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Uma metodologia para gestão da eficiência energética de centrais de cogeração a biomassa: aplicação ao bagaço de cana. / A methodology for energy efficiency management of biomass cogeneration plants: application to sugarcane bagasse.

Paro, André de Carvalho 09 August 2011 (has links)
Em função do crescimento populacional e econômico brasileiro, o sistema elétrico nacional está sempre em modificação a fim de atender às necessidades do país. Na última década, ganhou destaque o aumento da geração termoelétrica na matriz elétrica nacional, primeiro proveniente do gás natural, e mais recentemente de fontes renováveis, como a cogeração termoelétrica proveniente do bagaço de cana. Em virtude desta realidade, é importante que, frente ao volume significativo e crescente de centrais de cogeração no país, seja pensada uma forma de administrar esta parcela da geração de maneira a se aprimorar de forma constante o desempenho destes sistemas. No entanto, verifica-se que os programas de eficiência energética no Brasil e no mundo estão geralmente associados aos usos finais de energia elétrica e praticamente inexiste uma ação estruturada de gestão da eficiência nas transformações energéticas para geração de eletricidade ao longo de sua operação. Portanto, este trabalho tem como objetivo, propor uma metodologia de gestão continuada da eficiência energética de centrais de cogeração a biomassa que operam em ciclo Rankine no Brasil. A metodologia está baseada no ciclo de melhoria contínua da qualidade, conhecido como PDCA. São estabelecidas as etapas para implementação da metodologia: enquadramento, cálculo, medição, verificação e ação. O parâmetro escolhido para cálculo e medição na metodologia é o fator de utilização de energia (FUE). A implementação da metodologia permite passar por cada fase do ciclo PDCA: planejamento, execução, verificação e ação. O ciclo Rankine foi o escolhido para o desenvolvimento do modelo de aplicação por representar a totalidade das centrais de cogeração a biomassa no Brasil. É apresentado um estudo de caso no qual a metodologia foi aplicada a duas centrais de cogeração enquadradas em classes semelhantes. Os resultados demonstram a validade da metodologia para o propósito de implementar um sistema de gestão continuada da eficiência energética global em centrais de cogeração a biomassa. São por fim recomendadas as ações de melhoria decorrentes da aplicação do ciclo nas centrais, e recomendações de desenvolvimento futuro complementares a este trabalho. / Due to the Brazilian population and economic growth, the national grid is in continuous change in order to meet the country needs. During the last decade, the highlights are the thermoelectric generation expansion, first by natural gas plants growth and recently by alternative renewable cogeneration sugarcane bagasse plants. Due to this situation, face to the significant growing number of biomass cogeneration plants in Brazil, it is important to think a way to manage this electric generation portion in order to have a continuous improvement of its performance. However, it is noticed that the energy efficiency policies either in Brazil or worldwide are usually connected to end uses of electricity and actually there is not any structured action towards the energy efficiency management for electricity generation along operation. Thus, this work proposes a methodology for energy efficiency management in Rankine cycle operated biomass cogeneration plants in Brazil. The methodology is based on the so called PDCA continual improvement cycle. The steps for implementation of the methodology: classification, calculation, measurement, verification and action, are established. The energy utilization factor (EUF) was chosen for calculation and measurement in the methodology. The implementation of it permits to pass through each phase of PDCA cycle: plan, do, check and act. The Rankine cycle was chosen for the application model development because it represents 100% of biomass cogeneration commercial plants operating in Brazil. A application of the methodology for two cogeneration plants with the same class is presented in the study case. The results show the validity of the application of the proposed methodology for establishment of an overall energy efficiency management system in biomass cogeneration plants. Improvement actions are recommended as results from the application of the cycle. Further development recommendations for this work are also presented.
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Metodologia para aplicação de automação em equipamentos industriais hidráulicos de grande porte para melhoria da eficiência energética e ganhos de sustentabilidade. / Methodology for application of automation in large-scale hydraulic equipment for energy efficiency and sustainability gains.

Sortino, Guilherme Francis Fagundes 08 February 2018 (has links)
Este Trabalho de pesquisa de doutorado apresenta o desenvolvimento e a aplicação da MAAMEES - Metodologia para Aplicação em Equipamentos Industriais Hidráulicos de Grande Porte para Melhoria da Eficiência Energética e Ganhos de Sustentabilidade. A tese parte do contexto experimentado pelo mundo corporativo e por toda a sociedade, ao longo das últimas décadas, em que, ao lado de transformações tecnológicas de grande impacto, a sociedade viu aumentar a preocupação com o meio ambiente e com a limitação dos recursos naturais e fatores de produção. Conceitos como o de \"sustentabilidade\" e o de \"desenvolvimento sustentável\", vem se consolidando enquanto empresas de variados portes e setores aderiam a uma postura de maior respeito aos ecossistemas e, sobretudo, de maior respeito aos seres humanos, sejam eles seus clientes e colaboradores ou membros de comunidades nem sempre relacionadas às suas cadeias de produção e de valor. Nos últimos anos, cristalizou-se também o modelo da Ecoeconomia, em que o processo decisório empresarial, governamental e das instituições sociais passa a ser moldado pela preocupação com a limitação dos fatores de produção e pela busca de garantias de que as gerações atuais e futuras tenham sua sobrevivência e qualidade de vida asseguradas. Nesse novo contexto, eficiência energética e o uso responsável de recursos operacionais, incluindo equipamentos, materiais e serviços humanos, revelam-se como princípios a nortear as decisões executivas e esta tese procura demonstrar que o uso da TA e da TI em equipamentos industriais de grande porte pode resultar em ganhos energéticos que representam não apenas redução de custos para as empresas, com impactos em sua competitividade, mas, sobretudo, uma importante contribuição ambiental, impactando na sustentabilidade com benefícios para toda a sociedade. A tese apresenta os fundamentos da MAAMEES e sustenta suas conclusões com análises práticas realizadas em equipamentos industriais, onde o estudo da sua aplicação na automação de prensas hidráulicas mostrou que podem ocorrer economia energética e redução de custos operacionais, com a empresa elevando sua contribuição para um meio ambiente mais equilibrado. / This PhD research paper presents the development and application of MAAMEES Methodology for Application in Large-Scale Hydraulic Industrial Equipment for Enhancement of Energy Efficiency and Sustainability Gains. The thesis is part of the context experienced by the corporate world and society throughout the last decades, in which, alongside technological transformations of great impact, society has increased concern about the environment and the limitation of natural resources and factors of production. Concepts such as \"sustainability\" and \"sustainable development\" have been consolidating as companies of various sizes and sectors have adhered to a position of greater respect for ecosystems and, above all, greater respect for human beings, whether they are their clients or employees or members of communities not always related to their production and value chains. In recent years, the Ecoeconomics model has crystallized, in which the decision-making process of business, government, and social institutions is shaped by the concern with the limitation of factors of production and the search for guarantees that the present and future generations have their survival and quality of life assured. In this new context, energy efficiency and the responsible use of operational resources, including human equipment, materials and services, are the guiding principles for executive decisions and this thesis seeks to demonstrate that the use of AT and IT in large industrial equipment can result in energy gains that represent not only a reduction of costs for companies, but also an important environmental contribution, impacting sustainability with benefits for the whole society. The thesis presents the fundamentals of MAAMEES and supports its conclusions with practical analyzes carried out in industrial equipment, where the study of its application in the automation of hydraulic presses has shown that energy savings and reduction of operational costs can occur, with the company increasing its contribution to a more balanced and sustainable environment.
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Eficiência energética industrial: um modelo de governança de energia para a indústria sob requisitos de sustentabilidade / Industrial energy efficiency: a model for energy governance to the industry under sustainability requirements.

Godoi, José Maria Alves 21 January 2011 (has links)
As condições de vida na terra estão sendo alteradas de forma ainda desconhecida pelo homem. A eficiência energética é apontada como uma das estratégias de mitigação das mudanças climáticas e melhoria da qualidade de vida. De todos os setores de atividade, a indústria é o maior usuário de energia. Assim, este trabalho focaliza a eficiência energética industrial; trata da questão energia e sustentabilidade, e dos respectivos custos; da evolução dos programas de racionalização de energia e do seu marco regulatório no Brasil, dentre outras forças de mercado, como as resultantes da estrutura competitiva, etc. Finalmente, o trabalho define a gestão da energia com seus instrumentos de controle e, baseado na concepção universal de governança e na governança corporativa, propõe um modelo de governança de energia para a indústria sob requisitos de sustentabilidade. / Life conditions on Earth are being changed by ways still unknown to man. Energy efficiency is one of the strategies to mitigate climate change and to improve quality of life. As manufacturing is the greatest energy user, this work studies industrial energy efficiency, examines the energy and sustainability issue, its costs, the evolution of the regulatory framework, the development of energy rationalizing programs and other relevant market forces in Brazil, as those resulting from the competitive dynamic etc. Finally, the work defines energy management, its control instruments and, based on corporate governance concepts, proposes an energy governance model for manufacturing under sustainability requirements.
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Estudo do consumo de energia elétrica em máquinas-ferramentas / Assessment of energy consumption in machine tools

Pelegrino, Danilo Henrique 21 June 2018 (has links)
Para lidar com o aumento dos custos de energia nos sistemas de produção e ações para minimizar impactos ambientais relacionados à geração de eletricidade através de combustíveis fósseis, o tema \"consumo de energia\" tornou-se um dos mais discutidos na indústria nos últimos anos (LI, 2015). Portanto, a redução do consumo de energia elétrica nos processos de fabricação é assunto fundamental para o segmento industrial nos dias atuais. Tal ação requer conhecimento sobre as demandas de energia de máquinas e todos os equipamentos envolvidos em um processo. Reduzir o consumo de energia nos processos de usinagem pode melhorar significativamente a produção de um modo sustentável (SCHUDELEIT; ZÜST; WEGENER, 2017). Para diminuir a demanda energética em processos de usinagem particularmente em máquinas-ferramentas (MFs), dados de consumo de energia devem ser obtidos para ajudar no planejamento de processos e também contribuir para melhorar a eficiência energética da máquina como um todo. Além disso, para atender à crescente demanda do mercado por máquinas mais eficientes e a competitividade global no setor de manufatura, fabricantes de MFs estão enfrentando grandes desafios para melhorar a produtividade e reduzir o consumo de energia (BEN JDIDIA et al., 2018). Considerando o aumento do preço da energia e a sustentabilidade industrial, o presente trabalho apresenta um estudo detalhado do consumo de energia em um centro de torneamento e sugere estratégias para reduzir o consumo de energia nas MFs. Os resultados obtidos, até agora, indicam que adaptar o comportamento operacional das MFs por meio de modos de operação inteligentes, adaptando a demanda de energia aos requisitos do processo específico parece ser um bom procedimento para reduzir o consumo de energia, tornando os processos e máquinas mais eficientes, melhorando assim a sustentabilidade dos processos de usinagem. / To deal with rising energy costs in production system and significant demands for minimizing environmental impacts related to the electricity generation using fossil fuels, the theme \"energy consumption\" has become one of the most discussed topics in the manufacturing industry in recent years (LI, 2015). Therefore, the reduction of energy consumption in manufacturing processes is a fundamental issue for the industrial segment nowadays. Such subject requires knowledge about the energy requirements from machines and all the involved equipment. Reducing energy consumption in machining processes can significantly improve sustainability in manufacturing (SCHUDELEIT; ZÜST; WEGENER, 2017). To reduce energy demand in machining processes, particularly in machine tools (MTs), energy consumption data must be obtained to help process-planning and contribute to improve machine efficiency. Moreover, to meet growing market demand for more efficient machines and global competitiveness in the manufacturing sector, MTs manufacturers are facing major challenges to improve productivity and reduce energy consumption (BEN JDIDIA et al., 2018). Considering the increasing energy requirements and industrial sustainability, the present research presents a comprehensive study of energy consumption in a Two-spindle Turning center and suggests strategies to reduce energy consumption in MTs as a whole. The results obtained, so far, indicates that optimizing the operational behavior of MTs through smart operation modes by adapting the power demand to the current production requirements seems to be a good procedure to reduce the energy consumption, making the processes and machines more efficient as well as improving environmental performance of machining processes.
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Avaliação do consumo de energia elétrica do setor residencial brasileiro: propostas de ações governamentais para o aumento de sua eficiência / An evaluation of electric energy consumption in the Brazilian residential sector: a set of governmental proposals in order to increase its efficiency

Oliveira, Mário Henrique da Fonseca 05 August 2014 (has links)
Com o desenvolvimento sócio-econômico brasileiro nos últimos vinte anos, a população tem maior acesso a bens de consumo fazendo com que a eletricidade consumida apresente crescimento acelerado, resultando na necessidade de altos investimentos em geração e transmissão de energia elétrica. Em contrapartida, as instituições governamentais responsáveis pelo consumo de energia têm tomado ações de baixa representatividade para o aumento da eficiência energética dos eletrodomésticos mais impactantes, o que reduziria a necessidade em investimentos. O trabalho identifica quais itens têm maior influência no consumo de energia elétrica no setor residencial e quais tecnologias ao redor do mundo podem ser utilizadas para reduzir seu consumo. Por meio de modelos baseados em econometria, a necessidade do consumo de eletricidade residencial brasileira é projetada até o ano de 2030 e avaliam-se quais resultados poderão ser obtidos caso, por meio de isenção tributária, o uso de tecnologias mais eficientes seja incentivado ao longo dos anos. Por meio de uma avaliação econômico-financeira, analisa-se quais seriam os impactos da diminuição em arrecadação do Estado pela redução dos impostos junto à redução da necessidade de investimentos em geração e transmissão de energia. Por fim, um conjunto de ações governamentais são propostas para que o país consiga manter, de forma sustentável, uma política com maior atuação na eficiência energética no setor residencial. / Regarding the economic and social development in Brazil in the latest twenty years, the population access to consumer goods and electricity has been increasing in an accelerated way, resulting on the necessity of high investments in energy generation and transmission. Nevertheless, the government institutions responsible for the energy consumption have taken actions with low representativeness to increase the efficiency of home appliances with more impact. The present work identifies which items present more influence on electricity consumption in the residential sector and which technologies, all over the world, can be used to reduce its consumption. By the use of econometric models, the energy consumption has been projected until 2030 and also which results shall be achieved in case of the government incentivizes the use of more efficient technologies by tax reductions. By the use of a financial and economic evaluation, the impacts of the lower incomes to the government, due to tax reductions, have been compared against the reduction of the necessity of investments on energy generation and transmission. Lastly, a set of governmental actions have been proposed in order to handle the country to a sustainable police, with higher energy efficiency for the residential sector.
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Aquecimento solar de água: metodologia de avaliação da incerteza na medição do desempenho térmico de coletores solares planos utilizando simulador artificial de radiação solar. / Solar water heating: methodology for uncertainty evaluation of solar thermal collectors performance using a solar simulator.

Sowmy, Daniel Setrak 30 August 2013 (has links)
Este trabalho apresenta uma metodologia de avaliação da incerteza associada à medição do desempenho térmico de coletores solares térmicos, utilizados em aquecedores de água residenciais. A determinação desta grandeza tem influência direta na estimativa da fração solar obtida pelo sistema, e consequentemente no tempo de retorno sobre o investimento do mesmo. Coletores solares planos, construídos a partir de perfis de alumínio, com absorvedores metálicos, pintura preta não seletiva, tubulação interna de cobre, cobertura de vidro simples e isolante térmico na parte traseira, foram ensaiados individualmente em laboratório para determinação do seu desempenho. O procedimento adotado foi o indoor, onde os ensaios são realizados sob um simulador artificial de radiação solar, e envolveu a configuração da câmara de testes, estabilização das variáveis ambientais, ensaios das amostras, cálculo do desempenho térmico e estimativa da sua incerteza associada. Esta última levou em consideração as contribuições da instrumentação empregada, da estabilidade temporal das condições de contorno para realização das medições e do método estatístico utilizado na determinação da curva de desempenho térmico do coletor. Ao final do estudo foram ponderados os limites aceitos pelo programa de etiquetagem brasileiro de coletores em comparação com os resultados obtidos. / This work presents a methodology for assessing the thermal performance uncertainty of solar collectors used in residential water heaters. The uncertainty has a direct influence on the solar fraction prediction and consequently on its payback time. Flat solar collectors, built in aluminum frames, metallic absorber with non-selective black paint, copper pipes, single glass cover and thermal insulation on the back, were tested individually at the laboratory to measure their performance. The test procedure was the indoor, performed on an artificial solar simulator, and included the test chamber set-up, environmental variables control, sample testing, thermal performance calculating and its uncertainty estimate. The latter considered the instrumentation, temporal stability of variables and the statistical method used on the collectors thermal performance curve fitting. The study also compared the results obtained with the performance limits accepted by the Brazilian collector labeling program.
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Uma avaliação do desempenho de motores elétricos de indução trifásicos comercializados no Brasil entre 1945-2016 e o impacto da legislação brasileira / A Performance Evaluation of Three Phase Induction Electric Motors sold in Brazil between 1945 - 2016 and the Impact of Brazilian Legislation

Souza, Danilo Ferreira de 09 May 2018 (has links)
O motor de indução trifásico foi o elemento principal de aumento de produtividade na segunda revolução industrial no final do século XIX na Europa e nos Estados Unidos. Atualmente, em termos mundiais, é a principal carga nos sistemas elétricos, chegando a atingir mais de 65% do consumo no Brasil. Durante o século XX, os motores elétricos sofreram intensos processos de inovações tecnológicas que possibilitaram significativos ganhos de rendimento. Assim, inicialmente, esta dissertação analisa o rendimento de 419 motores elétricos com potência mecânica de 5 CV, 50 CV e 200 CV, de fabricação nacional ou importados, ensaiados entre 1945 e 2016, possuindo velocidades correspondentes de 2 a 8 polos e alimentados em baixa tensão, na frequência de 60 Hz, onde foi possível verificar ganhos acumulados de rendimento, em alguns casos, acima de 10% no referido período. A legislação brasileira para o desempenho de motores elétricos teve papel importante no ganho de rendimento dos últimos anos. Neste sentido, em sequência, o trabalho avaliou o impacto do Decreto Presidencial nº 4.508 de 11 de dezembro de 2002, sendo o primeiro documento nacional a estabelecer o rendimento mínimo dos motores elétricos trifásicos de indução com rotor em gaiola de esquilo. Posteriormente, a Portaria nº 553/2005 avançou nas exigências para os níveis de rendimento e, recentemente, a Portaria nº 1/2017 eleva o patamar mínimo de rendimento. Em relação a essas três legislações, foi analisado o comportamento do rendimento de 435 motores ensaiados entre 2015 e 2016, com potências entre 1 CV e 250 CV para as 4 velocidades normatizadas. Todos os dados foram coletados, por meio de ensaios, no Laboratório de Máquinas Elétricas do Instituto de Energia e Ambiente da Universidade de São Paulo, o qual disponibilizou os resultados para esta pesquisa, de maneira que esta dissertação apresenta dados medidos. Os resultados desta dissertação fornecem subsídios para a comparação dos padrões de rendimento dos motores elétricos comercializados no Brasil, bem como na análise das mudanças que uma decisão política pode provocar. / The three-phase induction motor was the main element of increased productivity in the second industrial revolution in the late nineteenth century in Europe and the United States. Currently, in world terms, it is the main load in the electrical systems, reaching up to 65% of the consumption in Brazil. During the 20th century, electric motors underwent intense processes of technological innovations that allowed significant gains in efficiency. Thus, initially, this dissertation analyzes the performance of 419 electric motors with mechanical power of 5 HP, 50 HP and 200 HP, of national manufacture or imported, tested between 1945 and 2016, having corresponding speeds of 2 to 8 poles and fed in low voltage, in the frequency of 60 Hz, where it was possible to verify accumulated gains in efficiency, in some cases, above 10% in said period. The Brazilian legislation for the performance of electric motors played an important role in the income gain of the last years. In this sense, in sequence, the work evaluated the impact of the Presidential Decree No. 4,508 of December 11, 2002, being the first national document to establish the minimum performance of three-phase induction electric motors with a rotor in the squirrel cage. Subsequently, Ordinance No. 553/2005 advanced the requirements for performance levels, and recently Ordinance No. 1/2017 has raised the minimum level of performance. In relation to these three legislations, the measured performance behavior of 435 motors tested between 2015 and 2016, with powers between 1 HP and 250 HP for the 4 regulated speeds was analyzed. All data were collected by means of tests in the Laboratory of Electrical Machines of the Institute of Energy and Environment of the University of São Paulo, which provided the results for this research, so that this dissertation presents measured data. The results of this dissertation provide subsidies for the comparison of the performance standards of commercial electric motors in Brazil, as well as the analysis of the changes that a political decision can cause.
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O abastecimento através das águas subterrâneas: os impactos no sistema elétrico brasileiro e avaliação de cenários para desenvolvimento sustentável. / The groundwater supply: the impacts in the energy sector in the brazilian and evaluation of scenarios for sustainable development.

Carvalho, Débora dos Santos 30 November 2017 (has links)
O estudo visa investigar os impactos do abastecimento por águas subterrâneas no setor energético brasileiro, as dinâmicas das tomadas de decisões no gerenciamento hídrico e gerenciamento energético brasileiro, e apontar onde as ações para a sustentabilidade no bombeamento de águas subterrâneas devem ser tomadas. A geração, consumo e gestão de energia interagem de muitas formas com os recursos hídricos, contudo o gerenciamento das águas superficiais difere do gerenciamento das águas subterrâneas. Cerca de 2,6% do consumo energético brasileiro é utilizado para abastecimento por águas subterrâneas. Ações para eficiência energética neste setor podem trazer economia de energia. / The study aims to investigate the impacts of groundwater supply in the Brazilian energy sector, the dynamics of decision making in water management and Brazilian energy management, and to point out where actions for sustainability in pumping groundwater must be taken. Power generation, consumption and management interact in many ways with water resources, yet surface water management differs from groundwater management. About 2.6% of Brazilian energy consumption is used for groundwater supply. Actions for energy efficiency in this sector can bring energy savings.
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A gestão de energia elétrica na indústria - seu suprimento e uso eficiente. / The electrical energy management in the industry - its supply and effective utilization.

Tonim, Gilberto 18 September 2009 (has links)
O crescente valor pago pela fatura de energia elétrica sucedendo um período de indisponibilidade quando do racionamento em 2001, concomitantemente com as novas regulamentações do setor elétrico, fizeram com que algumas indústrias buscassem melhor entender o negócio energia elétrica de forma a se precaver de um possível novo racionamento. As indústrias foram em busca de preços mais atrativos, objetivando garantir seu processo produtivo com competitividade. O setor elétrico buscou estimular o investimento privado e o crescimento sustentável do mercado de energia elétrica no Brasil, e também incentivar o usuário final a melhor fazer a gestão dos gastos e consumos de energia elétrica através de novas regulamentações, incentivos à eficiência energética, acelerando a competitividade nos preços de energia elétrica, entre outras ações. Este trabalho apresenta um resumo dos fatos relevantes que ocorreram no setor elétrico brasileiro e cita os principais impactos ocorridos na indústria, a transformação do consumidor em cliente, ou seja, de mero pagador de fatura ao responsável pela escolha do fornecedor e o atual gestor do gasto e do consumo de energia em sua indústria. Esta dissertação propõe um modelo de gestão de energia elétrica baseado em um caso de sucesso ocorrido numa grande indústria de alimentos do Brasil, apresentando os resultados obtidos. / The increasing amount paid for the electricity energy invoice after the period of unavailability on the occasion of the energy rationing in 2001, concurrently with the new regulations of the energy sector, have made some industries pursue a better understanding of the energy business in order to avoid a possible new energy rationing. The companies have also been searching for more attractive prices, aiming at ensuring competitiveness in their production process. The electrical energy sector has sought to stimulate private investment and sustainable growth of the energy market in Brazil, apart from providing incentive for the end user in terms of improving their expenditures and energy consumption management through new regulations and incentives for energy efficiency, accelerating the competitiveness of energy price, among other actions. The contents of this dissertation present a summary of relevant facts that occurred in the Brazilian electricity sector. Moreover, they cite the major impacts on the industry, the transformation of consumers into customers, i.e. from a mere bill payer to a customer who is responsible for choosing the energy provider, also becoming the current expenditure and energy consumption manager of their own company. This dissertation proposes a model of energy management based on a successful case occurred in a major food processing industry in Brazil, presenting the results.
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Opportunistic Routing in Multihop Wireless Networks: Capacity, Energy Efficiency, and Security

Zeng, Kai 24 July 2008 (has links)
"Opportunistic routing (OR) takes advantages of the spatial diversity and broadcast nature of wireless networks to combat the time-varying links by involving multiple neighboring nodes (forwarding candidates) for each packet relay. This dissertation studies the properties, energy efficiency, capacity, throughput, protocol design and security issues about OR in multihop wireless networks. Firstly, we study geographic opportunistic routing (GOR), a variant of OR which makes use of nodes' location information. We identify and prove three important properties of GOR. The first one is on prioritizing the forwarding candidates according to their geographic advancements to the destination. The second one is on choosing the forwarding candidates based on their advancements and link qualities in order to maximize the expected packet advancement (EPA) with different number of forwarding candidates. The third one is on the concavity of the maximum EPA in respect to the number of forwarding candidates. We further propose a local metric, EPA per unit energy consumption, to tradeoff the routing performance and energy efficiency for GOR. Leveraging the proved properties of GOR, we propose two efficient algorithms to select and prioritize forwarding candidates to maximize the local metric. Secondly, capacity is a fundamental issue in multihop wireless networks. We propose a framework to compute the end-to-end throughput bound or capacity of OR in single/multirate systems given OR strategies (candidate selection and prioritization). Taking into account wireless interference and unique properties of OR, we propose a new method of constructing transmission conflict graphs, and we introduce the concept of concurrent transmission sets to allow the proper formulation of the maximum end-to-end throughput problem as a maximum-flow linear programming problem subject to the transmission conflict constraints. We also propose two OR metrics: expected medium time (EMT) and expected advancement rate (EAR), and the corresponding distributed and local rate and candidate set selection schemes, the Least Medium Time OR (LMTOR) and the Multirate Geographic OR (MGOR). We further extend our framework to compute the capacity of OR in multi-radio multi-channel systems with dynamic OR strategies. We study the necessary and sufficient conditions for the schedulability of a traffic demand vector associated with a transmitter to its forwarding candidates in a concurrent transmission set. We further propose an LP approach and a heuristic algorithm to obtain an opportunistic forwarding strategy scheduling that satisfies a traffic demand vector. Our methodology can be used to calculate the end-to-end throughput bound of OR in multi-radio/channel/rate multihop wireless networks, as well as to study the OR behaviors (such as candidate selection and prioritization) under different network configurations. Thirdly, protocol design of OR in a contention-based medium access environment is an important and challenging issue. In order to avoid duplication, we should ensure only the "best" receiver of each packet to forward it in an efficient way. We investigate the existing candidate coordination schemes and propose a "fast slotted acknowledgment" (FSA) to further improve the performance of OR by using a single ACK to coordinate the forwarding candidates with the help of the channel sensing technique. Furthermore, we study the throughput of GOR in multi-rate and single-rate systems. We introduce a framework to analyze the one-hop throughput of GOR, and provide a deeper insight on the trade-off between the benefit (packet advancement, bandwidth, and transmission reliability) and cost (medium time delay) associated with the node collaboration. We propose a local metric named expected one-hop throughput (EOT) to balance the benefit and cost. Finally, packet reception ratio (PRR) has been widely used as an indicator of the link quality in multihop wireless networks. Many routing protocols including OR in wireless networks depend on the PRR information to make routing decision. Providing accurate link quality measurement (LQM) is essential to ensure the right operation of these routing protocols. However, the existing LQM mechanisms are subject to malicious attacks, thus can not guarantee to provide correct link quality information. We analyze the security vulnerabilities in the existing link quality measurement (LQM) mechanisms and propose an efficient broadcast-based secure LQM (SLQM) mechanism, which prevents the malicious attackers from reporting a higher PRR than the actual one. We analyze the security strength and the cost of the proposed mechanism. "

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