Orientador: Antonio Roberto Balbo / Coorientadora: Célia Aparecida dos Reis / Banca: Hassan Costa Arbex / Banca: Tatiana Miguel Rodrigues de Souza / Resumo: Atualmente a produção e o consumo de energia têm suma importância para a realização de diversas atividades humanas, o que implica em uma grande quantidade a ser produzida para atender a demanda, que, com o passar do tempo, aumenta cada vez mais. Esse aumento do consumo faz com que pesquisas sejam desenvolvidas com relação a sistemas de captação ou colheita de energia, que são chamados de "energy harvesting". Estas possibilitam sua conversão em energia elétrica, que pode ser diretamente utilizada ou armazenada para uso posterior. Um sistema de colheita de energia captada através de material piezoelétrico é aquele que colhe a energia gerada por vibração mecânica. Neste trabalho fez-se um estudo, em termos do plano de fase e estabilidade assintótica, de um modelo de vibração massa-mola-amortecedor associada a sistemas de colheita de energia, o qual é baseado em uma equação de Duffing. O modelo é formulado através de um sistema de equações diferenciais ordinárias não lineares e, para análise de suas soluções de equilíbrio, foi utilizado o método de Cardano - Tartaglia. Testes com um problema real são realizados apresentando as soluções obtidas pelo método, bem como uma simulação numérica do retrato de fase de dois pontos críticos destes, utilizando o software MatLab. / Abstract: Currently the production and consumption of energy is very important for the performance of various human activities, which entails a great demand to be met and, with the passage of time, increases more and more. This increase in energy consumption makes researches are developed in relation to energy harvesting systems called energy harvesting. These enable their conversion into electrical energy, which can be directly used or stored for later use. A system of energy harvesting captured by piezoelectric material is one that harvests the energy generated by mechanical vibration. In this work is investigated a mass-spring-damper vibration model associated with an energy harvesting system, which is based in a Duffing's equation. This model is formulated through a system of ordinary nonlinear differential equations and, to analyze of their equilibrium solutions, the Cardano - Tartaglia's method was used. Tests with an actual problem are done, presenting the solutions obtained by the method, as well as a numerical simulation a phase portrait analysis of two critical points of this, using the MatLab software. / Mestre

Orientador: Leonardo Nepomuceno / Banca: Edilaine Martins Soler / Banca: Gelson da Cruz Junior / Resumo: A curva cota-preço, também conhecida como curva de demanda residual, modela a relação entre o preço de equilíbrio de mercado com a cota que é despachada em leilões de energia por uma companhia geradora do tipo price-maker. No método tradicional de construção, esta curva é obtida por meio da subtração das curvas de demanda agregada e geração agregada. Este trabalho propõe um novo método de construção dessa curva por meio de um problema de otimização, baseado em procedimentos de equilíbrio de mercado, de modo que é possível incluir em sua modelagem aspectos físicos e operativos das usinas de geração e restrições referentes a rede de transmissão. Para verificar a qualidade da curva cota-preço, construída através do método proposto, este trabalho também propõe uma metodologia de comparação entre diferentes abordagens de construção de curvas cota-preço. Foram realizados testes numéricos com um sistema de 24 barras, com 12 unidades geradores termelétricas e 17 unidades de demandas em um período de 24 horas, utilizando curvas cota-preço construídas pelo método proposto e o pelo método tradicional, de modo a determinar qual curva cota-preço que efetivamente produz maiores lucros à empresa. / Abstract: The price-quota curve, also known as residual demand curve, models the relationship between the market clearing prices and the quota which is dispatched by a price-maker generating company in the energy auction. In the traditional method, this curve is obtained by subtraction of the consumption bid curve and production offer curve. This work proposes a new method for building this curve by means of an optimization problem, based on market equilibrium procedures, so that it is possible to include in its modeling physical and operational aspects of power plants and constraints regarding the transmission network. In order to verify the quality of the proposed price-quota curve, this work also proposes a methodology for comparing and evaluating different approaches of construction for such curves. We perform tests in a 24-bus system with 12 thermoelectric generating units and 17 demand units in a 24-hour period, using price-quota curves built by the proposed method and also by the traditional method, in order to determine which price-quota curve effectively produces higher profits to the company / Mestre

Orientador: Edilaine Martins Soler / Coorientadora: Maristela Oliveira dos Santos / Banca: Andrea Gonçalves Vianna / Banca: Marcos Mansano Furlan / Resumo: Os sistemas de abastecimento de água são de fundamental importância pois são responsáveis por levar água de qualidade a população. No Brasil, para as empresas de saneamento, o custo da energia elétrica é cobrado de acordo com a hora do dia, sendo o horário compreendido entre as 18h e as 21h chamado de horário de pico, onde a energia elétrica é mais cara. Grande parte dos gastos com energia elétrica nos sistemas de abastecimento de água são atribuídos as bombas hidráulicas, que, no geral, são acionadas quando os níveis dos tanques chegam ao mínimo, permanecendo ligadas até que se atinjam seus níveis máximos, sem levar em consideração o horário em que esta operação é feita. Diante disto, este trabalho propõe um modelo matemático para a otimização energética mais próximo da realidade dos sistemas de abastecimento de água. Testes numéricos foram realizados através da implementação do modelo no software GAMS e resolvido pelo pacote de otimização CPLEX para diferentes instâncias, afim de validar o modelo proposto e a comprovar à eficiência do planejamento da operação das bombas hidráulicas em relação a operação feita na prática nos sistemas de abastecimento de água. / Abstract: Water supply systems are of fundamental importance once they are responsible for providing quality water to the population. In Brazil, for sanitation companies, the cost of electricity is charged according to the period of the day, with the period between 6 and 9 p.m. known as the peak hours, during which electricity is more expensive. The majority of costs with electricity in the water supply systems are due to the hydraulic pumps, which are, usually, activated when tank levels reach the minimum level and then they remain on until their maximum levels are reached, without taking into account the period during which this operation is performed. With this in mind, this study proposes a mathematical model for the electricity usage optimization closer to the reality in water supply systems. Numerical tests were performed through the implementation of the GAMS software model and solved by the CPLEX optimization package for different instances, in order to validate the proposed model and to prove the efficiency of the planning of the operation of hydraulic pumps about the operation made in practice in water supply systems. / Mestre

Orientador: Luís Carlos Origa de Oliveira / Co-orientador: João Luiz Afonso / Co-orientador: Priscila da Silva Oliveira / Banca: Júlio Borges de Souza / Banca: Falcondes José Mendes de Seixas / Banca: Arnulfo Barroso de Vasconcellos / Resumo: Com vistas à mitigação das distorções harmônicas, sempre que possível, são adotadas medidas operacionais relacionadas à adequação das cargas geradoras de harmônicas, fazendo-se uso de tecnologias menos poluentes, multiplicação do número de pulsos em instalações conversoras de grande porte, alteração da topologia das redes elétricas, entre outras. Ocorre, que, em diversas vezes, tais medidas são inviáveis sob o ponto de vista econômico, ou mesmo insuficientes para garantir o funcionamento adequado do sistema e/ou atender os limites estabelecidos pelas normas e recomendações técnicas. Nesses casos, torna-se indispensável o uso de equipamentos especiais para atenuação de distorções harmônicas. O uso de filtros e dispositivos de compensação constituem as técnicas mais aplicadas para redução das componentes harmônicas. Essas técnicas podem ser separadas em dois grandes grupos, dependendo do modo operacional, ativo ou passivo, sendo ambos amplamente conhecidos e aplicados nos mais distintos setores da engenharia. Considerando a aplicação de estruturas compensadoras em sistemas elétricos a quatro fios com carregamentos monofásicos não lineares, apresenta-se nesta tese um novo arranjo de compensação harmônica que incorpora simultaneamente filtragem ativa e passiva, e que apresenta todas as funcionalidades no que tange à compensação harmônica de um filtro ativo de quatro braços. Nessa perspectiva, a filtragem harmônica das componentes de sequências positiva e negativa é realizada por um filtro ativo de três braços, enquanto que, a filtragem das harmônicas homopolares fica atribuída ao supressor eletromagnético de sequência zero. Considerando o mesmo nível de potência a ser processado, presume-se que os custos dos dispositivos eletromagnéticos sejam menores quando comparados aos dispositivos de estado sólido, notadamente as chaves eletrônicas e ... / Abstract: With a view to mitigate harmonic distortion, whenever possible are adopted operational attitudes related to the suitability of harmonic generating loads, making use of cleaner technologies, multiplying the number of pulses in large converting installations, changes in electric grid topology, among others. Occurs that, in several times, such attitudes are not feasible under the economic point of view or even insufficient to ensure proper system operation and/or meet the limits set by standards and technical recommendations. In these cases, it becomes necessary to use special equipments to mitigate harmonic distortion. The use of filters and compensation devices constitute the techniques applied to reducing harmonic components. These techniques can be separated into two major groups, depending on the operating mode, active or passive, both widely known and applied in the most diverse sectors of engineering. Considering the expectation of compensating structures application in four-wire electrical systems with single-phase nonlinear loads, this thesis presents a new arrangement of harmonic compensation that incorporates both active and passive filtering, and that presents all the features regarding the harmonic compensation of a four-arm active filter. In this perspective, the harmonic filtering of positive and negative sequences components is performed by a three-arm active filter, while the filtering of zero sequence harmonics is attributed to the electromagnetic zero sequence suppressor. Considering the same power level to be processed, it is assumed that the costs of electromagnetic devices are smaller when compared to solid state devices, notably the electronic switches and sensors, which can be eliminated of the four-arm active filter when the responsibility to compensate homopolar harmonic is of the electromagnetic suppressor, which is a robust and reliable device. This thesis, therefore, ... / Doutor

Orientador: Antonio Padilha Feltrin / Banca: José Roberto Sanches Mantovani / Banca: Marcelo Escobar de Oliveira / Resumo: Uma nova abordagem do controle integrado de tensão e reativos para a operação de redes de distribuição de média tensão é proposta neste trabalho, com vistas a explorar o problema de economia de energia e redução do pico de demanda através da redução da tensão da rede, procedimento chamado de "Conservation Voltage Reduction" (CVR). Amplas aplicações de CVR podem fornecer benefícios significativos em termos técnicos, econômicos e ambientais. Porém em alguns casos, devido às variações inesperadas, importantes desvios de tensão podem aparecer e causar níveis de tensão indesejáveis. Portanto, este trabalho visa mitigar o problema da aplicação de redução de tensão via otimização multiobjetivo, usando um algoritmo genético. A proposta apresentada é para a fase de operação, levando em conta a redução da injeção de potência ativa e o desvio na tensão, com uma estratégia baseada em uma previsão de carga com um dia de antecedência e considerando a atuação de transformadores com On Load Tap Changer (OLTC), reguladores de tensão automáticos, bancos de capacitores e a presença de geração distribuída (GD) na rede de distribuição. Assim, o resultado é um conjunto de soluções ótimas não dominadas (fronteira de Pareto) e o decisor (decision maker) pode escolher quando, como e onde aplicá-las para alcançar diferentes objetivos / Abstract: A new approach for the integrated Volt-Var control (IVVC) for medium voltage distribution networks operation is proposed here, seeking to explore the problem of energy savings and peak demand relief through the voltage reduction procedure called Conservation Voltage Reduction (CVR). Wide applications of CVR can provide significant benefits on technical, economic and environmental terms. However, in some cases, due to unexpected variation, significant voltage deviations may appear and cause undesirable voltage levels. Therefore, this paper seeks to mitigate the problem of voltage reduction application via multiobjective optimization. The proposal presented here is for the operation phase, taking into account the active power intake reduction and the voltage deviation, with a strategy based on a day ahead load forecast and considering the presence of transformers with On Load Tap Changer (OLTC), automatic voltage regulators, capacitor banks and distributed generation,. Therefore the result is a set of non-dominated optimal solutions (Pareto front), and the decision maker may decide when, where and how to apply them to meet different goals / Mestre

Orientador: Odivaldo José Seraphim / Resumo: O objetivo desta pesquisa foi analisar os dados de potenciais de superfície gerados no solo por uma rede monofilar com retorno por terra - MRT, os quais poderiam provocar fibrilação ventricular no ser humano, causada pela menor corrente de curtocircuito que vier a ser injetada no sistema de aterramento, seja pela tensão de passo, ou pelo contato com a estrutura energizada, denominada de tensão de toque. A pesquisa foi realizada na Universidade Federal de Mato Grosso do Sul no Campus de Campo Grande - MS, utilizando-se um protótipo da rede MRT, construída de acordo com as normas da Empresa Energética de Mato Grosso do Sul (ENERSUL). No período de 1996 a 1998 foram realizadas semanalmente medições dos potenciais de superfície sobre os sistemas de aterramento de alta e baixa tensão, considerando estes sistemas isolados e interligados, resultando num total de 6.864 medições de tensão de passo e 246 medições da tensão de toque. Os menores valores calculados de corrente de curto-circuito que poderiam gerar potenciais de passo e toque e provocar fibrilação ventricular no ser humano foram, indicaram que a tensão de toque é a mais perigosa. Os maiores valores de tensão de passo e tensão de toque, foram os responsáveis pelos menores valores da corrente de curto-circuito, que podem provocar a fibrilação ventricular . Estes valores ocorreram em sua maioria nas medições da tensão de passo realizadas no aterramento de alta tensão desconectado do aterramento de baixa tensão, tendo uma forte tendência destes valores no sentido sul, concordando com os menores valores de resistividade superficial. / Abstract: The objective of this research was to analyze the surface potentials generated data in the soil by a single wire network with return for earth - MRT, which can provoke ventriculated fibrilation in the human being, it causing the smallest short circuit current than it comes to be injected in the ground layering system, it be for the step tension, or through contact in the structure with tension, denominated of touche tension. The research was been accomplished in the Federal University of Mato Grosso do Sul Campus of Campo Grande - MS, utiling a prototype of the MRT network built in accordance with the norms of the Energy Company of Mato Grosso do Sul (ENERSUL). In the period from 1996 to 1998 weekly readings of surface potentials on ground layering system was taken for the high and lowers tension, considering these systems isolated and joyned, resulting in a total of 6.864 readings of step tension and 246 touche tension. The smallest calculated values of short circuit current that can generate step potentials, touche, ventriculated fibrilation in the human being were, respectively, 1,92 kA and 0,46 kA, indicating that the touch tension is the most dangerous. The highest values of step tension and touch tension, it were the responsible for the smallest values of the short circuit current, that can provoke the ventriculated fibrilation. These values occurred in its majority in the readings of the step tension realized in the ground layering of the high tension disconnected of the lower tension, having a strong tendency of these values in the south direction, agreeing with the smallest values of surfacial resistivity. / Doutor

A forte expansão da geração eólica é uma tendência mundial que altera a estrutura, o planejamento, a operação e a dinâmica dos sistemas de potência. Dessa forma, é importante que as unidades de geração eólica assumam responsabilidade pela confiabilidade e estabilidade do sistema de potência. Um bom desempenho transitório e uma boa margem de estabilidade para o sistema de potência dependem de estudos técnicos e da utilização de estratégias adequadas de controle. Nesse contexto, o presente trabalho propõe a inclusão de uma malha de controle suplementar em unidades eólicas de geração baseadas em gerador de indução duplamente alimentado. O objetivo da malha de controle suplementar proposta é melhorar a margem de estabilidade a pequenas perturbações de unidades eólicas e do sistema de potência. Controladores de amortecimento para a malha de controle suplementar proposta são projetados para amortecer as oscilações eletromecânicas causadas por unidades eólicas e por unidades de geração convencionais baseadas em gerador síncrono. Uma análise para definir a melhor entrada de controle para a inclusão da malha de controle suplementar da unidade de geração eólica é feita usando resíduos da função de transferência. As análises e testes são realizados usando dois sistemas diferentes: sistema composto por uma única unidade eólica conectada a um barramento infinito e sistema constituído por uma unidade eólica e uma unidade de geração convencional baseada em gerador síncrono conectadas a um barramento infinito. Duas diferentes metodologias são adotadas para o projeto/síntese do controlador da malha de controle suplementar. Uma metodologia de projeto é baseada na teoria de controle clássico e a outra metodologia baseia-se na teoria de controle modernorobusto. Os resultados obtidos mostram que a inclusão da malha de controle suplementar proposta foi eficaz na melhoria da margem de estabilidade a pequenas perturbações do sistema de potência. Esses resultados demonstram também que unidades eólicas baseadas em gerador de indução duplamente alimentado podem contribuir com a melhoria da margem de estabilidade do sistema de potência. / The strong expansion of wind generation is a global trend that changes the structure, planning operation and dynamics of power systems. Thus, it’s important that the units of wind generation take responsibility for the reliability and stability of power system. A good transient performance and good degree of stability for the power system depend of technical studies and of the use of appropriate strategy controls. In this context, this study proposes the inclusion of a additional control loop on generating wind turbines based on doubly fed induction generator. The purpose of the proposed additional control loop is to improve the stability margin to small perturbations of wind turbines and power system. Damping controllers for the proposes additional control loop are designed to damp the oscillations caused by the wind turbines and conventional generating units based on synchronous generator. An analysis to determinate the best control input for the inclusion of the control loop further wind power generation unit is performed using waste transfer function. The analyses and tests are performed using two different test systems: system comprising a single wind unit connected to a infinite bus and a system comprising a wind unit and a wind power generation based on the conventional synchronous generator connected to an infinite bus. Two different methods are adopted for the project / synthesis of the controller of the additional control loop. A project methodology is based on classical control theory and the other is based on modern-robust control theory. The obtained results show that the inclusion of additional control loop was efficient in improving the stability margin of small perturbations of the power system. These results also demonstrate that wind turbines based in doubly fed induction generator can contribute to improving the stability margin of the power system.

CAPES / Neste trabalho são estudadas configurações de amplificadores híbridos compostos por amplificador Raman em cascata com EDFA, a serem utilizados na expansão da capacidade de sistemas de comunicações óticas utilizando WDM. Foi realizado, mediante simulação em um pacote comercial, um estudo do desempenho de diferentes esquemas desses amplificadores híbridos Raman+EDFA, em termos do ganho global, ondulação (ripple) e figura de ruído. A flexibilidade do perfil espectral do amplificador Raman pode ser combinada com a alta capacidade de potência de saída do EDFA para obter aplicações de amplificadores híbridos banda larga. Este trabalho aplica uma nova técnica de otimização de amplificador híbrido Raman+EDFA para aplicações WDM. É utilizado o modelo de aproximação analítica com menor tempo de cálculo, para determinar o perfil espectral do estágio de amplificação Raman. A otimização foi realizada para uma configuração de amplificador híbrido Raman+EDFA utilizando uma fibra compensadora de dispersão (DCF) com múltiplos lasers de bombeamento no estágio Raman. A otimização foi focada no ganho global e na ondulação do amplificador híbrido resultante. Os resultados demonstraram que o amplificador híbrido Raman+EDFA com reciclagem de bombeamento residual Raman, combinado com uma seleção apropriada de potências e comprimentos de onda dos lasers de bombeamento Raman, possibilita a obtenção de amplificadores híbridos banda larga com maior eficiência de conversão de potência, ganho alto e plano. Os resultados também mostraram ganhos médios maiores, menor ondulação e largura de banda maior que os encontrados na literatura. Tais resultados podem contribuir para um melhor conhecimento das vantagens e desvantagens de amplificadores híbridos utilizados em enlaces óticos. / In this work different configurations of hybrid amplifiers are studied, made by a Raman amplifier followed by an EDFA. Such amplifiers can be used to increase the transmission capacity in WDM based optical communication systems. The performance of different hybrid EDFA+Raman amplifiers is obtained using commercial software. Their performance is analyzed in terms of the global gain, ripple and noise figure. The design and development of new configurations of fiber amplifiers, such as Raman and erbium-doped fiber amplifiers operating in a combined system that allows recycling pump power, contributes to minimize the energy consumption of the entire transmission system. Raman amplifiers can be used along with the EDFA high output power capacity to add spectral shaping flexibility for broadband applications. This work applies a new technique to optimize Raman+EDFA hybrid amplifiers for WDM applications. It uses an analytical approximated model to determine the spectral shaping of the Raman gain stage avoiding the time-consuming process of spectral profile optimization. The optimization has been carried out on a hybrid Raman+EDFA amplifier configuration, using dispersion compensating fiber with multiple pump lasers in the Raman amplification stage. The optimization has focused on the global gain and its ripple factor for the hybrid amplifier. Results demonstrated that the Raman+EDFA hybrid amplifier under recycling residual Raman pump, allied with the proper selection of pump wavelengths and powers, enables the construction of broadband amplifiers with enhanced power conversion efficiency and high and flat gains. Results also show average high gain, lower ripple, and higher bandwidth than those found in the literature. Such results can contribute to a better knowledge of the advantages and drawbacks of hybrid Raman/EDFA amplifiers in optical links.

A incrustação causada pelo coque é um sério problema na indústria do petróleo, principalmente, nos equipamentos que operam em altas temperaturas. Neste trabalho apresenta-se um estudo para demonstrar a possibilidade do emprego da incrustação do coque como um elemento transdutor para compor um sensor tipo resistivo, para fornecer um sinal elétrico representativo do crescimento e do envelhecimento local da própria incrustração. Para a demonstração, procederam-se duas etapas de experimentos com óleos pesados do petróleo e amostras de incrustação de coque originadas por esses óleos na indústria. Os experimentos mostraram bons resultados, mas também indicaram que o sinal combina a condutividade do óleo e o da incrustação. O coque produzido nos experimentos apresentou-se como grânulos soltos não aderentes e eletricamente desconectados entre si. Verificou-se que o sinal obtido durante o craqueamento térmico em regime de batelada apresenta três regiões distintas: no início o material reage com uma cinética de primeira ordem; na região intermediária, ocorre separação do fluído em duas fases líquidas e finalmente, na terceira região, ocorre a deposição do coque sólido, porém imerso em óleo com elevada resistência elétrica, fornecendo um sinal muito mais alto que o valor inicial apresentado pelo óleo. Entretanto, craqueamentos térmicos sucessivos sobre o leito de coque inicial mostrou progressivas reduções nos valores das leituras, indicando a tendência a ser adquirida com o envelhecimento do coque, de se agregar em uma grande estrutura carbonácea de baixa resistividade elétrica. Alternativamente, para confirmar, mediu-se a resistência elétrica em amostras de incrustação verdadeiras usando-se as mesmas condições empregadas nos óleos. Os resultados mostraram uma resistividade aproximadamente 50 vezes menor que a dos óleos. Ensaios de craqueamento sucessivos de óleos sobre estas incrustações mantêm praticamente constante a resistência elétrica obtida como leitura, confirmando que o aumento da condutividade se deve mais ao envelhecimento e cimentação dos grânulos de coque do que o crescimento da incrustação. Os ensaios também mostraram que uma vez que a incrustação adquire uma resistividade elétrica menor que a do óleo, o sinal torna-se mais representativo da incrustação. O sinal então, se associado a um método de ajuste adequado, fornece a velocidade de crescimento da camada incrustada que pode ser usada como parâmetro de controle ao processo industrial para minimizar o problema da incrustação pelo coque. / The coke fouling is a serious problem in the oil industry, mainly in equipment operating at high temperatures. This work presents a study to demonstrate the possibility of using the inlay of the coke as a transducer element to form a resistive sensor type, to provide an electrical signal representative of the growth and aging of the local self inlay. In order to demonstrate this, two categories of experiments have been carried out with two heavy oils fractions and two samples of real fouling coke incrustation originated by these oils in the industry. The experiments show good results, but also indicate that the signal combines both oil and incrustations conductivity. The coke produced during the experiment haad non-adherent loose granules that were electrically disconnected between them. It was verified that the signal obtained during the batch controlled thermal cracking shows three distinct regions: at first, the material reacts within a first-order kinetic rate; at the intermediate region, fluid separation happens in two liquid phases and, finally, at the third region, solid coke deposition occurs, though immersed in a high electric resistivity oil, providing a much higher signal than the initial value presented by the oil. However, sucessive thermal cracking on the initial bed of coke showed progressive reductions in the values of the readings, indicating the tendency to be acquired by the aging of coke, to aggregate in a large structure of carbonaceous material with low electrical resistivity. Alternatively, to confirm, was measured the electrical resistance in samples of real inlay using the same conditions employed in the oils. These have showed a resistivity approximately 50 times smaller than the one for the oils. Testing of sucessive oil cracking on these inlays remain practically constant the electric resistance obtained as reading, confirming that the increase in conductivity is due more to the aging and cementation of grains of coke than the growth of the inlay itself. The tests also showed that once the encrustation acquires a resistivity lower than of the oil, the signal becomes more meaningful and representative of the inlay. The signal, if is associated with an appropriate adjustment method, give the rate of growth of the embedded layer that can be used as a control parameter for the industrial process to minimize the problem of fouling by coke.

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:42:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000448653-Texto+Completo-0.pdf: 3845852 bytes, checksum: 42fed21d426d0772e6f918691f47833c (MD5) Previous issue date: 2013 / Recent advances in High Performance Computing have opened a wide range of new research opportunities. Modern parallel and distributed architectures present each time more and more processing units seeking for a higher computational power. At the same time, the gain of performance obtained with those platforms is followed by an increase in energy consumption. In this scenario, researches in energy efficient high performance environments have emerged as a way to find the causes of excessive energy consumption and propose alternative solutions. Nowadays, one of the most representative high performance platforms is the computational grid which is used in many scientific and academic projects all over the world. In this work, we propose the use of energy-aware scheduling algorithms to efficiently manage the energy consumption in computational grids trying to avoid excessive performance losses. Our solution is based on: (i) an efficient management of idle resources; (ii) a clever use of active resources; (iii) the development of a procedure to accurately estimate the energy consumed in a given platform; (iv) the proposal of several new energy-aware scheduling algorithms for computational grids. We evaluate our approach using the SimGrid simulation environment and we compared our algorithms against five traditional scheduling algorithms for computational grids that are not energy-aware and one new algorithm recently proposed in the literature that deals with energy consumption issues. Our results show that in some experimental scenarios using our algorithms it is possible to achieve up to 221,03% of reduction in the energy consumption combined with 34,60% of performance loss. This example confirms our assumption that it is possible to significantly decrease the energy consumption on a grid platform without compromising proportionally the performance. / Os recentes avanços da Computação de Alto Desempenho abrem um largo espectro de possibilidades para as pesquisas na área. Arquiteturas paralelas e distribuídas modernas apresentam cada vez mais capacidade de processamento em busca de um maior poder computacional. Ao mesmo tempo, o ganho de desempenho obtido com as plataformas é seguido por um aumento do consumo de energia. Neste cenário, pesquisas sobre eficiência energética em ambientes de alto desempenho têm surgido como uma forma de encontrar as causas e propor soluções para o consumo excessivo de energia. Atualmente, uma das mais representativas plataformas de alto desempenho é a grade computacional, que é usada em muitos projetos científicos e acadêmicos em todo mundo. Neste trabalho, propomos o uso de algoritmos de escalonamento de tarefas energeticamente eficientes para a gestão do consumo de energia em grades computacionais sem causar perdas significativas de desempenho.A solução é baseada em: (i) gestão eficiente de recursos ociosos; (ii) uso inteligente de recursos ativos; (iii) desenvolvimento de um mecanismo para estimar com precisão a energia consumida por uma determinada plataforma; (iv) proposta de novos algoritmos de escalonamento energeticamente eficientes para grades computacionais. A abordagem criada foi avaliada utilizando o ambiente de simulação SimGrid. Comparamos nossos algoritmos com cinco algoritmos de escalonamento tradicionais para grades computacionais, que não consideram questões de energia, e um algoritmo recentemente proposto na literatura que lida com questões de consumo de energia. Os resultados mostram, em alguns cenários, uma redução no consumo de energia de 221,03%, combinada com uma perda de desempenho de 34,60%, com o uso de um dos algoritmos desenvolvidos neste trabalho. Este exemplo confirma a nossa hipótese de que é possível reduzir significativamente o consumo de energia em uma grade computacional sem comprometer de forma proporcional o desempenho.