O presente trabalho tem por objeto o clima urbano, entendido como a ambiência térmica de uma área limitada, gerada pela interação entre a atmosfera e o ambiente construído de uma cidade, ou de parte dela, que afeta as condições de conforto térmico do pedestre e o consumo energético das edificações. O objetivo geral deste trabalho é gerar uma metodologia de avaliação da ambiência térmica urbana cujos resultados se prestem a orientar decisões de projeto e gestão nas cidades brasileiras. Busca-se verificar a hipótese de que a ocupação urbana pode ser descrita somente através de variáveis que são frequentemente utilizadas na legislação urbana taxa de ocupação, coeficiente de aproveitamento e recuos e que estas variáveis são suficientes para que se determine a ambiência térmica de um determinado espaço urbano. O método de trabalho se dividiu em duas etapas, uma dedutiva, na qual modelos de simulação do comportamento térmico urbano foram estudados e/ou desenvolvidos, e outra indutiva, na qual os modelos encontrados foram aplicados a um estudo de caso, com o objetivo de avaliar a relação entre os resultados ambientais e a ocupação da área. Neste processo, foram utilizados modelos analíticos, programas computacionais de simulação de fluidodinâmica e ferramentas de geoprocessamento. Os resultados obtidos levaram a uma refutação da hipótese, considerando-se que outras variáveis devem ser incorporadas ao planejamento urbano e às legislações de uso e ocupação do solo, caso se queira determinar de forma adequada o impacto de uma área na ambiência térmica. Foram propostas equações de regressão que relacionam a ocupação urbana com variáveis meteorológicas locais. Apesar da aplicabilidade limitada, tais equações podem ser utilizadas para gerar recomendações gerais de planejamento. O processo desenvolvido para obter as equações pode ser utilizado na avaliação comparativa de áreas urbanas e, com a incorporação de critérios de qualidade e metas, pode ser transformado em um procedimento para avaliação de desempenho urbano. / This paper deals with the urban climate, defined as the thermal environment of a limited area, generated by the interaction of the atmosphere and a city, which affects thermal comfort of pedestrians and energy consumption of buildings. The main objective is to develop an assessment methodology for the urban thermal environment, the results of which can support design and planning decisions in Brazilian cities. The hypothesis is that usual planning variables plot ratio, plan density index and setbacks suffice as means to describe urban occupation and to determine its thermal environment. The method consists in two phases: a deductive one, in which thermal simulation models were studied or developed, and a inductive one, in which the researched models were used to assess a study case. The assessment results were superposed with occupation parameters for the area, in order to determine correlations among environmental and occupation variables. During this process, the research included the use of analytical models, CFD simulation and GIS tools. The results did not corroborate the hypothesis. This lead to the conclusion that other variables must be incorporated to urban planning, in order to determine the impact of occupation on thermal environment. Regression equations were developed, relating occupation parameters and thermal and energetic variables. Even though their applications are limited, they may be used as a rule of thumb method for early design stages. The method developed for the obtaining of the equations may be used for evaluating comparatively different occupation proposals. If performance criteria are determined, the method may be transformed into a urban thermal performance assessment method.

Frente a um panorama de escassez de combustível convencional fóssil e disponibilidade hidráulica para a produção de energia elétrica, fontes alternativas de energia renovável se tornam cada vez mais urgentes e necessárias. O hidrogênio é o elemento químico mais abundante disponível no planeta, tornando-se um potente candidato para suprir essa escassez de energia, pois, é capaz de conter um grande potencial energético comparável aos combustíveis fósseis, como a gasolina ou carvão. Sendo ele um vetor energético, não se tem a possibilidade de sua \"extração\" direta, porém, técnicas de obtenção do hidrogênio são bastante flexíveis, conhecidas e utilizadas comercialmente. Este trabalho teve como objetivo o estudo e construção de um sistema para produção de energia limpa a partir da produção de hidrogênio gasoso por eletrólise da água em meio alcalino, fazendo uso de um painel fotovoltaico como fonte alternativa de energia elétrica, bem como, a análise da eficiência energética desta produção. Para garantir a obtenção dos gases hidrogênio e oxigênio separadamente foi utilizada uma membrana separadora de gases, o Zirfon® Perl, permitindo a eletrólise pelo eletrolisador projetado e construído especificamente para este estudo, sem a necessidade de um sistema de circulação do eletrólito. Para uma análise comparativa das eficiências, produziu-se hidrogênio por eletrólise alcalina de uma solução aquosa de KOH (1M) com energia fornecida por uma fonte externa DC e por um painel solar ligado diretamente ao eletrolisador. O cálculo dessa eficiência foi feito pela relação entre a energia fornecida à eletrólise pelas fontes (solar e externa) e a energia do hidrogênio produzido com base no seu poder calorífico inferior (LHV). Além disso, curvas de carga de tensão e corrente do painel solar foram levantadas e estudadas para garantir a efetividade da ligação direta com o eletrolisador, bem como ensaios de EIE (Espectroscopia de Impedância Eletroquímica) foram realizados para análise da corrosão do eletrodo anódico e determinação da resistência ôhmica do sistema eletrolisador. Foram realizadas medidas e obtidas a eficiência energética com quatro montagens de sistemas eletrolisadores: 4 células com suprimento de energia por uma fonte externa DC, resultando em uma eficiência de 48,21%; 4 células e painel solar, 44,85%; 1 célula e fonte externa, 23,52 %; 1 célula e painel solar, 23,10%. Também foram calculadas eficiências energéticas da produção do hidrogênio em função do aumento de energia fornecida à eletrólise. Todas as aquisições dos parâmetros da eletrólise foram realizadas com um sistema automático projetado e construído especificamente para este trabalho, de forma que os dados foram obtidos a cada segundo, fornecendo valores em tempo real. Os resultados obtidos, tanto sobre os parâmetros importantes para que uma eletrólise para produção de hidrogênio possa se tornar eficiente energeticamente, como sobre as soluções para o desenvolvimento de um sistema com painel fotovoltaico que alimente diretamente o eletrolisador, serão de vital importância para continuação da pesquisa que envolva a utilização otimizada do hidrogênio em locais onde a energia elétrica proveniente de concessionárias seja escassa ou até mesmo inexistente. / The scenario of conventional fuel shortages (fossil and hydraulic availability for the production of electricity) shows us that alternative sources of renewable energy become more urgent and necessary. Hydrogen is the most abundant chemical element available on the planet, making it a potent candidate to address this energy shortage, since it is able to contain a large energy potential comparable to fossil fuels such as gasoline or coal. Being an energetic vector, one does not have the possibility of its direct \"extraction\", but techniques of obtaining hydrogen are quite flexible, known and used commercially. The objective of this work was the study and construction of a system for the production of clean energy from the production of gaseous hydrogen by electrolysis of water in alkaline medium, making use of a photovoltaic panel and an external source of electric energy, as well as the analysis the energy efficiency of this production. In order to guarantee the hydrogen and oxygen gases separately, a gas separation membrane, Zirfon® Perl, was used allowing electrolysis by the electrolyzer, designed and built specifically for this study, without the need for an electrolyte circulation system. For a comparative analysis of efficiencies, hydrogen was produced by alkaline electrolysis of an aqueous solution of KOH (1M) with energy supplied by an external DC source and by a solar panel connected directly to the electrolyser. The calculation of this efficiency was made by the relation between the energy supplied to the electrolysis by the sources (solar and external) and the energy of the hydrogen produced based on its Lower Heat Value (LHV). In addition, voltage and current load curves of the solar panel were collected and studied to ensure the effectiveness of the direct connection with the electrolyser, as well as IEE (Electrochemical Impedance Spectroscopy) tests were carried out to analyze the corrosion of the anodic electrode and determination of the ohmic resistance of the electrolyser system. Measurements and energy efficiency were obtained with four electrolyser systems assemblies: 4 cells with energy supply by an external DC source, resulting in an efficiency of 48.21%; 4 cells and solar panel, 44.85%; 1 cell and external source, 23,52%; 1 cell and solar panel, 23.10%. Energy efficiencies of hydrogen production were also calculated as a function of the increase in energy supplied to the electrolysis. All the electrolysis parameters were acquired with an automated system designed and built specifically for this work, so that the data were obtained every second, providing real-time values. The results obtained in this work, both on the important parameters so that an electrolysis for hydrogen production can become energy efficient, and on the solutions for the development of a system with photovoltaic panel that directly feed the electrolyser, will be of vital importance for continuation of the research that involves the optimized use of hydrogen in places where the electric energy coming from concessionaires is scarce or even non-existent.

As Ações de Eficiência Energética encontram grandes barreiras para sua implantação. Um dos motivos pode estar na falta de conhecimento do tomador de decisão que, para evitar o custo inicial mais elevado de um equipamento eficiente, opta por instalar um equipamento mais barato, mas que consequentemente consome mais energia e aumenta os dispêndios com a eletricidade. Os sistemas de gestão de energia visam demonstrar a origem das despesas relacionadas ao consumo de energia elétrica, conscientizando os usuários acerca de tais custos. Muitos usuários não enxergam a possibilidade de economia de energia e de dinheiro, ao investir em equipamentos mais eficientes. Muitos consideram as faturas de energia como despesas fixas, logo, sem exigência de acompanhamento. Fato não compatível com os dias atuais. Ao identificar o consumo desagregado de energia da instalação, os usuários poderão avaliar os impactos de suas atividades em relação ao consumo de energia, assim com seu custo nas faturas de energia. A medição direta dos equipamentos reproduz o valor mais preciso do consumo desagregado. Entretanto, para muitas instalações esta prática é inviável, pois seus circuitos são compartilhados por diversos tipos de equipamentos e os custos de aquisição, implantação e leitura dos medidores podem se tornar proibitivos. É possível obter o valor do consumo desagregado por inspeção da instalação, que consiste no levantamento das características elétricas dos equipamentos, suas respectivas potências e períodos de utilização. Esse método, no entanto não é tão preciso na análise do consumo desagregado, pois envolve uma série de estimativas acerca da utilização dos equipamentos, que nem sempre são acertadas. Visando contornar estas situações, as técnicas de monitoramento não intrusivo de carga passaram a buscar na curva de carga as assinaturas elétricas dos equipamentos, para identificar seus períodos de funcionamento e assim obter o consumo desagregado. / The energy efficiency programs face huge difficulties to be deployed. The reason may be the lack of knowledge about total costs in acquires less efficient devices, which is cheaper, though the increases in energy bills eliminate this initial economy. Thereby, the Energy Management Systems aims to demonstrate the relation between the user\"s behavior and the electric power consumption. Many managers consider the electric bill as a fixed cost, without require tracking its origin. This means waste of energy and money. Analyzing the facility by sectors may improve the understanding about the costs in electricity and the knowledge about the disaggregated energy consumption, though is not always an easy issue to be obtained. Monitoring each equipment provides the exactly amount of energy is used in that system. However the costs of acquirement, implementation and monitoring these meters may become prohibitively. This way, the researches about nonintrusive load monitoring aim to demonstrate where the energy is being used and how it can be minimized.

Os sistemas prediais de aquecimento de água são responsáveis por uma parcela significativa no consumo de energia do país, sendo que a eficiência do uso desta energia está relacionada com a qualidade dos projetos e de alternativas construtivas que possibilitam racionalizar o uso dos recursos naturais. Com a tendência de incorporação da medição individualizada de água e do aquecimento solar, algumas concepções de projetos hidráulicos foram alteradas, entre elas, a introdução de sistemas centrais coletivos de aquecimento de água no setor residencial. Porém, os métodos de dimensionamento destes sistemas são restritos à determinação do estado estático da infraestrutura e dos equipamentos envolvidos. Conhecendo as características de uso da população é possível introduzir sistemas de monitoração e gestão que alterem o dimensionamento das centrais de aquecimento, conforme a demanda instantânea, gerando reduções de perdas térmicas. Este trabalho consiste em analisar as variáveis de um sistema predial de aquecimento central a gás e o impacto na implantação de sistemas de monitoração e gestão. / The building systems of water heating are responsible for a significant parcel of energy consumption in country, and the efficiency of use of this energy is related to the quality of projects and constructive alternatives that allow rationalizing the use of natural resources. With the trend of incorporating the measurement of individual water and solar heating, some conceptions of hydraulic projects were changed including the introduction of collective central heating water in the residential sector. However, the methods of these systems are restricted to the determination of the static state of infrastructure and equipment involved. Knowing the characteristics of populations use is possible to introduce systems of monitoring and management to change the design of central heating as the instant demand, causing reductions in thermal losses.

Mundialmente, o setor da construção civil é um dos principais responsáveis pelo consumo de energia primária e emissão de CO2. No Brasil, cerca de 48,5% do consumo de energia elétrica advém do setor de edificações, sendo os edifícios comerciais responsáveis por 14,4% deste valor. Nesse contexto, as características da fachada considerada o maior elemento construtivo nos edifícios comerciais -, influenciam diretamente o consumo energético e os impactos ambientais desse tipo de edificação. Por conta disso, o investimento em políticas que promovam a eficiência energética pode ser considerado a chave para o desenvolvimento sustentável e mitigação das alterações climáticas. Diversos acordos mundiais, como o Protocolo de Kyoto, a Diretiva Europeia 2010/31/EU (com os renomados objetivos 20-20-20) e o Anexo 57, da Agência Internacional de Energia (IEA), estabeleceram limites para as emissões de CO2, redução do consumo de energia, investimento na produção de energias renováveis e métodos para avaliar a energia incorporada e as emissões de CO2 dos edifícios. Dentre os sistemas utilizados para avaliar e produzir edificações mais sustentáveis, destaca-se a Avaliação de Ciclo de Vida (ACV). Essa técnica é capaz de fazer uma avaliação holística de todo o ciclo de vida um produto, identificando elementos que impactam o meio ambiente. Através dela, evidencia-se o do consumo energético advindo da fase de uso da edificação como um fator importante no ciclo de vida de um edifício, que pode gerar impactos ambientais significativos. Assim, uma série de ferramentas estão disponíveis no sentido de integrar a avaliação do desempenho energético ao ambiental, dentre elas, destacam-se para a presente pesquisa as metodologias MARS-SC e a Análise de Custo Ótimo. A primeira é uma análise multicritério, que realiza a normalização dos impactos ambientais (calculados na ACV) por categorias de indicadores, enquanto a segunda prevê um estudo de otimização entre um cenário-base e vários cenários de reabilitação energética, considerando custo, emissões de CO2 e consumo de recursos energéticos. Com isso, o objetivo dessa pesquisa consiste na avaliação integrada do consumo de energia, impactos ambientais e custo, ao longo do ciclo de vida de distintas soluções (288 cenários) de fachada de edifícios de escritórios no Brasil por meio de metodologias de análises multicritério (MARS-SC) e Custo Ótimo. Para os cenários de análise, foram calculados o consumo energético e a quantidade de materiais - que geraram os impactos ambientais e os custos. Os resultados indicaram a importância da fase de uso no ciclo de vida do edifício, a qual foi responsável por cerca 70% em média das emissões de CO2 ao longo de 60 anos de utilização do edifício. Tal impacto se refletiu no custo do ciclo de vida das soluções construtivas, pois os cenários com maior consumo energético na fase de uso causaram um grande impacto no custo operacional. Dentre os parâmetros avaliados em cada cenário, o tipo de fachada e a porcentagem de abertura na fachada foram os que mais influenciaram os resultados, em todos os aspectos (energético, ambiental e custo). Os cenários com Fachada Tradicional foram os que obtiveram os melhores desempenhos, enquanto que o de Fachada Cortina, PAF de 80%, vidro incolor e sem dispositivo de sombreamento foi o de maior consumo energético, mais impactante ambientalmente e mais caro. Em contrapartida, o uso de dispositivos de sombreamento, apesar de aumentar as emissões de CO2 na fase de pré-uso, reduziu o consumo energético na fase de uso da edificação. Este fato promoveu, no balanço final, reduções dos impactos ambientais totais e do custo das soluções construtivas, ou seja, a redução do custo operacional se sobrepôs ao custo de construção. Dessa forma, ter como premissa a eficiência energética atrelada ao projeto arquitetônico, pode garantir edifícios melhores não apenas energeticamente, mas também ambiental e economicamente. Tal fato pode impactar não apenas um edifício isolado, mas todo um conjunto edificado de um bairro, uma cidade ou mesmo um país. / Globally, the construction industry is one of the main sectors responsible for primary energy consumption and CO2 emissions. In Brazil, about 48.5% of electricity consumption comes from the building sector, with commercial buildings representing 14.4% of this value. In this context, the characteristics of the façade - considered the greatest constructive element in commercial buildings - directly influence energy consumption and the environmental impacts of this type of building. As a result, investment in policies that promote energy efficiency can be considered the key to sustainable development and climate change mitigation. Several global agreements, such as the Kyoto Protocol, the European Directive 2010/31 / EU (with the well-known \"20-20-20\" objectives) and Annex 57, from the International Energy Agency (IEA), have established limits to CO2 emissions, energy consumption reduction, investments in production of renewable energy and methods for assessing a building´s incorporated energy and CO2 emissions. Among the systems used to evaluate and create more sustainable buildings, the Life Cycle Assessment (LCA) stands out. This technique can make a holistic assessment of a product´s entire life cycle and identify issues that impact the environment. This method makes it evident that the energy consumption yielding from the building´s use phase is an important factor in the building´s life cycle, bringing significant environmental impacts. Among all the tools available to integrate the evaluation of energy with environmental performance, MARS-SC Methodology and Cost Optimum Analysis stand out on this research. The first is a multicriteria analysis, which performs the normalization of environmental impacts by indicator´s categories, while the second one provides an optimization study between a baseline scenario and several energy rehabilitation ones, considering cost, CO2 emissions and energy resources consumption. The objective of this research is to assess the integrated energy consumption, environmental impact and cost of different life cycle façade solutions (288 scenarios) from office buildings in Brazil through methodologies of multi-criteria analysis (MARSSC) and Cost Optimum Analysis. For the analysis scenarios, the energy consumption and material quantities - which generated the environmental impacts and costs - were calculated. The results showed the importance of a building´s life cycle´s use phase, which represented an average of 70% in CO2 emissions. This impact was reflected in the life cycle cost of construction solutions, as the scenarios with higher energy consumption in the use phase caused the major operating costs impact. Among the parameters evaluated, for each scenario, the type of façade and the window-to-wall ratio were the ones that most influenced the results in all aspects (energy, environmental and cost). The Traditional Façade scenarios obtained the best performance, while the Curtain Façade, WWR 80%, colorless glass without shading devices had the highest energy consumption, more expensive and more environmentally impacting. In contrast, the use of shading devices, despite of increasing CO2 in the pre-use phase, reduced energy consumption in the building´s use phase. This fact showed, on ending accounts, reductions in the total environmental impact and cost of construction solutions, i.e. the reduction of operating costs surpassed the cost of construction. Thus, the premise of having energy efficiency linked to the architectural project can guarantee better buildings, not only energetically, but also environmentally and economically. This may impact not only one building, but a whole group of buildings within a neighborhood, a city or even a country.

O trabalho visa desenvolver uma metodologia para avaliar o impacto do emprego das tecnologias de percepção de uso no ambiente residencial quanto às reduções da demanda por energia elétrica e emissões de CO2. Tais tecnologias são: eliminador de stand-by, gerenciador de energia em computadores e sensor de presença. Inicialmente são selecionadas cargas residenciais e coletados seus dados para compor um banco de dados que será utilizado nas análises. Cada carga e conjunto destas recebe a tecnologia adequada, sendo então calculado o consumo evitado e o investimento relacionado. Foram criados perfis de funcionamento das cargas (6, 8 e 10h) para reproduzir diferentes comportamentos dos usuários e cenários de utilização das cargas (A, B e C) para a análise de sensibilidade. Foram feitos estudos de caso com diferentes modelos residenciais, sendo calculados: consumo e demanda de energia evitados e redução de emissões (considerando um conjunto de residências similares). Também foi realizada a análise de viabilidade econômica da implantação, considerando o Custo Marginal de Expansão do setor elétrico (visão do investidor em infraestrutura) e as tarifas de energia elétrica (visão do consumidor). Os resultados apontam para uma contribuição relevante, em termos de eficiência energética, do emprego de tais tecnologias, representando 35 a 85 MW evitados e redução de emissões de 59 a 145 mil tCO2/ano, dependendo do tipo de modelo residencial adotado, considerando a cidade de São Paulo. A análise de viabilidade econômica por payback simples apontou os seguintes retornos de investimento: 7,2 a 15,5 anos e 2,3 a 7,4 anos para o investidor em infraestrutura e consumidor, respectivamente, dependendo do modelo residencial. Já a análise por Custo da Energia Economizada (CEE) apontou a viabilidade para o consumidor em todos os modelos residenciais, exceto o de tarifa social. Desta forma, o emprego de tais tecnologias pode contribuir de forma importante com a postergação da expansão da matriz energética, resultando em redução de investimentos em expansão e das emissões de CO2 relacionados à geração de energia elétrica, além de poder representar economia na conta de energia dos moradores. / This study aims to develop a methodology to evaluate the utilization impact of the use perception technologies in residential environment in reducing the demand for electricity and CO2 emissions. These technologies are: standby killer, power manager for computers and presence sensor. Initially, residential loads are selected and their data is collected to compose a database that will be used in the analyzes. Each load and load group receives the appropriate technology and then are calculated the avoided consumption and the acquisition investment of the technology. Loads operational profiles (6, 8 and 10h) were created to represent user behaviors and loads usage scenarios (A, B and C) were created to conduct a sensitivity analysis. Case studies were carried out with different residential models, where were calculated: avoided electricity consumption and electric energy demand and CO2 emission reduction (considering a set of similar residences). Also, it was conducted the analysis of economic implantation viability, considering the Expansion Marginal Cost of the electric sector (infrastructure investor view) and the electric energy rates (customer view). The results point out to a relevant contribution, in terms of energy efficiency, of the utilization of such technologies, representing 35 to 85 MW of avoided demand and emission reductions of 59 to 145 thousand tCO2, per year, depending on the residential model type adopted, considering Sao Paulo city region. The analysis of economic implantation viability by payback point out the following investments returns: from 7.2 to 15.5 years and from 2.3 to 7.4 years to infrastructure investor and customer, respectively, depending on the residence model. The analysis by Cost of Saved Energy point out the implementation viability for the costumer in all residential models, except the social tariff. Thus, the use of such technologies can significantly contribute to the postponement of the energetic matrix expansion, resulting in reduction of expansion investments and of CO2 related to electric energy generation, besides can represent savings in the residents energy bill.

Este trabalho propõe uma investigação sobre a influência da alocação da área de mancal em compressores herméticos para a refrigeração, considerando um motor Síncrono de Ímãs Permanentes com Partida Direta na Rede (LSPMSM) monofásico, e utilizando cálculos analíticos convencionais e o Método de Elementos Finitos (MEF). O recente aumento da preocupação com a eficiência energética tem levado muitos países a implantarem legislações que impõem necessidades de aumento de eficiência de motores elétricos. Neste contexto, o motor LSPMSM se apresenta como alternativa aos motores de indução convencionais visando à diminuição do consumo de energia elétrica, por exemplo, em refrigeradores. No entanto, a exigência de alocação de uma grande área para o mancal e por consequência a retirada de materiais ferromagnéticos do rotor pode diminuir o desempenho do motor LSPMSM inviabilizando assim sua aplicação. Para a realização deste estudo, foi adotada uma metodologia de projeto disponível na literatura para estabelecer as etapas do projeto a ser realizado. Tal referência de projeto, embora elaborada para ser utilizada em um motor LSPMSM trifásico, foi utilizada em um projeto de motor monofásico. Os resultados do ensaio foram comparados com os dados obtidos via simulações computacionais de tal forma a validar o método proposto e também avaliar o impacto da retirada de material do rotor no desempenho final do motor. Os resultados práticos ficaram próximos aos resultados obtidos em simulação validando a utilização da metodologia também em motores monofásicos. Desta forma foi possível visualizar o efeito da área de mancal no rotor que devido ao aumento da relutância do circuito magnético alterou os resultados do valor da tensão induzida dos ímãs. / This work proposes a study about the influence of the bearing area allocation in hermetic compressors for refrigeration, considering a single phase Line Start Permanent Magnets Synchronous Motor, and employing conventional analytical calculations and the Finite Element Method (MEF). Recent increase in concern about energy efficiency has led many countries to roll out laws that impose requirements to raise the electric motor efficiency. In this context the LSPMSM motor is an alternative over conventional induction motors for the purpose of seeking power consumption reduction. However, the requirement to allocate a large area for the bearing and thus removal of ferromagnetic materials of the rotor can reduce LSPMSM motor performance what may impede its implementation. For the accomplishment of this study it was adopted a methodology of design available in the literature to set up the steps to be followed. Such design reference was at first described to be applied in three phase LSPMSM, however in this work it was applied in a single phase motor. Tests results were compared with data obtained via computer simulations in a way to validate the proposed method and to assess the impact of material removal from de rotor on the motor performance. The obtained bench test results were close to those simulated ones validating the methodology to be used in single phase motors too. Therefore, it was feasible to notice the influence of the counterbore area in the rotor, which, due to the increased value of the circuit reluctance, changed induced voltage values related to the magnets.

Há um cenário de agrave na indústria de energia elétrica no Brasil, por escassez de energia afluente na produção hídrica, exigindo maior acionamento térmico. Para o futuro, usinas predominantemente a fio dágua, que estão sendo inseridas, estarão pronunciando ainda mais essa necessidade. Por força da estruturação térmica, sobrarão mais emissões de gases de efeito estufa - GEEs e consumo de recursos fósseis por unidade de energia elétrica produzida. Este estudo visa testar a possibilidade de construção de um cenário futuro, eleito 2050, de fornecimento de energia elétrica no país, balizado na aceleração do uso das fontes renováveis, premissa postulada como alinhamento à busca de desenvolvimento sustentável para o país. É utilizada a pesquisa, análise e síntese, com abordagem sistêmica, e aplicação de indicadores eleitos fundamentais para alcance do objetivo. São sistematizados dados e informações existentes em diferentes tipos de documentos elaborados por autores e organizações nacionais e internacionais, e nos planos governamentais de expansão da produção de energia elétrica. A partir do referencial teórico metodológico adotado, os resultados obtidos demonstram que é possível estabelecer um planejamento de longo prazo baseado no uso renovável dos recursos de que o país dispõe, com menores pressões socioambientais, consumos de fósseis, e emissões de gases de efeito estufa, por unidade de energia produzida. São obtidas maiores participações de fontes renováveis com menor participação da fonte hídrica, e menores participações de emissões de gases de efeito estufa e de consumo de óleo combustível. Sem incorrer em aumento nos custos de produção. Resulta um sistema descentralizado, híbrido, com maior expansão das fontes térmicas renováveis, eólica e solar, maior participação de produção independente cogeração, autoprodução, e geração distribuída e menor carga na rede de transmissão, comparativamente ao cenário atual. / There is an aggravated prospect in the Brazilian electric energy industry, due to a shortage of affluent energy in the hydric production, requiring a greater thermal use. For the future, the insertion of hydroelectric power plants predominantly without reservoirs will make this need even more evident. Due to the thermal structuring, there will be more emissions of greenhouse gases (GHGs) and consumption of fossil resources per unit of electric energy produced. This study aims to test the possibility of building a future setting, elected 2050, of electric energy supply in the country, beaconed on the acceleration of the use of renewable sources, premise postulated in alignment with the pursuit of sustainable development for the country. The research, analysis and synthesis is adopted, with a systemic approach, and applying the indicators elected as paramount to reach the goal. Data and information from different types of documents produced by international and national authors and organizations as well as governmental plans of expansion of electric energy production were systematized. From the theoretical and methodological framework adopted, the results obtained have shown that it is possible to establish a long term plan, based on the use of the available resources, with decreased social and environmental pressure, fossil consumption, and emission of GHGs per unity of energy produced. A greater participation of renewable sources is achieved, while the participation of hydric sources, the emissions of GHGs and consumption of oil-fuels are reduced. There is no increase in the production costs. The result is a decentralized, hybrid system with larger expansion of renewable thermal, wind and solar sources, larger participation of independent production co-generation, auto-generation and distributed generation and a diminished load on the transmission network, compared to the current scenario.

Este trabalho apresenta um modelo computacional para otimização energética de sistemas de abastecimento em tempo real. Tal modelo é composto por três módulos principais: (1) um módulo de simulação hidráulica que descreve o comportamento do sistema - EPANET; (2) um módulo de previsão de demandas que realiza a previsão das demandas futuras aplicável à utilização no tempo real (curto prazo), desenvolvido por Odan (2008); e, por fim, (3) um módulo otimizador estruturado em linguagem C++ que implementa a biblioteca de algoritmos genéticos do MIT - Massachusetts Institute of Technology and Matthew Wall, a GAlib, que permite determinar as rotinas operacionais (acionamento de válvulas e bombas) de forma à minimizar o custo de energia elétrica no sistema. O processo de otimização é divido em duas rotinas, nível estratégico e tempo real. Na otimização em nível estratégico, a partir das curvas típicas de demanda para cada nó de demanda do macro-sistema considerado, determina-se o conjunto de controles que minimizam os custos de energia elétrica, respeitando as restrições hidráulicas do sistema. Para cada conjunto de controles otimizados têm-se os níveis que os reservatórios irão atingir ao final de cada hora durante o horizonte de planejamento considerado, denominados níveis metas. Tais níveis servem de guia para a segunda etapa de otimização. A operação em tempo real se inicia com o recebimento dos dados sobre as condições atuais do sistema: níveis dos reservatórios e demandas da última hora. A partir das demandas informadas, o módulo de previsão de demandas gera todas as demandas para o horizonte de planejamento. Alimenta-se então o otimizador em tempo real com os níveis atuais dos reservatórios, os níveis metas e a previsão de demandas, obtêm-se o conjunto de regras operacionais ótimas para o horizonte de planejamento, sendo que são implementadas apenas as regras para a hora atual. E repete-se todo o processo a cada hora. Este modelo foi aplicado a um sistema de abastecimento de água. Os resultados obtidos demonstraram a eficiência do modelo em achar soluções factíveis de serem implementadas e com redução dos custos com energia elétrica. / This work presents a computational model for real-time optimization of water-distribution networks operation. An integrated software tool has been developed which is composed of three main modules: (i) a hydraulic simulator that performs the extended period simulation of the system (EPANET); (ii) a short-term demand-forecasting model, based on the moving Fourier series; and (iii) an optimization module, using genetic algorithm, to minimize pumping costs. The optimization process is divided in two routines, the off-line optimization and the on-line optimization. The aim of the first routine is to find the ideal operation levels for the reservoirs which are used as guidance for the on-line optimization. The schedules to be implemented in the network are determined, however, by an on-line optimization which runs a new optimization processes at each SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) update. In the off-line optimization, near-optimal pump and valve settings for a selected operating horizon are found on the basis of the typical 24-hour water demand cycle in which each reservoir must also start and end with the same water level. The levels of the reservoirs at the end of each hour in this optimization process, called ideal levels, are considered in the on-line optimization as a constraint that represents a penalty added to the objective function whenever a reservoir level is below the ideal level at the end of each hourly operation. The on-line optimization starts updating the state of the network transmitted from the SCADA system and the demand forecast for the next 24-hour period. Near-optimal pump and valve settings for a selected operating horizon are then determined but only the control settings for the next hourly time step are used to implement the operation. At the next SCADA update (next-time step), the whole process is repeated on a continuous basis and a new operating strategy is computed. In this way, the control process moves forward in time, correcting any discrepancies as it progresses. This integrated software tool has been applied to a small example network. The results obtained from this application have shown that the proposed model offers a practical tool for finding feasible operation strategies for a water pipeline system, obtaining reductions in pumping energy costs.

Funcionalidades de eficiência energética vêm sendo integradas a protocolos e sistemas de gerenciamento de redes. Várias dessas funcionalidades afetam a rede de diferentes modos, acarretando compromissos. Podem afetar a confiabilidade e a disponibilidade da rede ao colocarem equipamentos e enlaces em modo dormente; e podem afetar o tempo de vida dos equipamentos ao alterarem seu modo de utilização. Os resultados da integração dessas funcionalidades à rede podem ser avaliados por emulação, que provê informação sobre como algum mecanismo de roteamento em particular, fruto dessa integração, agiria em diferentes condições de rede. Preparar um ambiente de experimentação que trate das interações entre diferentes funções da rede, considerando as funcionalidades de eficiência energética, traz alguns desafios. Uma combinação de emulação e implementação das principais funcionalidades de eficiência energética provê uma visão mais próxima sobre o que pode ocorrer em implantações reais de sistemas de gerenciamento energeticamente eficiente. Esta dissertação discute (i) como se avaliarem os compromissos existentes no emprego de técnicas de eficiência energética, mostrando também como o tempo de vida de equipamentos pode ser alterado e como a confiabilidade e disponibilidade da rede podem ser degradadas, e discute (ii) requisitos para o desenvolvimento de um ambiente de experimentação para avaliação de tais técnicas. O ambiente é baseado em roteadores implementados por software, para emulação de funcionalidades ainda não disponíveis, mas desejadas, de equipamentos de rede. Após a experimentação do protótipo de um sistema de gerenciamento de redes orientado por política de eficiência energética, aplicam-se os métodos de avaliação dos compromissos ocasionados por este sistema. / Energy efficiency features are being integrated in network protocols and management systems. Many of such features affect the network in different ways, thus yielding tradeoffs. They can affect the reliability and availability of the network when they put devices or links into sleep mode, and they can affect the lifetime of the devices as a result of the new operating pattern. The effects of integrating these features to the network can be assessed through emulation, which can provide insight on how a particular routing mechanism would perform in different network conditions. In addition, building an experimentation environment that is able to comprehensively account for interactions between different network functions taking into account energy efficiency features is challenging. A combination of emulation and implementation of major energy efficiency features provides a view closer to what may happen in a real deployment of energy-efficient management systems. This dissertation discusses (i) how to evaluate the tradeoffs existing between the use of energy-efficiency techniques and the lifetime of devices and with the reliability and availability of the network, and (ii) requirements for the development of a testbed to evaluate such techniques. The testbed is based on software routers, so to emulate future and desired network equipment functionalities. After experiments with the prototype of a sustainability-oriented network management system based on policies, an evaluation about the tradeoffs brought by such system to the network is performed.