Autor: Aguinaldo Goes de Melo
O transformador de potência é o equipamento mais importante e caro utilizado no sistema de transmissão de energia elétrica. Os sensores de grade de fibra de Bragg (FBG) se destacaram como uma ferramenta flexível e particularmente adequada para o monitoramento de transformadores de potência, sendo um elemento sensor passivo e dielétrico. Neste trabalho, avaliou-se o desempenho de sensores de temperatura e pressão a FBG desenvolvidos para monitorar a pressão estática e dinâmica nos enrolamentos de transformadores de alta tensão durante eventos como curto-circuito e corrente de energização. Dois tipos de materiais para o encapsulamento dos sensores foram avaliados em laboratório: o polieteretercetona (PEEK) e o Transformerboard (TB). Os sensores foram testados quanto aos impactos de alta intensidade e curta duração semelhantes aos que ocorrem em curtos-circuitos. Além disso, avaliou-se a resposta no tempo dos sensores usando um sistema de interrogação com uma varredura de 5 kHz, a fim de analisar adequadamente o tempo de resposta ao curto-circuito. Os resultados apontaram que os sensores de pressão FBG usando PEEK e TB são adequados para o monitoramento do enrolamento do transformador. A sensibilidade estática obtida para os sensores baseados em PEEK foi de 0,911 pm/N, na faixa de 800 N a 1500 N. Essa sensibilidade é 4,47 maior que a sensibilidade dos sensores baseados em TB. O desempenho dos testes dinâmicos mostrou uma excelente repetibilidade para ambos os sensores, de acordo com a observação estática.
DESCRIÇÃO COMPLETA:
Data da defesa: 13/03/2020
Banca Examinadora
Orientador: Luiz Alkimin de Lacerda (Lactec)
Membro da Banca: Luiz Felipe Barrozo Toledo (Lactec)
Membro da Banca: André Eugênio Lazzaretti (UTFPR)
Palavra(s)-Chave: Transformador de potência; Enrolamentos; Temperatura; Deformação; FBG.
Keywords: Power Transformer; Winding; Temperature; Deformation; FBG.
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Autora: Luciana Yukie Shimizu Ikeda Orikasa
Empresas buscam meios de melhorar seus processos produtivos, minimizando custos e aumentando os lucros, seja por meio de inserção de tecnologia ou remodelando algum processo. Em um mundo altamente competitivo, novas modelagens surgem para que as empresas continuem no mercado acirrado. As microempresas, além de enfrentarem estes desafios, também enfrentam dificuldades internas referentes à gestão da empresa com deficiências de operacionalização, planejamento e controle de produção (PCP), gestão financeira e baixo nível de informatização. O objetivo do estudo foi avaliar a eficiência produtiva por meio da aplicação de um modelo de gestão integrado, com o emprego de software ERP e alterações da cadeia produtiva, em uma microempresa de confecção de vestuário situada na cidade de Curitiba-PR. O estudo descreveu o processo de gestão de produção manual da microempresa em todas as suas etapas de desenvolvimento de produto, iniciando nas vendas aos clientes, produção e expedição. Identificando os principais problemas dos processos durante o fluxo produtivo, que implicavam em atrasos na produção e desperdícios de insumos. As avaliações da eficiência da produção foram realizadas por meio de testes comparativos, no processo de planejamento de corte manual e por software. Os testes possibilitaram a coleta de informações para análise que foram correlacionados e comparados por meio do Método de Análise Hierárquica (AHP), um método multicritério de análise quantitativa. Concluiu-se que os resultados apresentaram melhoras significativas na eficiência da produção, por conta do planejamento com software, diminuindo significativamente o desperdício de insumos. Analises pós-implantação do software mostram que além do processo de corte, o novo sistema de gestão contribuiu significativamente em todas as etapas do fluxo do processo produtivo. Ao final do estudo, foi estabelecida a destinação dos resíduos gerados na empresa, que foram encaminhados para associações que reciclam os materiais, retornando a sua posição de matéria-prima para produção de novos produtos
DESCRIÇÃO COMPLETA:
Data da defesa: 02/03/2020
Banca Examinadora
Orientador(a): Isabella Françoso Rebutini Figueira (Lactec)
Membro da Banca: Tânia Lucia Graf Miranda (Lactec)
Membro da Banca: Luciana Rodrigues de Souza Bastos (Lactec)
Membro da Banca: Bruna Brogin (UniCesumar)
Palavra(s)-Chave: Eficiência Produtiva; Sistema Integrado ERP; Indústria de Confecção; Resíduos Sólidos Têxteis.
Keywords: Productive Efficiency; Integrated ERP System; Textile Industry; Textile Solid Waste.
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Autor: Rômulo Fabrício Corna
Tradicionalmente os relés de proteção recebem via cabos elétricos os sinais de tensão e corrente dos transformadores no Sistema Elétrico de Potência. A seção da norma IEC 61850-9-2 propõe uma alternativa para esse esquema – utilizar um dispositivo eletrônico para digitalizar essas informações ainda no pátio, e enviá-las através da rede Ethernet por protocolo de comunicação. Nesse contexto, todas as amostras e todas as informações recebidas dos relés de proteção são obtidas através desta rede. No relatório técnico IEC TR-61850-90-4, é possível encontrar soluções e ferramentas para garantir a disponibilidade dessa rede. A principal preocupação é justamente garantir que, em uma perturbação do sistema elétrico, também não haja falha na comunicação. Tal falha pode causar danos significativos ao sistema de energia elétrica. Este trabalho propôs o uso do Software Defined Network (SDN) como alternativa as opções apresentadas pela IEC TR-61850-90-4, no gerenciamento e reconfiguração da rede Ethernet para garantir os requisitos e exigências da norma IEC 61850-9-2 de aplicação do protocolo Sampled Values (SV). Para a validação desta proposta, um teste em laboratório com interruptores, relé de proteção, um Stand-Alone Merging Units (SAMU) e um relógio preciso, foi usado para construir um barramento de processo e aplicar possíveis falhas reais nesse processo ônibus. As falhas que dependiam da atuação do SDN foram restauradas dentro do tempo estipulado e as funções de proteção do relé não foi bloqueado.
DESCRIÇÃO COMPLETA:
Data da defesa: 28/02/2020
Banca Examinadora
Orientador(a): Vóldi Costa Zambenedetti (Lactec)
Membro da Banca: Rodrigo Jardim Riella (Lactec)
Membro da Banca: Ricardo Cassiano Nabhen (PUC/PR)
Palavra(s)-Chave: IEC 61850-9-2; Sampled Values; SDN; IEC TR-61850-90-4, Tolerância à Falhas.
Keywords: IEC 61850-9-2; Sampled Values; SDN; IEC TR-61850-90-4.
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Autor: Rosinda Angela da Silva
Os processos produtivos industriais geram resíduos de acordo com as características dos bens fabricados e, se no passado não havia preocupação com o destino desses resíduos, na atualidade é condição mínima para que uma indústria consiga o licenciamento ambiental. Um dos mecanismos estabelecidos pelo poder público para obter as informações necessárias, foi a determinação que as indústrias devam realizar anualmente um inventário dos resíduos gerados, o qual está contemplado na Resolução CONAMA nº 313/2002 e também na Política Nacional de Resíduos Sólidos – PNRS, Lei Federal nº 12.305/2010. Esse inventário consiste no registro dos resíduos gerados pelo processo produtivo, bem como sua guarda temporária e posterior disposição final adequada. Para o levantamento dos dados as empresas podem utilizar qualquer recurso de apoio uma vez que os dados finais serão inseridos em formulários apropriados nos sites dos órgãos competentes, como por exemplo no estado do Paraná, as empresas inserem as informações no site do Instituto Ambiental do Paraná – IAP. A ferramenta consiste em uma planilha eletrônica hospedada em nuvem a qual tem como pressuposto servir como depositório dos dados sobre a geração dos resíduos para posteriormente fornecer informações rápidas para os responsáveis pela gestão. Para tanto, a primeira parte desse trabalho contempla um referencial teórico para que o gestor compreenda o cenário atual, na sequência apresenta dados de pesquisas documentais que foram realizadas no sistema informatizado de uma indústria metalúrgica de médio porte situada em Curitiba – PR, a qual gentilmente cedeu seus dados para a construção, bem como para os testes de usabilidade da ferramenta. Como resultados foram apresentados os tipos e volumes de resíduos gerados pela organização no ano de 2018, onde foram classificados em três categorias: os que geram receitas com a venda; os que geram custos para descarte e os que são doados para as empresas de reciclagem ou devolvidos aos fornecedores. Cada categoria de resíduo recebe uma tratativa diferenciada pela empresa as quais foram apresentadas nessa dissertação.
DESCRIÇÃO COMPLETA:
Data da defesa: 28/02/2020
Banca Examinadora
Orientador(a): Isabella F. Rebutini Figueira (Lactec)
Membro da Banca: Joseane Valente Gulmine (Lactec)
Membro da Banca: Mariana D’Orey Gaivão Portella Bragança (Lactec)
Membro da Banca: Ana Paula Franco (SEEDPR)
Palavra(s)-Chave: Resíduos sólidos; Inventário; Gestão; Ferramenta.
Keywords: Solid waste; Inventory; Management; Tool.
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Autor: Cristiano de Jesus Florentino
A presente dissertação apresenta detalhes sobre o desenvolvimento de um protótipo para monitoramento de nível d’água (NA) e poropressão (PP) em medidores de nível d’água (MNA) e piezômetros (PZ) por meio do uso do sensoriamento distribuído de fibra óptica. Em campo, um operador realiza pontualmente o monitoramento do NA e de PP em MNA e PZ por um de um equipamento chamado de indicador de nível d’água, conhecido como PIU. O protótipo se refere a um dispositivo idealizado para armazenar água quente no seu interior com a finalidade de transmitir calor para um cabo de fibra óptica monomodo, comercializado no mercado nacional, e consequentemente; monitorar o NA ou a PP. O cabo, por sua vez, funciona como um sensor distribuído de temperatura quando conectado ao Distributed Temperature Sensing (DTS). Desenvolveu-se o protótipo visando eliminar a necessidade do uso de energia elétrica para aquecimento de cabos de fibra óptica importados construído com uma malha de cobre. Com o desenvolvimento deste protótipo a energia elétrica não é mais necessária para realização do aquecimento do cabo, além de eliminar vários acessórios necessários para tal tarefa, como exemplo, extensões, geradores, infraestrutura para geradores. Cita-se ainda a redução de custos com importação do cabo de FO confeccionado com cobre e, reduziu-se o tempo de aquisição. Anteriormente ao desenvolvimento do protótipo, foi construído em laboratório um modelo composto de três simuladores de NA, entre outros materiais. Foram realizados testes nos três simuladores de NA para definição de padrões mecânicos e estatísticos visando a construção e instalação do protótipo em campo experimental. Para realizar o monitoramento de NA e PP com o protótipo desenvolvido, foi utilizado o método ativo de aquecimento do cabo de fibra óptica distribuído por meio de água aquecida em temperatura de 60°C. Os testes nos simuladores equivaleram a quatro variações induzidas de NA, desde a cota 0,0 até as elevações de 0,60 m, 1,20 m, 1,80 m, e 2,40 m. Os testes foram repetidos em três oportunidades até a definição dos comportamentos estatísticos das variações. Os resultados indicaram que a redução do nível d’água nos simuladores têm um comportamento linear quando se trata da variação de temperatura média. O erro médio identificado entre os NA monitorado e as observações realizadas por meio do equipamento PIU foi de 7 cm. Com o comportamento linear da correlação da temperatura e variação do NA monitorado nos simuladores do modelo, foi possível aplicar a mesma metodologia em campo experimental. Utilizou-se o mesmo procedimento de laboratório para determinação do NA em campo experimental onde foi instalado o protótipo. Os resultados de campo experimental indicam que o desenvolvimento do protótipo desenvolvido nesta dissertação pode ser utilizado para monitoramento dos níveis d’água e poropressões em medidores de nível d’água e piezômetros instalados em diferentes estruturas.
DESCRIÇÃO COMPLETA:
Data da defesa: 28/02/2020
Banca Examinadora
Orientador(a): Rodrigo Moraes da Silveira (Lactec)
Membro da Banca: Débora Cíntia Marcilio (Lactec)
Membro da Banca: Vitoldo Swinka Filho (Lactec)
Membro da Banca: Luiz Russo Neto (PUC/PR)
Palavra(s)-Chave: Fibra óptica; DTS; Instrumentação geotécnica.
Keywords: Optical Fiber; DTS; Geotechnical Instrumentation.
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Autor: Carlos Eduardo Fernandes
Nos últimos anos as empresas de distribuição de energia elétrica têm investido em projetos que visam melhorar a eficiência operacional de forma a poder entregar ao consumidor um produto de qualidade, além de prestar serviços de forma ágil e eficiente dentro de um custo adequado, sempre respeitando as normas e limites estabelecidos pela Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL). Medir o desempenho desses projetos é de fundamental importância para que as empresas possam decidir sobre a continuidade desses investimentos ou necessidades de adequações nos projetos para que eles possam atingir os objetivos desejados.
Nesse contexto, este trabalho apresenta uma metodologia de avaliação desenvolvida utilizando sistemas de lógica difusa (fuzzy), que foi aplicada para medir o desempenho de um dos sistemas de monitoramento de faltas e de sua rede de comunicação, que foram implementados através de um projeto de P&D, em uma empresa de distribuição de energia elétrica, visando reduzir o tempo médio de atendimento emergencial e melhorar a eficiência operacional. A metodologia utilizou os indicadores de Custo, Tempo e Assertividade, que foram utilizados como parâmetros para medir a Eficiência dos sistemas que foram implementados no projeto.
Os resultados obtidos com a aplicação da metodologia proposta mostraram coerência com as opiniões dos especialistas que foram utilizadas como base para o desenvolvimento do trabalho e demonstram que a utilização dos sistemas de lógica difusa na avaliação do desempenho dos sistemas é adequada, sendo capaz de tratar e eliminar as imprecisões das opiniões subjetivas e incertas, traduzindo termos como “Baixo”, “Médio”, “Alto” em valores capazes de serem interpretados numericamente. A metodologia de avaliação utilizando sistemas de lógica difusa se mostrou bastante flexível e permitiu atribuir indicadores e definir critérios de prioridades utilizados pela empresa distribuidora de energia, para mensurar a eficiência de sistemas voltados a otimização das equipes, que poderão auxiliar no cumprimento das metas estabelecidas pela agência reguladora.
DESCRIÇÃO COMPLETA:
Data da defesa: 28/02/2020
Banca Examinadora
Orientador(a): Vóldi Costa Zambenedetti (Lactec)
Membro da Banca: Carlos Gabriel Bianchin (Lactec)
Membro da Banca: Alexandre Rasi Aoki (UFPR)
Palavra(s)-Chave: Redes de Comunicação, Lógica Difusa (Fuzzy), Localização de Faltas em Redes de Distribuição, Tempo de Atendimento Emergencial, Sistemas de Avaliação, Indicadores de Desempenho.
Keywords: Communication Network, Fuzzy Systems, Fault Location, Emergency Service Time, Evaluation Systems, Performance Indicators.
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Autor: Jamil Abdul Hak
O Brasil se encontra no oitavo lugar no cenário mundial de geração de energia eólica com 15,4 GW de potência instalada. No último ano, a energia gerada por essa fonte foi capaz de fornecer energia elétrica para mais de 57 milhões de pessoas. Ressalte-se que o fator de capacidade dos parques eólicos brasileiros chega quase ao dobro da média mundial. A abundância de áreas para implantação de parques eólicos, a possibilidade de trabalhar com energia limpa e renovável motivaram o desenvolvimento deste estudo. O objetivo deste trabalho é apresentar o projeto básico de um sistema eólico modular de eixo vertical, onde existe uma sobreposição de conjuntos de turbina eólica mais gerador elétrico em cada um dos andares resultando numa estrutura com 10 pavimentos. Toda esta estrutura será montada sobre uma base cilíndrica que funciona como um grande reservatório de ar comprido. Estes conjuntos trabalham individualmente, podendo ter paradas para manutenção ou outras que forem necessárias sem interromper o funcionamento dos demais. Para às turbinas eólicas foi desenvolvida uma forma híbrida, na qual se observa uma mistura da turbina Savonius, que foi acrescida de uma aba, mais uma série de painéis pivotantes para melhorar o seu desempenho e uma meia turbina Darrieus nas extremidades de cada uma das abas. A turbina eólica será conectada ao rotor do gerador elétrico através de uma caixa multiplicadora de velocidades, mas com a variabilidade dos ventos se faz necessário manter a velocidade constante no rotor do gerador elétrico, portanto um jato de ar será liberado diretamente num conjunto de turbinas Pelton instaladas radialmente no rotor do gerador elétrico, com a função de manter a velocidade constante. Um conjunto de cilindros pneumáticos dispostos horizontalmente dois a dois e perpendicularmente entre si, instalados internamente à uma placa com um recorte elipsoidal, comandam os êmbolos destes cilindros fazendo com que se mantenha o volume de ar comprimido no interior de reservatório. Todo esse processo é comandado por um gerenciador de massa, ou sejam dois pesos que conectados à turbina eólica por meio de um conjunto de polias giram sob a força centrífuga, limitadas por dois discos um inferior que é pressionado para baixo quando a velocidade do vento diminui e aciona o jato de ar nas turbinas Pelton e outro superior que é pressionado para cima quando a velocidade do vento é maior que a média definida no projeto e liga o sistema de cilindros pneumáticos. Desde a base do reservatório até a cobertura do último pavimento a torre mede 140 metros de altura com um diâmetro esterno das turbinas eólicas de 45,40 metros. A potência estimada a ser entregue por torre eólica é de 500 KW e para validação do cálculo foi feita uma modelagem do gerador elétrico no software FEMM – Finite Element Method Magnetics, obtendo-se valores muito próximos aos calculados analiticamente. Para a análise econômico-financeira, criou-se uma vila hipotética, calculou-se a potência anual e estimou-se a receita mensal com a venda da energia, calculou-se o custo do empreendimento, criou-se uma empresa para administrar o processo, montou-se uma cooperativa e o valor arrecadado foi investido nas obras, assim contratou-se um financiamento Price para 15 anos e montou-se um fluxo de caixa do para um horizonte de para 20 anos.
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Data da defesa: 27/02/2020
Banca Examinadora
Orientador(a): Cresencio Silvio Segura Salas (Lactec)
Membro da Banca: Henry Lopez Salamanca (Lactec)
Membro da Banca: Emerson Luís Alberti (ELEJOR)
Membro da Banca: Alexandre Rasi Aoki (UFPR)
Palavra(s)-Chave: Gerador eólico; Gerador síncrono; FEMM.
Keywords: Wind Generator; Synchronous generator; FEMM.
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Autor: Murilo Arnaldo Hobmeir
Com o advento das redes protegidas de distribuição de energia elétrica as concessionárias de energia cada vez mais utilizam desta rede em detrimento à rede nua, tanto por motivos econômicos quanto técnicos. Atualmente a rede protegida está limitada a regiões de média a baixa agressividade ambiental, pois os materiais comumente utilizados não são resistentes aos processos de degradação encontrados em locais com maior agressividade ambiental, principalmente o trilhamento elétrico. Neste trabalho foram desenvolvidos e avaliados compostos de polietileno de alta densidade com concentrações variadas em massa de 5%, 10% e 15% de hidróxido de magnésio, além de cargas antioxidante e anti-UV com o intuito de serem utilizados nos componentes da rede protegida para serem expostos em locais de elevada agressividade ambiental. As amostras dos compostos foram avaliadas antes e após envelhecimento acelerado por técnicas conceituadas de ensaios mecânicos, térmicos, elétricos além de outras técnicas pertinentes ao estudo. Não houve variações significativas nas propriedades térmicas dos compostos, tanto no material novo quanto envelhecido, ou seja, foi de pouca influência a concentração do hidróxido de magnésio neste aspecto. Foi observado aumento da rigidez do material com o aumento da concentração do hidróxido de magnésio, ocorrendo a intensificação conforme o envelhecimento, consequentemente o composto com 5% de hidróxido de magnésio foi o que sofreu menor efeito de enrijecimento. A hidrofobicidade não foi afetada pelo aumento da concentração do hidróxido de magnésio, mas ocorreu redução devido ao envelhecimento. Todos os compostos apresentaram resistência ao trilhamento elétrico superior a classe 2 A2,75 sem envelhecimento e a classe 2 A2,50 após 2000h de envelhecimento. Os ganhos obtidos na resistência ao trilhamento elétrico após o envelhecimento de 2000 horas chegaram a 33% entre o composto com 5% e o de 15% de hidróxido de magnésio, sendo o segundo com a maior resistência, ou seja, o hidróxido de magnésio foi uma carga viável para aumentar a resistência ao trilhamento elétrico. No âmbito geral o composto com 5% de hidróxido de magnésio foi o que apresentou os melhores resultados, tendo em vista que foi o que sofreu menor enrijecimento e obteve uma resistência ao trilhamento elétrico após envelhecimento 20% superior ao exigido por norma.
DESCRIÇÃO COMPLETA:
Data da defesa: 07/02/2020
Banca Examinadora
Orientador: Luiz: Marilda Munaro (Lactec)
Membro da Banca: Lúcio de Medeiros (Lactec)
Membro da Banca: Mariana D’Orey Galvão Portella Bragança (Lactec)
Membro da Banca: Isabel Romero Grova Wutkievicz (UFPR)
Palavra(s)-Chave: Polietileno de alta densidade; Hidróxido de magnésio; Trilhamento elétrico; Rede protegida; Intemperismo artificial.
Keywords: High-density polyethylene; magnesium hydroxide; electric tracking; protected power grid; artificial weathering.
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Autor: Rafael Zannin
O processo de importação no Estado do Paraná é complexo e empresas dependem de insumos ou produtos importados para suas operações. As etapas do processo de importação devem seguir normas internacionais e nacionais reguladas pela Secretaria da Receita Federal e outros órgãos estaduais e municipais. Existem fatores a serem gerenciados e executados para realizar o monitoramento das etapas do processo de importação, como: habilitação da empresa, fatores logísticos, despachante aduaneiro, licenças de importação, sistemas informatizados para registro dos processos junto ao governo, notas fiscais, avarias nas cargas, contratação de terceiros e controles fiscais. Os desafios atuais concentram esforços na compreensão da legislação aduaneira e das fases de um projeto de importação a fim de obter o menor prazo possível nas etapas, sem incidência de multas e menor custo. O objetivo deste trabalho foi propor uma metodologia para mitigação de riscos e oportunidades em processos de importação no Estado do Paraná utilizando-se de um fluxograma com processos decisórios baseada nas etapas propostas pela Receita Federal, de uma matriz de risco de probabilidade e impacto para avaliação dos resultados e de um manual de orientação para que pessoas físicas e jurídicas com intenção de importar possam seguir um roteiro prático e auto indicativo, que permita um projeto de importação ser realizado considerando os riscos envolvidos. Neste trabalho foram coletadas informações de importadores e de prestadores de serviços do Estado do Paraná no ano de 2018, utilizando-se de um questionário e entrevistas que mostraram informações reais das empresas e de suas importações, prazos, gestão operacional e principais pontos críticos. As informações obtidas foram comparadas e aplicadas em uma matriz de impacto de riscos e oportunidades que permitiram a visualização em dias corridos do início e do fim de um projeto de importação, que resultou em 5 faixas de desempenho, considerando todas as etapas a serem executadas. Essa matriz de risco foi aplicada nos setores de maior impacto na pesquisa, sendo eles, automotivo, industrial, eletrônico e alimentício, que representaram 49,12% do total das empresas válidas. A mitigação de riscos aplicado nas etapas do processo de importação trouxe previsibilidade, controle do processo e redução dos custos e prazos, permitindo que pessoas físicas ou jurídicas possam identificar os pontos críticos como a classificação fiscal, os documentos de importação e a descrição dos produtos.
DESCRIÇÃO COMPLETA:
Data da defesa: 20/02/2020
Banca Examinadora
Orientador: Eduardo Marques Trindade (Lactec)
Membro da Banca: Lúcio de Medeiros (Lactec)
Membro da Banca: Eduardo Dechechi (UNIOESTE)
Palavra(s)-Chave: Mitigação, importação, matriz de risco, custos, manual.
Keywords: Mitigation, import, risk matrix, costs, handbook.
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Autor: Eduardo Massashi Yamao
Usinas termelétricas convivem com o desafio de operar com um desempenho satisfatório devido a suas perdas térmicas. Sendo assim, um processo de combustão eficiente gera economia de combustível. Uma das atividades essenciais para se obter uma melhor eficiência das turbinas a gás é conhecido como tuning, que consiste em um ajuste fino do ponto de operação das máquinas que respeite os limites físicos das turbinas e esteja de acordo com a legislação ambiental no que concerne às emissões de poluentes para a atmosfera. Esta é uma atividade realizada por especialistas do fabricante das turbinas a gás, e que possui um impacto significativo na eficiência destas. Durante a combustão em uma turbina a gás heavy duty, são geradas elevadas vazões de ar que causam turbulência. Esta turbulência promove uma melhor mistura de gás combustível e ar para uma combustão eficiente. Entretanto, excessivas turbulências podem levar a oscilações e pulsações de pressão que, se não minimizadas, fazem com que a chama de combustão se torne instável, reduzindo o tempo de vida útil dos componentes do combustor. Para alguns sistemas de combustão, pode ser muito difícil conseguir o equilíbrio entre a estabilidade de combustão (chama estável e baixas dinâmicas /pulsações) e a baixa emissão de poluentes. Sendo assim, deseja-se uma operação segura, onde as regulamentações ambientais referentes às emissões de poluentes sejam respeitadas, porém, trabalhando próximo dos limites operacionais da máquina e produzindo a mesma energia com uma quantidade de gás combustível menor. O uso de metaheurísticas de otimização vem se tornando cada vez maior devido a sua versatilidade e robustez no meio cientifico. Sendo assim, a metodologia utilizada para encontrar um ponto de equilíbrio entre emissões, oscilações termoacústicas, temperatura de exaustão e potência ativa visando uma redução no consumo de combustível foi o uso de metaheurísticas de otimização que apresentam bom desempenho de função objetivo para problemas reais com características não lineares. Os dados utilizados são oriundos da Usina Elétrica a Gás de Araucária (UEGA). Foram testados os algoritmos otimização Simulated Annealing (SA), Algoritmo Genético (AG), Evolução Diferencial (ED), Self Adaptive Differential Evolution (SADE) e Hybrid Differential Evolution Algorithm With Adaptive Crossover Mechanism (DE-GRM) visando avaliar qual teria melhor desempenho. Dentre as métricas utilizadas verificou-se que a SADE apresentou melhor resultado considerando as métricas tempo de execução, distribuição da função objetivo e curva de convergência quando comparada com os demais algoritmos. O problema de otimização considerou como função objetivo o consumo total de combustível e os modelos de emissões (NOX e CO), oscilações termoacústicas, temperatura de exaustão e geração de potência ativa foram tomados como restrições. Avaliando os valores da turbina a gás 2 ou Combustion Turbine 2 (CT2), foi observada uma economia de combustível quando se utiliza a metaheurística de otimização SADE da função custo que consiste na vazão de combustível dos injetores.
DESCRIÇÃO COMPLETA:
Data da defesa: 19/02/2020
Banca Examinadora
Orientador: Renato de Arruda Penteado Neto (Lactec)
Membro da Banca: Eduardo Kazumi Yamakawa (Lactec)
Membro da Banca: Leandro dos Santos Coelho (PUCPR)
Palavra(s)-Chave: Usina Termelétrica; Turbina a gás; Eficiência; Metaheurística; Otimização.
Keywords: Thermoelectric plant; Gas turbine; Efficiency; Metaheuristic; Optimization.
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