Trabalho de Conclusão de Curso

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Análise do impacto da geração fotovoltaica em um sistema de distribuição de energia elétrica: um estudo de caso da capacidade de hospedagem de um alimentador da subestação de Formiga-MG.
(2023-11-27) Fonseca, Ygor Martins.; Doutor Renan Souza Moura
A resolução normativa 482 da ANEEL (Agência Nacional de Energia Elétrica), publicada em 2012, estabeleceu as condições gerais para o acesso de micro e minigeradores ao sistema de energia elétrica brasileiro. Desde então, os consumidores e investidores aumentam a cada ano o número de usinas conectadas ao sistema de distribuição. Com a intensificação dos investimentos surgiram desafios técnicos para manter o sistema de distribuição com plena capacidade operacional, ou seja, dentro dos parâmetros de qualidade de energia determinados pela ANEEL. Assim, à medida que o alimentador fica sobrecarregado, é necessário executar obras de recondutoramento, ajustes e/ou trocas dos equipamentos como, transformadores, reguladores de tensão e equipamentos de proteção, ou até mesmo, construir novos alimentadores. A ANEEL também estabelece que é de responsabilidade da concessionária de energia local informar por meio do parecer de acesso, se é possível conectar uma unidade de micro ou minigeração no ponto desejado e se haverá obras necessárias, indicando o custo mínimo de obra ao solicitante. Neste contexto, está se tornando cada vez mais comum que pedidos de conexão de novas unidades geradoras sejam negados ou se tornem inviáveis economicamente, uma vez que o custo mínimo de obra repassado ao solicitante muita das vezes ultrapassa o valor a ser investido na unidade de geração. Dado o panorama atual, que já é visto no Brasil e em outros países, o objetivo deste trabalho foi realizar a modelagem do alimentador FMAD-216 da cidade de Formiga-MG e buscar compreender as dificuldades técnicas enfrentadas pelas distribuidoras de energia em manter os indicadores de qualidade de energia e repassar o mínimo custo de obra possível ao consumidor final. A análise do alimentador foi feita por meio de simulações aproximadas no programa OpenDSS para compreender os efeitos da inserção de geração distribuída por meios dos níveis de tensão e fluxo reverso. Ao final do trabalho é mostrado que o alimentador modelado já está com níveis críticos de penetração de geração distribuída, sendo o desequilíbrio de carga um dos principais fatores limitantes.
Curso da norma regulamentadora 10 (nr-10) para trabalhos em média e altas tensões
(2023-06-15) Ramos, Thaymara Arantes.; Mestre Felipe de Sousa Silva.; Doutor Renan Souza Moura.
Atualmente, a disponibilidade de energia elétrica para seus consumidores tem sido essencial para o desenvolvimento do Brasil e do mundo, levando em consideração a economia e sociedade. Mas, para que se tenha energia elétrica disponível para consumo, é preciso que muitos profissionais atuem até que a energia chegue até os pontos residenciais e industriais, e esses profissionais ao fazer o serviço necessário, correm grandes riscos ao lidar diariamente com altas tensões. Como consequência, foram criadas as Normas Regulamentadoras, com o intuito de aumentar a segurança nesses tipos de trabalho. A norma regulamentadora 10 (NR-10) estabelece quais os requisitos e condições de segurança para os trabalhadores que atuam com serviços com eletricidade em geral e o conhecimento da norma é cobrado dentro de toda empresa atuante na área. Assim, o presente trabalho tem como objetivo a proposição de um treinamento de aplicação da NR10 para médias e altas tensões (SEP). Este treinamento será direcionado para os trabalhadores que exercitam profissões que lidam com eletricidade na faixa mínima de tensão estipulada média e alta. Durante a criação realização da ementa do treinamento, foram considerados o tópicos própicos da norma de maior relevância para serem abordados durante as aulas. Como resultados, foram criadas 10 aulas, totalizando uma carga horária total do curso de 40 horas.
Desempenho de linhas de transmissão perante evento de backflashover empregando curva V-t sincronizada com as ondas viajantes
(2024-06-12) Parreira, Gabriel Alves; Doutor André Roger Rodrigues
Este trabalho tem como objetivo apresentar uma modelagem computacional desenvolvida para representar as características de suportabilidade elétrica de cadeias de isoladores de sistemas de transmissão de energia elétrica. Para isso, é empregada a curva tensão versus tempo (curva V-t) sincronizada com as ondas viajantes de tensão e de corrente de surto nas linhas de transmissão. A motivação do estudo é avaliar se o uso da curva V-t tradicional tanto para análises de desempenho elétrico de linhas de transmissão quanto para projetos de coordenação de isolamento das mesmas, subestima a suportabilidade dos arranjos isolantes. Como consequência, os resultados de estudos empregando a curva V-t contribuem para o aumento desnecessário da quantidade de isoladores que compõem as cadeias e, por consequência, dos custos dos sistemas de isolamento. O modelo de curva V-t sincronizada foi desenvolvido utilizando-se a linguagem MODELS no ATPDraw com intuito de criar um único modelo capaz de gerar a curva V-t sincronizada com as ondas viajantes estabelecidas no sistema de transmissão, ou seja, no exato instante de tempo em que a sobretensão atmosférica solicita a cadeia de isoladores. Os estudos computacionais foram realizados considerando um trecho de linha de 500 kV da LT São Gonçalo do Pará - Outro Preto 2, formado por três vãos, durante um evento de backflashover. Os estudos têm o propósito de avaliar o desempenho elétrico tanto do isolamento da torre atingida pela descarga elétrica quanto das torres adjacentes, alterando suas resistências de pé de torre. Os resultados obtidos com emprego da modelagem permitiram a determinação da corrente crítica de descarga e do valor da sobretensão disruptiva destacando a importância da representação da suportabilidade elétrica das cadeias de isoladores utilizando a curva V-t sincronizada com ondas viajantes em substituição à tradicional curva V-t simples.
Desenvolvimento preliminar de um pacote para previsão automática de potência solar baseado em dados históricos do INMET
(2023-06-22) Amorim, Victor Gonçalves Lopes Cunha; Mestre José Antônio Moreira de Rezende; Doutor Reginaldo Gonçalves Leão Júnior
Como alternativa de fonte de energia limpa, a instalação de usinas geradoras de energia elétrica que utilizam fontes renováveis tem conquistado papel de destaque na energética brasileira, já ocupando 48% da capacidade instalada. Dentre das várias existentes, a energia solar fotovoltaica vem crescendo exponencialmente, principalmente quando se diz sobre energia elétrica, através da implantação de painéis fotovoltaicos. No entanto, o incorreto dimensionamento, ou seja, projetado sem as devidas análises prévias, destes painéis ligados à rede pode causar perturbações e perdas técnicas na rede de distribuição já existente. Grande então é a necessidade de boas ferramentas preliminares, que facilitam a análise para o correto dimensionamento. Sendo assim, este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma ferramenta premilinar para análise dos dados disponibilizados pelo INMET (Instituto Nacional de Metereologia) que influenciam diretamente na geração de energia fotovoltaica e posteriormente o devido tratamento dos dados, principalmente a detecção de outliers, para que possam ser utilizados futuramente em um modelo de previsão de séries históricas. Todo o processo é desenvolvido para acontecer de forma automática através da linguagem de programação Julia. A metodologia foi desenvolvida em três partes: aquisição dos dados, tratamento dos dados, e detecção dos outliers. Com o método empregado foi possível visualizar graficamente os pontos detectados como outliers, assim como fazer uma filtragem para um conjunto de dados mais confiável sem a presença das anomalias.
Estudo comparativo dos diferentes métodos de pda aplicados a uma edificação do tipo museu
(2023-06-22) Faria, Lucas Henrique de; André Roger Rodrigues
Este trabalho tem como objetivo apresentar três métodos de proteção contra descargas atmosféricas aplicados em um museu, com base em orientações técnicas e científicas. O estudo também visa analisar os materiais utilizados em todos os subsistemas (captação, descidas e aterramento) com o intuito de proporcionar uma investigação abrangente do Sistema de Proteção contra Descargas Atmosféricas (SPDA) obtido por cada método. Para atingir os objetivos supracitados foram examinados dados da edificação, estrutura, vizinhança, topografia, densidade de descargas atmosféricas da região e quantidade de pessoas, entre outros fatores relevantes. Com base nessa análise, foram determinadas tanto a classe de proteção e as configurações de SPDA, assim como as Medidas de Proteção contra Surtos (MPS). Foram utilizados os métodos de proteção contra descargas atmosféricas denominados Franklin, Gaiola de Faraday, Eletrogeométrico e Híbrido. Cada método foi implementado de acordo com as normas estabelecidas pela Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), como a NBR 5419 e a NBR 5410. Além disso, foram utilizadas as normas da concessionária de energia local. Os três métodos de proteção contra descargas atmosféricas aplicados em um museu foram comparados empregando-se um sistema de classificação com uma escala numérica desenvolvido para avaliar cada método considerando diversos requisitos técnicos. Os resultados obtidos demonstraram a efetividade dos métodos utilizados, enfatizando a importância da escolha de materiais adequados e da correta aplicação dos subsistemas de captação, descida e aterramento. Essas informações são fundamentais para garantir a proteção adequada contra descargas atmosféricas, em conformidade com as normas estabelecidas pelas instituições competentes.
Estudo de caso de troca de isoladores em cadeia em ancoragem utilizando a técnica de linha viva a distância em linha de distribuição de 138 kV.
(2023-06-21) João Rafael Brasileiro Assis.; Prof. Dr. Renan Souza Moura; Prof. MSc. Felipe de Sousa Silva
Atualmente, com a grande cobrança por produtividade, competitividade e qualidade no mercado de energia, as grandes empresas têm como objetivo satisfazer cada vez mais seus consumidores da melhor forma possível. Nesse sentido, elas buscam eliminar ao máximo as falhas e interrupções no fornecimento de energia.O propósito deste trabalho consiste em analisar a viabilidade do método de execução de linha viva a distância em linhas de distribuição de 138kV. Para isso, foi realizado um estudo de caso real, mais especificamente a troca de isoladores em cadeia em ancoragem.Os resultados obtidos com a aplicação desse método de linha viva foram comparados com a metodologia tradicional, que exige o desligamento do sistema elétrico de potência. Essa comparação permitiu avaliar os benefícios oferecidos pela abordagem de linha viva. Dessa forma, ao longo deste trabalho, foram analisados os aspectos técnicos, operacionais e de segurança relacionados à execução de linha viva a distância em linhas de distribuição de 138kV. Foi explorado um estudo de caso real para embasar os resultados obtidos e fornecer subsídios para a conclusão da viabilidade desse método.
IF-Consumo: simulador de consumo de energia elétrica residencial
(2023-06-19) Lima, Júllia Gonçalves; Doutor André Roger Rodrigues; Doutora Paloma Maira de Oliveira
O consumo de energia elétrica tem aumentado de forma expressiva no Brasil e no mundo. Tal fato pode ser explicado pelo aumento populacional, desenvolvimento econômico, maior demanda por serviços e produtos que necessitam de eletricidade, além do alto volume desperdiçado. Esse aumento no consumo de energia gera impactos no sistema elétrico como a exigência crescente de construção de novas usinas de geração de energia elétrica. Considerando a escassez de recursos energéticos e com foco na sustentabilidade econômica e ambiental, faz-se necessária a implantação de medidas efetivas para garantir a eficiência energética e consequentemente reduzir o desperdício de energia. Por esse motivo, o monitoramento do consumo de energia elétrica é crucial para promover a conscientização dos consumidores quanto à importância do uso racional da energia. O objetivo deste Trabalho de Conclusão de Curso (TCC) é apresentar uma ferramenta computacional que promova a economia nos gastos de energia elétrica em unidades consumidoras, por meio da mudança de ações e hábitos dos consumidores baseados na adoção e prática de conceitos de eficiência energética. O sistema IF-Consumo, cujo protótipo é aqui apresentado, consiste em uma solução inteligente em software, que permite ao usuário estimar o consumo de energia elétrica em sua residência. Após analisar dos dados do consumidor, o software apresenta informações sobre o consumo de energia da unidade consumidora e sugere recomendações práticas ao usuário acerca da utilização mais eficiente de seus equipamentos. Foram desenvolvidos dois estudos de caso, com intuito de comprovar a eficácia do sistema proposto e evidenciar sua eficiência quanto à estimativa do consumo e aplicabilidade do sistema no contexto real das residências brasileiras. Também são destacadas as principais funcionalidades associadas ao fornecimento de informações técnicas e recomendações práticas ao usuário com foco na eficiência energética.
Modelagem e parametrização de famílias para criação de template utilizável em projetos de geração fotovoltaica no software revit
(2023-06-19) Raul Otávio Ferreira Barreto; Gustavo Lobato Campos; Rodrigo Menezes Sobral Zacaroni
Visando contribuir com a falta de conteúdos e materiais de elétrica dentro da metodologia Building Information Modeling - BIM, este trabalho tem como objetivo, a partir do software REVIT, da Autodesk, criar as famílias e elementos necessários para elaboração de um projeto de geração fotovoltaica para um cliente tipo B1 da Companhia Energética de Minas Gerais - CEMIG. Desta forma, realizou-se a simulação de dimensionamento da usina, obtendo norteamento para modelagem das famílias 3D referentes aos dispositivos fotovoltaicos, tais como, módulos solares e inversor de frequência. As características de aparência e especificações elétricas foram retiradas de datasheets e catálogos dos fabricantes, buscando um nível alto de fidelidade aos modelos reais. Aliadas às famílias 3D, também foram confeccionadas famílias em 2D, com objetivo de suprir a necessidade de informações e documentação do projeto fotovoltaico em prancha. Posteriormente, todas as famílias foram aglomeradas e organizadas dentro de um modelo de projeto, template, ambiente de trabalho que recebeu configuração prévia para realização do projeto de maneira prática e eficiente. Através do teste final de funcionalidade, foi possível concluir que o template atendeu ao objetivo do trabalho, sendo possível gerir diagrama unifilar, traçar rotas de eletrodutos, criar vistas de detalhamento e entregar uma amostra do futuro com relação a instalação da usina nos ambientes da residência.
Monitoramento de processo simulado para refrigeração de leite com interface baseada em IOT
(2023-06-16) Cardoso, Beatriz Ribeiro; Me. Marco Antônio Silva Pereira
O setor de laticínios tem relevante participação na cadeia produtiva do Brasil, sendo submetido a rigorosos controles de qualidade, conforme normativas e legislações vigentes. Um dos problemas enfrentados pelo setor está relacionado à falta de monitoramento das grandezas físicas envolvidas no processo de refrigeração do leite, mas principalmente nas instalações dos pequenos produtores. Neste contexto, o presente trabalho de conclusão de curso desenvolve uma interface, baseada no conceito de Internet das Coisas (IoT), para possibilitar que os usuários tenham acesso as informações, por exemplo, da temperatura atual do leite de forma remota, com o uso de um smartphone ou computador com acesso à internet. Para tal, utilizouse a placa microcontrolada ESP8266, a qual possui módulo Wi-Fi integrado, para possibilitar o envio de informações, coletadas por sensores, à uma interface de monitoramento configurada na plataforma ThingSpeak. Esta interface permite, ao usuário, monitorar o volume do líquido presente em um recipiente para simular o comportamento de um tanque de resfriamento de leite e, além disso, é possível verificar sua temperatura e a tensão elétrica da rede de alimentação. Realiza-se o monitoramento, ainda da porcentagem de líquido presente no tanque. Desta forma, é registrada a capacidade de produção diária de leite, sendo que problemas relacionados à temperatura podem ser identificados e correlacionados, em forma de alerta, a possíveis falhas no fornecimento de energia elétrica que podem impactar na qualidade do produto final. Por fim, é feita uma análise da qualidade da energia elétrica, calculando-se indicadores previstos no Módulo 8 do PRODIST (Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional).
Utilização da toolbox Simscape Electrical do MATLAB como ferramenta de ensino de disciplinas da área de sistemas elétricos de potência.
(2023-12-01) Costa, Rudji Mayal; Doutor Patrick Santos de Oliveira; Doutor Renan Souza Moura
O avanço tecnológico tem possibilitado o uso de ferramentas cada vez mais sofisticadas para a visualização de conceitos físicos, facilitando assim, sua compreensão. Atualmente, os cursos de engenharia buscam adaptar seu conteúdo a estas novas ferramentas, com o objetivo de ampliar o interesse dos alunos, além de aprimorar o ensino de matérias que são consideradas complexas, como por exemplo, os sistemas elétricos de potência. O presente trabalho tem como finalidade apresentar a utilização de uma dessas ferramentas, o Simscape Electrical, uma Toolbox integrada ao Simulink, como um instrumento para facilitar o ensino das matérias associadas aos sistemas elétricos de potência. Este trabalho se configura na forma de um tutorial para guiar o leitor no processo de modelagem de sistemas de distribuição de energia, utilizando-se dos mais diversos blocos que compõem o Simscape Electrical do MATLAB. O desenvolvimento deste modelo, permite a realização de simulações para a verificação de comportamentos do sistema em diferentes condições de operação. Além da montagem do sistema, estão presentes cinco exemplos de simulações para demonstrar a aplicabilidade das principais ferramentas que compõem o Simscape Electrical. Desta forma, o trabalho tem o propósito de familiarizar o leitor com uma nova ferramenta passível de integração no ensino de disciplinas voltadas aos sistemas elétricos de potência, mediante a aplicação de técnicas de modelagem e simulação.

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