Orientador: Paulo Henrique de Mello Sant¿Ana / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Energia, 2013

Orientador: Luis Alberto Martinez Riascos / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Energia, 2013

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:36:12Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2555_1.pdf: 2355246 bytes, checksum: 67878edb28caadb5dda261416c723874 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2010 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Do total de energia consumida no país, aproximadamente 43% é consumida pelo setor industrial e do total da energia elétrica consumida na indústria, cerca de 60% destinase aos motores elétricos. Depois da energia elétrica, o ar comprimido é a forma de energia mais consumida na indústria. É também a forma de energia mais onerosa e, também a mais negligenciada. A falta de um projeto adequado e de uma manutenção regular faz com que os sistemas de ar comprimido, muitas vezes, representem uma fonte de desperdício de energia elétrica. Este trabalho descreve a aplicação da modelagem, controle e inteligência artificial para melhorar a eficiência energética em sistemas industriais. Apresenta ainda oportunidades de melhoria da eficiência do sistema, mostrando a influência da pressão de trabalho no consumo de energia, bem como o desperdício devido a vazamentos. A implementação do sistema de controle aplicada em sistemas de ar comprimido é apresentada com os dados experimentais obtidos no Laboratório de Otimização de Sistemas Motrizes da Universidade Federal de Pernambuco. Comparações quanto ao consumo de energia são realizados usando as estratégias de controle convencionais e a proposta neste trabalho

Submitted by Patricia Helena Nogueira Turco Turco (patyturco@apta.sp.gov.br) on 2017-02-09T13:14:16Z No. of bitstreams: 1 Patricia Helena Nogueira Turco.tese fevereirol docx.pdf: 2911765 bytes, checksum: 062444384fd6a503f753eb73e50189c9 (MD5) / Approved for entry into archive by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO (luizamenezes@reitoria.unesp.br) on 2017-02-14T13:58:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 turco_phn_dr_bot.pdf: 2911765 bytes, checksum: 062444384fd6a503f753eb73e50189c9 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-14T13:58:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 turco_phn_dr_bot.pdf: 2911765 bytes, checksum: 062444384fd6a503f753eb73e50189c9 (MD5) Previous issue date: 2016-12-16 / O objetivo deste trabalho é avaliar o benefício econômico e os dispêndios energéticos do cultivo de café, comparando os sistemas de café convencional e irrigado. Para o desenvolvimento do estudo, os sistemas produtivos foram delineados a partir de dados informados por uma amostra de produtores, para elaboração de uma matriz de coeficientes técnicos médios. A metodologia utilizada para a estimativa do custo operacional de produção é a do Instituto de Economia Agrícola (IEA) e foram avaliados indicadores de rentabilidade como receita bruta, lucro operacional e índice de lucratividade. Na análise energética foram observadas e quantificadas todas as operações realizadas, juntamente com suas exigências físicas, classificando-as em seus respectivos fluxos, a partir da definição das entradas e saídas de energia, traduzindo-as em equivalentes energéticos e determinando, assim, a matriz energética dos dois sistemas de produção de café. Os resultados da produtividade apontam que o café em sistema irrigado por gotejo produz 10,4 sacos de 60 kg de café beneficiado a mais que o sistema convencional. O custo operacional efetivo (COE) no sistema irrigado é maior do que no sistema convencional. Na composição do custo, no sistema de café convencional os maiores gastos foram com adubos no item insumos e, no sistema irrigado, os maiores dispêndios foram com máquinas e equipamentos principalmente com a colheita, nos anos de 2013, 2014 e 2015. Os lucros operacionais nos anos de 2012, 2013 e 2015 foram positivos, sendo que o índice de lucratividade para o café convencional em 2015 foi de 44,8% e para o sistema irrigado por gotejo em 49,7%. No ano de 2014, os índices de lucratividade foram negativos tanto para o sistema de produção de café irrigado (- 8,6%) como para o sistema de café convencional, que foi de (-13,9%). A melhor opção para o produtor é o sistema irrigado por gotejo, pois possibilita diminuir o risco de perda na produção em períodos prolongados de déficits hídricos além de possibilitar o maior rendimento com uma produção maior de grãos. Os resultados energéticos mostram que na estrutura de dispêndios energéticos por tipo, fonte e origem, tem-se que a energia indireta participou com mais de 66%, sendo os adubos os dispêndios mais altos. O indicador de eficiência energética, nos dois sistemas de produção, apresenta um valor médio de 4,16 para café convencional e de 3,26 para o café irrigado. Esse valor indica que a relação entre a somatória das energias totais e a somatória das “entradas” de energia não renováveis é positiva. Vê-se, portanto, que o consumo de energia direta de origem fóssil é significativo nos dois sistemas de produção. O balanço energético, que mostra a diferença entre as energias totais e “entradas” de energias não renováveis, foi positivo nos dois sistemas produtivos, em média de 25.258,55 MJ ha-1 para o café convencional e 26.712,94 MJ ha-1 para o café irrigado por gotejo. A melhor opção entre os dois sistemas para o produtor em termos energéticos é o café irrigado por gotejo, pois possibilita que o produtor tenha uma melhor saída de energia mesmo tendo um valor maior no balanço energético. A continuação de estudos poderá fornecer subsídios sobre balanço energético. A determinação de informações específicas para as condições de produção de café pode contribuir como uma importante ferramenta para definir novas tecnologias e manejos da produção, proporcionando economia de energia e, consequentemente, aumento da eficiência energética e redução de custo de produção. / The objective of this work is to evaluate the economic benefit andthe energy of the coffee growing expenditures, comparing conventional and irrigated coffee systems. To develop the study, the production systems were designed from data reported by a sample of producers to draw up a matrix of average technical coefficients. The methodologies used to estimate the operating cost of production is the Institute of Agricultural Economics (IEA) and were evaluated three profitability indicators such as gross revenue, operating profit and profitability index were evaluated. In the energy analysis were studied and quantified in all operations conducted, along with their physical need, classifying them in their respective flows, from the definition of inputs and power outputs, translating the energy equivalent and determining thus energy matrix of the two coffee production systems. The results the productivity indicate that coffee in a drip irrigated system produces 10.4 bags of 60 kg more than the conventional coffee. The effective operational cost (COE) in irrigated system is greater than the conventional system. At cost composition is observed that in the conventional coffee system were higher spending with fertilizers in item inputs at the irrigation system, the largest expenditures were machinery and equipment mainly with the harvest in the years 2013, 2014 and 2015. Operating profits in the years 2012, 2013 and 2015 were positive, and the profitability index for conventional coffee in 2015 was 44.8% and the irrigation system in 49.7%. In the year 2014, profitability ratios were negative for irrigated coffee production system (- 8.6%) and to conventional coffee system was (-13.9%).The best option for the producer and the drip irrigated system, since it allows to reduce the risk of loss in production in prolonged periods of water deficits, besides allowing the greater yield with a larger production of grains. The Energy results show that the structure of energy expenditures by type, source and origin, what indirect energy participated with more than 66%, and fertilizers are the highest expenditures. The energy efficiency indicator in both production systems, with an average of 4.16 for conventional coffee and 3.26 for irrigated coffee. This value indicates that the relationship between the sum of the total energy and the sum of the "inputs" of non-renewable energy are positive. We see, therefore, that the direct energy consumption of fossil fuels is significant in both production systems. The energy balance shows the difference between the total energy and "inputs" of non-renewable energy was positive in both production systems, on average 25,258.55 MJ ha-1 for conventional coffee and 26712.94 MJ ha-1 for drip irrigated coffee. The best option between the two systems for the producer on energy efficiency and drip irrigated coffee, since it allows the producer to have a better energy output of even though having a higher value in the energy balance. Continuing studies may provide subsidies on energy balance. The determination of specific information for coffee production conditions can contribute as an important tool to define new technologies and production management, which can lead to energy savings and, consequently, increase energy efficiency and reduce production costs.

O modelo brasileiro de geração de energia elétrica possui características muito peculiares em relação aos demais países do mundo. Seu vasto parque hidrelétrico possibilitou ao país utilizar indiscriminadamente a eletricidade em diversas formas de uso final. Porém, com a transição do modelo hídrico para um modelo misto de geração, surge um novo paradigma de eficiência energética. A eletricidade consumida em usos finais térmicos pode agora ser substituída por diferentes fontes energéticas de origem química, como o gás natural e a biomassa. Nesse novo cenário, a energia primária pode ser convertida tanto em energia elétrica, quanto em energia útil, na forma de calor. O objetivo desta pesquisa foi identificar a distorção presente no atual modelo energético nacional e avaliar o potencial de economia de energia primária possível de ser obtido pela substituição de eletricidade por fontes de origem química, em usos finais térmicos. A hipótese formulada é de que o uso racional da energia, segundo sua qualidade exergética e finalidade de uso, pode reduzir significativamente o consumo de energia primária. Para comprovar essa hipótese, foram realizadas estimativas de substituição de eletricidade por gás natural, nos usos finais térmicos de todos os setores de consumo. Além disso, foi realizada uma análise comparativa entre diversos países do mundo, quanto ao uso do calor em suas matrizes energéticas, a fim de estimar o percentual de eletricidade que poderia ser substituído no Brasil e a quantidade de energia química equivalente que seria demandada. Também foram estimados os possíveis ganhos ambientais decorrentes de tal substituição. Os resultados obtidos mostram a relevância do tema e o impacto que uma política de uso racional da energia poderia alcançar. / The electrical generation model of Brazil has a peculiar characteristic regarding other countries. Its large hydropower capacity allowed the indiscriminate use of the electricity for several kinds of end uses. However, with the transition of the hydroelectric generation model for a mixed generation model, a new paradigm of energy efficiency appears. The electricity consumed in the thermal end uses can be now substituted by other energy sources like natural gas and biomass. In that new scenario, the primary energy can be converted in electricity as well as useful energy. The objective was to identify the existent distortion in the current Brazilian model and to evaluate the economy potential of primary energy that could be obtained substituting the electricity by chemical energy in thermal end uses. The formulated hypothesis is that the rational use of energy, according to its exergy quality and purpose of use, can reduce significantly the primary energy consumption. The substitution of electricity by natural gas was simulated for all the thermal end uses of the energy mix. Besides, a comparative analysis taking into account other countries was carried out about the use of heat in the energy mixes, in order to estimate the electricity percent that could be substituted in Brazil and the equivalent amount of chemical energy that would be demanded. The possible environmental gains promoted by that substitution was also estimated. The results show the relevance of the theme and the impact that a policy of energy efficiency could attain.

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.

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.

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.

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.

A eletricidade é um insumo cujo impacto nos custos dos serviços públicos municipais varia de acordo com a maneira como ela é utilizada e a forma como é adquirida da empresa fornecedora. A gestão de seu uso resulta em economia e em aprimoramento da eficiência e da qualidade na prestação dos serviços, incluindo a iluminação pública, além de mitigar impactos ambientais e desenvolver ações de orientação da sociedade sobre padrões de consumo eficientes de energia. O setor público representa parcela significativa do consumo final de eletricidade no Brasil, com tendência de aumento, mas identifica-se nas prefeituras municipais potencial de redução do consumo e aumento da eficiência energética. O objetivo deste trabalho é identificar conceitos e estabelecer diretrizes que possam servir de bases para uma política pública de gestão da energia elétrica no âmbito da administração municipal. Este documento relata o desenvolvimento de estudos teóricos e pesquisas empíricas sobre o uso eficiente da energia elétrica em serviços públicos em cidades de diferentes países e analisa os resultados da aplicação de modelos que vão sucessivamente se aprimorando na realidade de municípios da região metropolitana de São Paulo. Conclui que cabe à municipalidade um papel muito mais relevante que o de um mero consumidor institucional de eletricidade, propondo bases para uma intervenção na realidade do município. / Electricity is an input whose impact on the costs of the municipal public services varies according to the manner it is used and to the way it is obtained from the supplying company. The management of its use results in savings and in greater efficiency and quality of the delivered services - including the public lighting - besides, it softens environmental impacts and develops actions to orientate society towards energy-efficient consumption habits. The public sector has a significant share in the electricity final consumption in Brazil, trending to increase, but a room for consumption reduction and increase in energy efficiency can be seen in the municipalities. The purpose of this thesis is to identify concepts and set parameters that can be the basis of a public policy on electrical power management at the ambit of municipality. This paper reports a series of theoretical studies and empirical researches concerning the efficient use of electrical power in public services in cities of different countries and analyses the results reached from the application of models that successively work in the reality of cities from the Sao Paulo metropolitan area. It concludes that the municipality must play a role much more relevant than being a simple institutional electricity consumer, by proposing the basis for an intervention in the municipal reality.