The use of robotic manipulators in industrial applications is continuously growing. Therefore, the proposal of novel kinematic architectures for robotic manipulators can be a strategy for coping with the required performance of specific tasks. On this matter, the parallel manipulators represent an alternative to fulfill this gap. The objective of this manuscript is to prove that the energy efficiency of parallel manipulators can be increased by the use of kinematic redundancy. Due to the presence of kinematic redundancy, the number of solutions to the inverse kinematics problem become infinite. Hence, a redundancy resolution scheme is required to select a suitable one among the infinite solutions. In this work, a model predictive control (MPC) based method is proposed as redundancy resolution scheme. This proposal is evaluated numerically and experimentally by comparing the energy consumption of non-redundant and kinematically redundant manipulators during the execution of pre-defined tasks. The non-redundant manipulator under study is the planar parallel 3RRR manipulator. This manipulator consists of three identical kinematic chains containing one active revolute joint and two passive revolute joints. Kinematic redundancies were added to the manipulator by including one active prismatic joint in each kinematic chain. In this way, the kinematically redundant manipulator under study is the planar parallel 3PRRR manipulator. By activating or locking the prismatic joints, up to three levels of kinematic redundancy can be evaluated. Numerical kinematic and dynamic models of the manipulators under study were derived not only for their numerical evaluation but also for the derivation of the model-based redundancy resolution scheme. Experimental data was acquired using the prototype built at the Laboratory of Dynamics at São Carlos School of Engineering at University of São Paulo. This experimental data was exploited for assessing the usability of the MPC for deriving a redundancy resolution scheme and for evaluating the impact of several levels of kinematic redundancy on the manipulator\'s energy consumption. Based on this data, one can conclude that MPC can be a suitable alternative for solve redundancy resolution problems and that the redundant parallel manipulators presented a lower energy consumption than the non-redundant one to execute the pre-defined tasks. The rate of reduction on the energy consumption achieved by the redundant manipulators varied between 6% and 60% depending on the task. Nevertheless, the numerical and experimental data presented differences in some particular cases. / O número de aplicações realizadas pelos manipuladores robóticos cresce continuamente. Assim, o desenvolvimento de novas arquiteturas para os manipuladores robóticos mais adaptadas a aplicações concretas é necessário. Destarte, os manipuladores paralelos constituem uma alternativa a ser considerada. O objetivo deste texto é provar que a eficiência energética dos manipuladores paralelos pode ser incrementada por meio da redundância cinemática. A presença de redundância cinemática implica um número infinito de soluções no problema da cinemática inversa. Logo, é precisso um esquema de resolução de redundância para escolher uma das soluções. No presente texto, um método baseado no modelo de controle preditivo (MPC), é proposto como esquema de resolução de redundância. Esta proposta é avaliada tanto numérica como experimentalmente comparando o consumo energético dos manipuladores não redundante e redundantes durante a execução de umas trajetórias predefinidas. O manipulador paralelo não redundante estudado é o 3RRR. Este manipulador é composto por três cadeias cinemáticas idênticas que incluem uma junta rotativa ativa e duas juntas rotativas passivas. Redundâncias cinemáticas foram adicionadas ao manipulador incluindo uma junta prismática ativa em cada uma das três cadeias cinemáticas, obtendo assim, o manipulador redundante 3PRRR. Ativando ou bloqueando as juntas prismáticas podem ser avaliados até três níveis de redundância cinemática. Modelos matemáticos dos manipuladores foram propostos tanto para a estabelecer uma avaliação numérica como para a dedução do esquema de resolução de redundância. Um protótipo do manipulador 3PRRR construído na Escola da Engenharia de São Carlos foi usado para realizar os experimentos. Os dados experimentais foram utilizados para comprovar a utilidade do MPC como esquema de resolução de redundância, e para avaliar os efeitos da redundância cinemática no consumo energético. Com fundamento nos resultados é possível concluir que o MPC pode ser uma alternativa adequada para resolver problemas de resolução de redundância e que os manipuladores paralelos redundantes apresentaram um menor consumo energético para realizar a mesma tarefa quando comparados aos não redundante. A taxa de redução da energia em favor dos manipuladores redundantes varia entre 6% e 60% dependendo da tarefa. Por outro lado, a análise numérica mostrou discrepâncias com a análise experimental em certas circunstâncias.

Submitted by (lucia.rodrigues@ufrpe.br) on 2016-08-24T14:34:49Z No. of bitstreams: 1 Francisco Carneiro Barreto Campello.pdf: 841354 bytes, checksum: d593fe5de08695af600fd854c665e872 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-24T14:34:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Francisco Carneiro Barreto Campello.pdf: 841354 bytes, checksum: d593fe5de08695af600fd854c665e872 (MD5) Previous issue date: 2011-08-25 / The Gypsum Pole of Araripe in State of Pernambuco is responsible for the production of approximately 95% of plaster consumed in Brazil. The energy matrix of plaster industry is composed of 3% of electric power, 5% of diesel, 8% of oil GMP, 10% of coke and 73% of wood from forest management plans and native vegetation. Of these 73%, only 3% is from sustained forest management plans, configuring that the majority of this material has illegal origin. With the growth of 25% in the gypsum production in the region, the increased devastation of native vegetation tends to grow committing the forest remnants in the region. This work aims to analyse the specific consumption of firewood from the Caatinga in calcination of gypsum to subsidize a planning in forestry policy with balance among the economic, environmental and social processes. The same will serve to infer whether the region under the current conditions supports the growth of the industry of plaster. Also it will be an instrument of management/control command of the actions of environmental agencies in the region. The survey was developed with companies as Assogesso, which is an Association of calcinating of gypsum. The reserch had a stage of weighing and measurement of he wood for the establishing of the relationship with the gypsum produced and a stage of application of questionnaires from companies calcination. It was noted that the type of oven with predominance of use in the region is the "Hot Belly", which consumes on average 0.49 estere meter of wood per tone of gypsum produced. Based on this data, it is estimated that to support the plaster industry are required 22000 hectares of Caatinga per year in sustainable forest management plans with rotation ranging between 10 and 15 years depending on the type of the Caatinga. The native vegetation alone has no conditions to support for plaster industry and that the use of fast growth forests is a real option to supply the demand of the plaster industry. Indirectly, it also reduces the pressure on native vegetation in the region. / O Polo Gesseiro do Araripe do Estado de Pernambuco é responsável pela produção de, aproximadamente, 95% do gesso consumido no Brasil. A matriz energética da indústria do gesso é composta de 3% de energia elétrica, 5% de óleo diesel, 8% de óleo BPF, 10% de coque e 73% de lenha proveniente de planos de manejo florestal e da vegetação nativa. Desses 73%, apenas 3% provém de planos de manejo sustentado, configurando-se que a maior parte desse material possui origem ilegal. Com o crescente incremento na produção de gesso na região, em torno de 25% ao ano, o aumento da devastação da vegetação nativa tende a crescer comprometendo os remanescentes florestais da região. Este trabalho teve por objetivo analisar o consumo específico da lenha da Caatinga no processo de calcinação de gipsita, com a finalidade de subsidiar o planejamento de uma política florestal em que proporcione o equilibro entre os processos econômicos, ambientais e sociais. A mesma servirá para inferir se a região nas condições atuais suporta o crescimento da indústria do gesso. Também servirá como instrumento de gestão/comando de controle nas ações dos órgãos ambientais na região. A pesquisa se desenvolveu junto às empresas da Assogesso, que é uma associação de calcinadores de gipsita. O estudo teve uma etapa de pesagem e medição direta da lenha para o estabelecimento da relação com o gesso produzido e uma de aplicação de questionários junto as empresas calcinadoras. Constatou-se que o tipo de forno com predominância de uso na região é o “Barriga Quente”, que consome em média 0,49 metro estere por tonelada de gesso produzida. Com base nesses dados, estima-se que são necessários 22.000 hectares de Caatinga por ano em plano de manejo sustentado com rotação variando entre 10 e 15 anos dependendo do tipo de Caatinga. Conclui-se que só a vegetação nativa não possui capacidade de suporte para a indústria do gesso e que o uso de florestas de rápido crescimento é uma opção real para suprir essa necessidade e, indiretamente, diminuir a pressão sobre a vegetação nativa da região.

Orientador: Carlos Alberto Mariotoni / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-18T03:25:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Naturesa_JimSilva_D.pdf: 5201250 bytes, checksum: 844230f71c467ed3cab5b7b4ecc69ddc (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Essa tese procura relacionar os conceitos de eficiência energética, política industrial e inovação tecnológica. O objetivo é apresentar os principais pontos para uma nova política industrial, fundamentada na eficiência energética, que tenha como conseqüências a redução do consumo de energia elétrica e, principalmente, a divulgação do conceito de inovação tecnológica. O uso eficiente de energia elétrica diminui a necessidade de expansão do setor elétrico, postergando investimentos necessários ao atendimento do mercado de energia. Para os consumidores, as principais vantagens são a redução do gasto com energia elétrica, a otimização dos sistemas e marketing associado às idéias de preservação ambiental. Nesse sentido, o Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica (PROCEL), através de inúmeras iniciativas, é uma importante ferramenta governamental para a conservação de energia e o aumento da eficiência energética no país. Para que esses programas obtenham sucesso uma nova política industrial é necessária. Projetos de eficiência devem ter como objetivo a modernização do parque industrial - buscando a capacitação produtiva, gerencial e comercial das empresas. Para tanto, tais projetos, que em muitos casos baseiam-se na substituição de equipamentos antigos por novos, pode ser encarada como uma inovação incremental. Logo é proposta uma nova política industrial na qual o foco é a inovação tecnológica via eficiência energética. A idéia principal é utilizar os recursos destinados à inovação tecnológica em projetos de eficiência, pois esses conceitos são sinônimos. Os principais beneficiados serão as Micros, Pequenas e Médias Empresas (MPMEs) que, normalmente, gastam grande parte do seu faturamento com energia elétrica / Abstract: This thesis tries to relate the concepts of energy efficiency, industrial politics and technological innovation. The goal is to present the main points for a new industrial policy, based on energy efficiency, which has the consequences of reducing energy consumption and, especially, the dissemination of the concept of technological innovation. The efficient use of electric energy diminishes the necessity of expansion of the electric sector, postponing necessary investments to the attendance of the energy market. To consumers, the main advantages are the reduction of electric energy consumption, the optimization of the systems and the marketing linked with the ideas of environment preservation. In this direction, the Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica (PROCEL), through innumerable initiatives, is an important governmental tool for the conservation of energy and the increase of the energy efficiency in the country. Therefore these programs get success a new industrial politics is necessary. Projects of efficiency must have as objective the modernization of the industrial plants - increasing the production, management and commercial qualifications of the companies. To reach these targets, such projects, which in many cases are based on the equipment replacement, can be faced as an incremental innovation. Consequently, it is suggested a new industrial politics, which focus the technological innovation by means of efficiency energy. The main idea is to use the resources destined for the innovation technology in efficiency projects, therefore - in our point of view, these two concepts are synonymous. The main beneficiaries will be the Small and Medium Size Companies that, normally, spend great part of its invoicing with electrical energy / Doutorado / Recursos Hidricos, Energeticos e Ambientais / Doutor em Engenharia Civil

Uma parcela significativa da energia gasta no Brasil está relacionada ao consumo industrial (40,6%). Este trabalho propõe a mostrar um dos muitos caminhos para se obter a redução no consumo de energia elétrica na indústria e, com isso, diminuir as emissões associadas à geração, transmissão e consumo deste recurso. A busca da indústria pela eficiência energética, aliada às práticas econômicas, sociais e ambientais adequadas, pode colocá-la no caminho da sustentabilidade. A emissão de CO2/kWh foi o indicador escolhido para monitorar o comportamento do consumo de energia no desenvolvimento dos dois estudos de caso. O principal objetivo destes casos foi a redução das emissões de gases do efeito estufa por meio do uso eficiente da energia elétrica. No primeiro caso um sistema de moagem de polpa de celulose usada na fabricação de fraldas foi substituído por outro mais eficiente, obtendo-se uma redução no consumo de energia de 60%, o que gera uma redução estimada das emissões de CO2 de 80 t/ano. No segundo caso, o sistema de vácuo da formação da fralda foi trocado por outro mais eficiente, conseguindo-se uma redução de 56% no consumo de energia, com a conseqüente redução estimada de emissão de CO2 de 74 t/ano. Nestes casos observou-se que a utilização eficiente de fontes de energia, além de gerar um menor nível nas emissões de gases do efeito estufa, também contribui para a redução dos custos industriais. / A significant fraction of the energy spent in Brazil is associated with industrial consumption (40.6%). The purpose of this work is to demonstrate one of many ways to reduce electric energy consumption by the industry and, as consequence, reduce emissions associated with generation, transmission, and consumption of this resource. The search of energetic efficiency, coupled with economical, social, and environmental practices can shift the industry in the direction of a sustainability path. The emission of CO2/kWh was chosen as a sustainability indicator to monitor the energy consumption pattern during the development of this research. The main objective was to assess the reduction of the greenhouse gas emission, associated with a higher electric energy efficiency consumption strategy adopted in two cases that were analyzed. At the first case, a cellulose pulp milling system, used at a diaper manufacturing process, was replaced by another system with higher efficiency. The reduction in energy consumption reached 60%, and reduced greenhouse gas emissions in an estimated 80 ton/year. At the second case, a fan of the diaper vacuum system was also replaced by a more efficient system. The energy consumption decreased 56%, resulting in a greenhouse gas emissions reduction of 74 ton/year. These results demonstrate the relationship between adopting more energy efficient system, and the reduction in greenhouse gas emissions, that moreover, contributes to industrial cost reduction.

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-10-27T13:11:38Z No. of bitstreams: 2 Tese - Hugo Leonnardo Gomides do Couto - 2015.pdf: 10217216 bytes, checksum: e3a3e2c7ac3b785a2aae25ebc789747a (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2015-10-27T13:13:23Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Tese - Hugo Leonnardo Gomides do Couto - 2015.pdf: 10217216 bytes, checksum: e3a3e2c7ac3b785a2aae25ebc789747a (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-27T13:13:23Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese - Hugo Leonnardo Gomides do Couto - 2015.pdf: 10217216 bytes, checksum: e3a3e2c7ac3b785a2aae25ebc789747a (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2015-03-27 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Goiás - FAPEG / The purpose of this study... / O presente estudo….

Submitted by Cássia Santos (cassia.bcufg@gmail.com) on 2016-10-21T11:32:06Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Pablo de Caldas Paulse - 2016.pdf: 10117343 bytes, checksum: e6a611950376f02b571e71c147ba8c8b (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Silva (jtas29@gmail.com) on 2016-11-08T18:41:53Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Pablo de Caldas Paulse - 2016.pdf: 10117343 bytes, checksum: e6a611950376f02b571e71c147ba8c8b (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-08T18:41:53Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Pablo de Caldas Paulse - 2016.pdf: 10117343 bytes, checksum: e6a611950376f02b571e71c147ba8c8b (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-03-31 / The search for buildings with better energy performance has been the subject of several studies, due to the energy crisis that Brazil and the world are facing and the need for a more sustainable solution for buildings. In this context, this thesis presented the analysis of the envelope (vertical walls and roof) of a school building whose purpose is to optimize its thermoenergetic performance and the achievement of higher levels of indoor thermal comfort for its users. The object of study was a standard building for classrooms of public schools in the city of Goiania–GO, whose dimensions and spatial characteristics have not been changed significantly; the analysis focusing only the building components that characterize its envelope. The thermoenergetic assessment of the proposed building was based on the Quality of Technical Regulation Methodology for Energy Efficiency of Commercial Buildings, Services and Public - RTQ-C of the Brazilian Labeling Program in Buildings (PBE Edifica), which establishes parameters for the classification of energy performance through the National Energy Conservation Label (ENCE). For this purpose, analysis were carried out of the building envelope according to the prescriptive method, based on calculations and parameters pre-set by the Regulation, and on computer simulations carried out by creating scenarios using materials and solutions recommended by the Regulation and performance of technical standards buildings (NBR 15575: 2013) and thermal performance in buildings (NBR 15220: 2005), both referenced by RTQ-C. For the simulations was used the DesignBuilder software. Simulated models were evaluated according to two criteria: the indoor air temperature and the thermal comfort of users defined by the PMV index. The results were applied to the RTQ-C methodology and demonstrate that the changes in the type of masonry and in the roof of the original model, added to the incorporation of shading elements in the openings, can provide a change in the ENCE final classification, which moves up from a medium ranking (level C) to that of maximum performance (level A), with considerable implications for the internal temperature and the percentage of hours in comfort of users, without the need for use of mechanized and high energy consuming air conditioning systems. These results provide subsidies for the development of more energy efficient public buildings, through the employment of construction systems appropriate to the site and enabling the reduction of costs associated with the maintenance of adequate thermal comfort of its users. / A busca por edificações com melhor desempenho energético tem sido alvo de diversas pesquisas, visto da crise energética que o Brasil e o mundo vêm enfrentando e a necessidade de um caminho mais sustentável para as edificações. Neste contexto, esta dissertação apresentou a análise da envoltória (vedações verticais e cobertura) de uma edificação escolar cujo objetivo é a otimização de seu desempenho termoenergético e a obtenção de melhores níveis de conforto térmico interno para os seus usuários. O objeto de estudo foi um edifício padrão para salas de aula de escolas públicas do município de Goiânia-GO cujas dimensões e características espaciais não foram alteradas significativamente; sendo analisados somente os componentes construtivos que caracterizam a sua envoltória. A avaliação termoenergética da edificação proposta baseou-se na metodologia do Regulamento Técnico da Qualidade para Eficiência Energética de Edifícios Comerciais, de Serviços e Públicos - RTQ-C do Programa Brasileiro de Etiquetagem em Edificações (PBE Edifica), o qual estabelece parâmetros para a classificação do desempenho energético através da Etiqueta Nacional de Conservação de Energia (ENCE). Para tanto, foram realizadas análises da envoltória da edificação segundo o método prescritivo, baseado em cálculos e parâmetros pré-estabelecidos pelo regulamento, e o da simulação computacional, com a criação de cenários utilizando materiais e soluções recomendadas pelo regulamento e normas técnicas de desempenho de edificações (ABNT NBR 15575:2013) e desempenho térmico em edifícios (ABNT NBR 15220:2005), ambas referenciadas pelo RTQ-C. Para a simulação foi utilizado o software DesignBuilder. Os modelos simulados foram avaliados segundo dois critérios: a temperatura interna do ar e o conforto térmico dos usuários definido pelo índice PMV. Os resultados foram aplicados à metodologia do RTQ-C e demonstram que a mudança no tipo de alvenaria e na cobertura do modelo original, com a incorporação de elementos de proteção solar nas aberturas, possibilitam que a classificação final da ENCE passe de uma classificação mediana (nível C) para o de máximo desempenho (nível A); com consideráveis implicações na temperatura interna e no percentual de horas em conforto dos usuários, sem a necessidade de emprego de sistemas de climatização mecanizados e de elevado consumo energético. Tais resultados fornecem subsídios para a elaboração de edifícios públicos energeticamente mais eficientes, empregando sistemas construtivos adequados ao local e que possibilitem a redução de custos associados à manutenção do adequado conforto térmico de seus usuários.

Submitted by Jaqueline Silva (jtas29@gmail.com) on 2016-11-09T17:02:22Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Isadora Maria Melo Crispim -2016.pdf: 2337731 bytes, checksum: be9cc8fc9e175fce8a87f605ac91a4e9 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Silva (jtas29@gmail.com) on 2016-11-09T17:02:34Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Isadora Maria Melo Crispim -2016.pdf: 2337731 bytes, checksum: be9cc8fc9e175fce8a87f605ac91a4e9 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-09T17:02:34Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Isadora Maria Melo Crispim -2016.pdf: 2337731 bytes, checksum: be9cc8fc9e175fce8a87f605ac91a4e9 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-10-07 / The energetic, political and economic crisis in which Brazil has been going through, stirred the interest in presenting an insight into the importance of environmental sustainability and energetic efficiency in the premises of UFG -Regional Catalão. The objective of this work is to identify initiatives on practical studies existing on the subject, providing a framework of information that will help the university to create and implement an energetic efficiency management plan. For this, we used the observatory research, literature and documents. The results showed that the UFG -RC does not have many actions to the proposed theme. And finally, pointed viable alternatives to implementing practices aimed at environmental sustainability with a focus on energy efficiency in the institution. / A crise energética, política e econômica pelas quais o Brasil vem passando, despertou o interesse em apresentar uma visão sobre a importância sustentabilidade ambiental com foco em eficiência energética nas instalações da Universidade Federal de Goiás - Regional Catalão (UFG-RC). O objetivo deste trabalho foi identificar iniciativas relacionadas sobre a necessidade e importância de ações voltadas à eficiência energética, adotadas pelas instituições de ensino superior em funcionamento, que podem ser replicadas. Para isso, utilizou-se de pesquisa bibliográfica, documental e observacional. Os resultados mostraram que a UFG-RC ainda não possui muitas ações voltadas ao tema proposto. Diante disto, foram apontadas alternativas viáveis para implementação de práticas voltadas a sustentabilidade ambiental com foco na eficiência energética na Instituição.

Made available in DSpace on 2016-08-18T17:23:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Afonso.pdf: 7834860 bytes, checksum: 3720b924c6d79357e143a14c6296ec6a (MD5) Previous issue date: 2014-01-31 / It is already ancient the observation that the IFMA Campus São Luís / Monte Castelo has a high intake of electric power. This work aimed to evaluate if indeed the annual consumption of this institution is above average when compared with similar institutions. All the data were collected from January to December 2012 by manually measures performed on entire building and using the PowerNet P-600 Energy Analyzer in specific parts of the building. The results showed that indeed its annual consumption was more than double of other similar educational institutions. Thus, a simulation study of replacing appliances by more efficient models, measuring the amount of energy saved was carried out and also taking into account the time of operation. The results showed possible to save energy by this approach. Public managers who are responsible for the preparation and approval of projects, as well as technical responsible for purchasing of electrical equipment, were also considered in this work, because any efficiency program depends largely on the cooperation of this team. Even with the simulations results showing up in favor of implementation work energy efficiency, it was appointed out the necessity of the creation a long-term awareness program involving all the users, specially the students, wich can indirectly influence the whole society as knowledge multipliers. / A observação de que o IFMA Campus São Luís / Monte Castelo possui um alto consumo de energia elétrica, por parte dos usuários, é antiga. Desta forma, analisou-se se este consumo anual está acima da média quando comparado à instituições similares. Os dados de consumo foram obtidos através de um estudo abrangendo o período de janeiro a dezembro de 2012, tanto por meio de medidas realizadas manualmente através de coleta de dados in loco, em toda a edificação, como com o uso de equipamento analisador de energia, em parte da edificação. Após comprovação de que o consumo anual estava maior que o dobro das demais instituições analisadas, selecionou-se quais sistemas seriam abordados e procedeu-se com a etapa de simulação de substituição dos aparelhos por modelos mais eficientes, mensurando a quantidade de energia economizada. Primeiramente com a simples troca de aparelhos e depois levando em consideração uma redução na quantidade de tempo de utilização, evitando os desperdícios, mesmo que sejam mínimos. Os gestores públicos responsáveis pela elaboração e aprovação de projetos, assim como os responsáveis pela aquisição de equipamentos elétricos, também foram alvos deste trabalho, pois a eficientização depende imensamente da colaboração dos mesmos. Mesmo com os resultados das simulações mostrando-se favoráveis à implementação do trabalho de eficientização, também é necessário que seja feito um trabalho em longo prazo, com a conscientização dos usuários finais, administradores, professores e principalmente alunos, sendo que estes últimos podem influenciar indiretamente toda a sociedade, uma vez que são multiplicadores de conhecimento em casa e a todo o restante da comunidade.

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.

Orientador: Luiz Carlos Pereira da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-25T04:17:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tome_MauriciodeCastro_M.pdf: 1294997 bytes, checksum: 7f957ff745612ef36a77596912782f07 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O presente trabalho procura analisar o aquecimento elétrico de água no setor residencial e seu impacto no perfil de tensão, perdas e energia total acumulada. Por meio de simulações computacionais com uma rede de teste, juntamente com dados de uso dos eletrodomésticos mais comuns no ambiente residencial (separados por região, devido às diferentes condições e padrões de consumo das mesmas), foi possível estimar a quantidade de energia utilizada referente ao chuveiro elétrico, bem como o impacto no perfil de tensão e as perdas na distribuição decorrentes do uso do mesmo. Além disso, também foram analisadas as propostas de tarifação branca da ANEEL e as propostas homologadas pelas concessionárias, e seu impacto na conta de luz do consumidor residencial, para três padrões de consumo: consumo total não modificado, consumo do chuveiro deslocado e consumo do chuveiro eliminado. Na parte de impactos na rede de distribuição, confirmou-se que a utilização do chuveiro elétrico, que é praticamente uma exclusividade brasileira, representa uma parcela significativa do consumo total de uma residência, além de ser um dos maiores responsáveis pelo pico de consumo no setor residencial, o que causa um afundamento no perfil de tensão e aumento nas perdas na distribuição, características indesejadas na operação do sistema elétrico. Já na parte do consumo residencial, foi visto que os postos tarifários homologados pelas concessionárias reduzem em muito os ganhos possíveis com o deslocamento do horário de carga do chuveiro, de forma que a chance de uma adoção significativa da tarifa branca pelos consumidores é baixa. Por outro lado, uma adesão maciça dos consumidores poderia fazer com que o consumo do chuveiro fosse deslocado do horário de ponta e se concentrasse no horário imediatamente posterior, o que pode agravar a situação atual em termos de pico de consumo / Abstract: This thesis presents an analysis of the electricity based water heating in the Brazilian residential sector and its impacts on the electric grid voltage profile, losses and total energy consumption. Using computer simulation through a test network, and considering the most common household appliances' usage data, it was possible to estimate the total energy used by the electric shower, as well as its impact on voltage profile and distribution losses. Moreover, it is also analysed the time of use (TOU) tariff proposed by ANEEL and the consolidated tariffs proposed by the Brazilian utilities, and its impacts in the customers' energy bill, for three load patterns: unmodified, electric shower demand moved off-peak, and without electric shower. Results about the impact on distribution networks confirmed that the electric shower usage (which is almost exclusive to Brazil) represents a large amount of the electric energy used by the residential customers, and, in addition, it is a major contributor to the peak loading of the residential sector, causing voltage drop and increased distribution losses, which are undesired in electric distribution systems. In terms of household consumption, it was possible to conclude that the utilities' approved time-of-use tariffs give little margin for possible savings in the electricity bill in comparison with ANEEL's initial tariff proposal, so that TOU adoption will probably be very low. On the other hand, a massive adoption of the off-peak shower usage by the customers could cause a concentration in its usage in a later time, which would eventually worsen the actual peak hour scenario / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica