições de temperatura e umidade relativa do ar nos componentes descritos a cima, e de temperatura e umidade do ar externa em um período de 104 dias. As estimativas mostram que o calor gerado pela radiação solar é a carga térmica mais significativa. Entretanto, esta é adequadamente dissipada, visto que menos de 10\% desta chega às áreas estudadas. Este fato evidencia a relevância de um projeto coerente com a tipologia da edificação, com o clima local, seu impacto na qualidade do conforto térmico oferecido aos usuários, e no consumo energético por parte do sistema de ar condicionado do aeroporto.

Este trabalho trata de estudar ganhos na eficiência energética de uma empresa de grande porte no ramo de produção de celulose e papel. Tendo energia elétrica gerada como um subproduto do processo, bem como a produção de vapor superaquecido no decorrer do processo, conclui-se que há desperdício devido ao excesso de oferta em relação à demanda. Dá-se uma visão geral do processo produtivo e avalia-se a importância das fontes energéticas utilizadas na transformação da madeira em celulose seca ou papel. A partir da visão geral da produção de celulose e papel, com todos os seus requisitos e necessidades envolvidas, demonstra-se como a melhoria dos processos produtivos (usando a tecnologia hoje disponível), e como o melhor aproveitamento das fontes energéticas já envolvidas no processo produtivo, possibilitam atingir resultados que representem uma economia nos gastos com energia. A retirada de operação de uma das caldeiras auxiliar proporcionou uma economia de 4400 m3/h de gás natural. Mostra-se que, com a mesma capacidade produtiva, é possível reduzir o consumo de energia, seja ela elétrica ou térmica, melhorando a eficiência energética.

O setor industrial tem sido apontado como um dos principais responsáveis pelas emissões de gases de efeito estufa. O setor vem buscando diminuir seu consumo energético devido aos custos crescentes, bem como pela pressão do governo para reduzir as emissões decorrentes de seus processos. Embora diversas indústrias venham promovendo melhoria em seus processos, elas não possuem um instrumento que possa ser utilizado para posicionar o desempenho do seu consumo energético em relação a indicadores de eficiência. Desta forma, elas não podem informar ao mercado, a sociedade e ao governo qual o grau de eficiência em que se encontram seus processos. Dentro da pesquisa realizada neste estudo, não foi encontrado um método para classificar, de forma qualitativa e quantitativa, as empresas em relação ao desempenho energético. Este estudo apresenta uma proposta de método para classificar as indústrias em relação ao desempenho energético de seus processos posicionando essas indústrias dentro de classes que indicam o grau de eficiência em que se encontram. O método propõe que as indústrias sejam classificadas em 5 classes definidas de A até E, acompanhando a classificação do programa Procel, devido ao grande conhecimento por parte da população e sua fácil associação do conceito de que algo definido como Classe A é o mais eficiente energeticamente. O estudo se baseia no método ELECTRE TRI para realizar a classificação e nos dados de Balanços Energéticos Globais de indústrias do setor siderúrgico. O resultado da classificação do método proposto permite ainda que sejam identificados quais processos precisam ser melhorados para que a indústria alcance outro nível de classificação.

Os veículos aéreos não-tripulados, especialmente os quadrirotores, estão conquistando crescente notoriedade e importância tanto em aplicações civis quanto militares. No entanto, este tipo de aeronave é instável em malha aberta, sub-atuado e sujeito a restrições nos atuadores, o que dificulta o projeto de controladores. Ademais, há uma crescente necessidade em aumentar a confiabilidade e autonomia do voo destes veículos. Estes requisitos exigem uma correta especificação e monitoramento da bateria da aeronave, que tipicamente é superdimensionada devido às dificuldades de prever a demanda e a oferta energética, especialmente na presença de falhas e perturbações. Baseado nestas dificuldades, o presente trabalho apresenta um sistema de gerenciamento do voo de quadrirotores tolerante a falhas, sujeito a restrições energéticas. Este sistema é responsável pelas principais rotinas de controle do voo, e gerenciamentos da missão e falhas. Especificamente, é analisado o problema de controle integrado a algoritmos de diagnóstico e prognóstico de falhas, em um contexto de otimização multiobjetivo. Alguns destes objetivos são: precisão no rastreamento, minimização da distância total percorrida e elevada confiabilidade para a execução da missão. A solução proposta envolve o uso de um controlador preditivo multimodelo integrado a um filtro estocástico híbrido de múltiplos modelos interativos, para as rotinas de controle e diagnóstico de falhas durante o voo do quadrirotor. Ademais, no momento em que este diagnóstico detecta um distúrbio, é ativado um sistema de prognóstico, constituído de um filtro de partículas, a fim de estimar quais as possíveis consequências deste evento atípico sobre a missão da aeronave. Por fim, baseado nas características deste distúrbio e na disponibilidade energética, um módulo de supervisão decide sobre a necessidade de reconfigurar o controlador e/ou replanejar a missão. Os resultados demonstraram a viabilidade da solução proposta à custa de um acréscimo na carga computacional. No entanto, esta desvantagem pode ter baixo impacto devido ao desenvolvimento de novos computadores de bordo e algoritmos mais eficientes.

A eficiência energética nos processos de usinagem e nos sistemas de manufatura flexíveis (FMS) em usinagem é essencial para aumentar a competitividade das empresas. Esse tema não está apenas diretamente ligado à era da sustentabilidade, mas também a procedimentos que possibilitam grande redução de custos. Atualmente, a sustentabilidade não se refere somente à área ambiental ou a utilizar os recursos disponíveis com consumo consciente, mas também está ligada à sobrevivência da empresa em um mercado globalizado e competitivo. A sobrevivência de uma empresa aumenta pela diminuição de seus custos energéticos, que já são maiores que o custo de manutenção da ferramenta de corte no setor metalomecânico de usinagem. Na era da sustentabilidade, uma forma de avaliar se a empresa é sustentável é pela sua política de eficiência energética. A norma ABNT/ISO 50001, que trata do assunto de eficiência energética, orienta a empresa a cumprir vários requisitos, entre os quais, a necessidade de indicadores para avaliá-la e de um método para aumentá-la. A norma, porém, não informa quais são esse indicador e método. Para suprir essa lacuna, possibilitando que empresas tenham maior eficiência energética e se tornem mais competitivas, essa tese apresenta um método sistemático para avaliar e aumentar a eficiência energética em sistemas flexíveis de manufatura discreta em usinagem. Esse método baseia-se na avaliação de FMS pela eficiência da produção, do processo e redução de custeio que são avaliações complementares, e um método de aumento da eficiência energética em equipamentos e outro em processo de usinagem. O método foi aplicado em 3 FMS em usinagem em uma indústria automotiva, que resultou na redução de 10% do consumo de energia elétrica nos seis primeiros meses e mais 10% no ano posterior. Nesse período da aplicação do método, foi possível identificar as maiores perdas em energia elétrica no FMS e, posteriormente, criar mais de 250 ações de aumento da eficiência energética em energia elétrica. Assim, todos os estudos feitos e apresentados nesta tese foram aplicados aos equipamentos e processos em sistemas flexíveis de manufatura em uma indústria automotiva. Como resultado da aplicação do método da tese desenvolvido na fábrica, a equipe que o aplicou recebeu inclusive um prêmio mundial de inovação em gestão de meio ambiente da Renault, Palmarès ICP Monde 2014 - Maîtrise de l'Environnement. Outro resultado da tese, com a aplicação da metodologia desenvolvida, foi a criação de uma patente FR14-60338, depositada inicialmente na França.