Programa de Pós-Graduação em Energia Elétrica

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Análise do impacto da qualidade de energia na rede elétrica do campus central da UFRN com a inserção de geração solar fotovoltaica
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-05-17) Monteiro, Francisco Alan da Silva; Cândido, Crisluci Karina Souza Santos; Pimentel Filho, Max Chianca; http://lattes.cnpq.br/0466613101201324; http://lattes.cnpq.br/4918786470731375; http://lattes.cnpq.br/1218665418114769; Silva Júnior, José Luiz da; Silva, Paulo Vitor
Atualmente, os estímulos à produção de energia elétrica a partir de Fontes Renováveis de Energia (FRE´s) estão crescendo significativamente devido à questão ambiental. Ao mesmo tempo, as unidades de Geração Distribuída (GD) que empregam FRE´s ganharam impulso nos últimos anos com a redução dos impostos e a elevação do preço da energia elétrica, além das políticas de fomento realizadas pela gestão pública. No entanto, o aumento no número desses sistemas conectados às redes de distribuição de baixa tensão tem impactado severamente a qualidade da energia dos sistemas de distribuição. A maioria dos sistemas de GD utilizam como fonte sistemas fotovoltaicos PV (do inglês, Photovoltaic), devido ao seu baixo custo, praticidade de instalação e de manutenção. Nesse sentido, neste trabalho são examinados os efeitos na qualidade da energia elétrica nas instalações elétricas da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), resultantes da conexão de três sistemas PV´s perfazendo um total de 350 kWp na rede de distribuição de baixa tensão. A avaliação baseia-se em indicadores obtidos experimentalmente usando o analisador de rede HIOKI PW 3198, incluindo frequência, harmônicos de tensão e de corrente, desequilíbrios de tensões, sobretensão/subtensão, fator de potência e flutuação de tensão (flicker). Esses indicadores são avaliados comparando-os com os limites estabelecidos pelas normas: padrão nacional recomendado pelo Módulo 8 do PRODIST e dos padrões internacionais recomendados pela IEEE e IEC.
Desenvolvimento de um medidor e analisador de energia trifásico portátil com interface via aplicativo móvel
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-11-24) Marques, Leonardo Augusto de Aquino; Oliveira, José Alberto Nicolau de; http://lattes.cnpq.br/2871134011057075; http://lattes.cnpq.br/2073761005641994; Soares, Antonio Wallace Antunes; http://lattes.cnpq.br/3905527295400010; Cândido, Crisluci Karina Souza Santos; http://lattes.cnpq.br/4918786470731375; Cunha, Eduardo Nogueira; http://lattes.cnpq.br/7628513373242513; Braz, Erico Cadineli; http://lattes.cnpq.br/9382571991103772
Este trabalho apresenta o projeto, desenvolvimento, calibração e validação de um medidor e analisador de energia trifásico portátil, baseado em duas versões de medidores desenvolvidos, um com o chip da Analog Devices ADE9000, associado e sob a supervisão programável do microcontrolador ESP32, e outro apenas com o microcontrolador ESP32. Medidor este, utilizado no projeto Smart metropolis na Universidade Federal do Rio Grande do Norte. A escolha pelo ESP32 permite incrementar ao projeto as interfaces Wi-Fi e Bluetooth Low Energy (BLE), criando assim uma comunicação direta com aplicativo móvel. Apresenta-se todo o embasamento técnico presente no desenvolvimento, tecnologia utilizada e soluções propostas, bem como, todo o processo e metodologia utilizada para realizar a calibração do medidor, ao se realizar experimentos com uma grande variação de corrente e mantendo o erro medido abaixo de 1%. Além de experimentos de medição de parâmetros como tensão, corrente e potências, os medidores desenvolvidos também apresentam dados de qualidade de energia elétrica, bem como um experimento pratico em campo de comparação entre dois medidores desenvolvidos e um medidor comercial. Apresenta-se também a modelagem e o processo de impressão 3D da case do medidor, conectores utilizados, processo de montagem e medição, bem como o desenvolvimento e comunicação do aplicativo móvel desenvolvido exclusivamente para esta aplicabilidade. O medidor e analisador desenvolvido foi testado em bancada a fim de validar todas as funcionalidades desejadas, culminando em um protótipo de hardware e um aplicativo móvel de configuração e leitura dos dados.
Indicador de inconformidades em instalações elétricas de baixa tensão
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2016-01-28) Lima, Alfredo Rodrigues de; Cândido, Crisluci Karina Souza Santos; Medeiros Júnior, Manoel Firmino de; ; http://lattes.cnpq.br/4960078797028638; ; http://lattes.cnpq.br/4918786470731375; ; http://lattes.cnpq.br/0676673583123038; Pimentel Filho, Max Chianca; ; http://lattes.cnpq.br/0466613101201324; Medeiros Júnior, Manoel Firmino de; ; http://lattes.cnpq.br/4960078797028638
Com o avanço da tecnologia de equipamentos, das formas de geração e utilização de energia, os parâmetros de qualidade de energia passam a influenciar de forma mais expressiva os diversos tipos de cargas consumidoras. Atualmente, são muitos os tipos de equipamentos que analisam a qualidade de energia. Entretanto, existe a necessidade de criar dispositivos que, além de realizar medições e calcular parâmetros, encontrem falhas, sugiram alterações, e possam dar suporte ao gerenciamento da instalação. Além disso, é necessário garantir que tais dispositivos sejam acessíveis. Para manter esse equilíbrio, deve ser utilizado um método de medição de grandezas que não requeira grandes recursos de processamento ou de memória. O trabalho mostra que aplicação do algoritmo de Goertzel, em comparação com a comumente utilizada FFT, permite que as medições sejam feitas utilizando menos recursos de hardware, disponibilizando espaço na memória para implementação de funções de gerenciamento. O ponto inicial do trabalho consiste na pesquisa dos distúrbios que são mais frequentes para consumidores de baixa tensão. Em seguida é proposto o diagrama funcional que indicará o que será medido, calculado, quais problemas serão detectados e que soluções podem ser encontradas. Simulando o algoritmo de Goertzel através do Scilab, mostra-se que é possível calcular componentes de frequência de um sinal distorcido com resultados satisfatórios. Finalmente, é montado o protótipo e são realizados os testes, ajustando os parâmetros necessários para que se consiga manter o dispositivo confiável sem aumentar seu custo.
Levantamento e diagnóstico de sistemas de refrigeração ambiental e propostas de melhoria de eficiência energética para edifícios do campus central da UFRN
(2018-07-13) Bezerra, Heitor Breno Silva; Silva Júnior, José Luiz da; Cândido, Crisluci Karina Souza Santos; ; ; ; Araújo Júnior, Aldayr Dantas de;
Ao longo dos últimos anos, a UFRN vem recebendo novas instalações de climatização, para oferecer conforto térmico aos usuários. Por outro lado, foi observado a elevação considerável no consumo de energia elétrica no Campus Central, havendo a necessidade de tomar medidas relacionadas ao uso racional desses equipamentos. Desde 2013, em alguns edifícios dessa universidade, o sistema VRF ou o Variable Refrigerant Flow (Fluxo Variável de Refrigerante) vem sendo instalado. Esse sistema garante, além do menor consumo de energia elétrica, melhor conforto térmico, quando comparado com as demais tecnologias de climatização, ainda que seja mais oneroso na implementação. O sistema VRF é uma das inovações tecnológicas de climatização ambiental, possuindo a elevada eficiência energética, graças às suas características e possibilidade de gerenciamento remoto, oferecendo o melhor controle operacional das máquinas interligadas à interface de rede. A principal característica é a elevada eficiência energética, pois o sistema dispõe de múltiplos controladores, com a finalidade de garantir a operação suave das máquinas e melhor distribuição da carga térmica, evitando assim perceptíveis oscilações de temperatura dentro de um ambiente. Este estudo se propõe a verificar, a partir de medições elétricas, análise de investimentos e índices relacionados à qualidade da energia, a viabilidade da adoção do VRF no Campus Central dessa universidade, sendo parte do processo de inovação tecnológica referente à climatização, devido às novas soluções que o sistema propõe aos usuários dessas instalações, relacionados ao conforto e, principalmente, à eficiência energética.
Método para caracterização e análise de perdas em sistemas de média e baixa tensão da distribuição de energia elétrica
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2020-11-12) Oliveira, Luís Eduardo Carneiro de; Cândido, Crisluci Karina Souza Santos; Silva Júnior, José Luiz da; ; http://lattes.cnpq.br/6850567577702922; ; http://lattes.cnpq.br/4918786470731375; ; http://lattes.cnpq.br/3666002357001885; Pimentel Filho, Max Chianca; ; http://lattes.cnpq.br/0466613101201324; Cruz, Melinda Cesianara Silva da; ; http://lattes.cnpq.br/8555051036360867
O tema de perdas elétricas tem sido bastante discutido nos últimos anos entre as distribuidoras de energia elétrica no Brasil. Essas perdas correspondem à diferença entre o montante de energia elétrica injetada na rede da distribuidora, e o montante de energia faturada. Parte dessas perdas são as consideradas perdas técnicas, que consistem principalmente na dissipação de energia nos diversos componentes do sistema elétrico, e a outra parte são as consideradas perdas não técnicas, causadas principalmente pelas irregularidades realizadas para registro fraudulento do consumo de energia (considerado crime de furto pelo Código Penal) e por falhas de faturamento. Hoje as concessionárias possuem planos muito robustos para o combate de perdas não técnicas, pois estas requerem ações de fácil execução e com custos relativamente baixos. Já as ações para redução das perdas técnicas, por necessitarem de um maior investimento e intervenção na rede, têm prioridade menor para as concessionárias de distribuição de energia elétrica. Este trabalho tem foco nas perdas técnicas, visando à implementação de ações mais rápidas para a redução das perdas técnicas nos segmentos de média e baixa tensão de um sistema elétrico de potência. Inicialmente é realizada uma revisão bibliográfica sobre os principais tópicos relacionados às perdas de energia elétrica. Em seguida, apresenta-se uma quantificação de perdas técnicas em vários segmentos do nosso sistema de distribuição de energia, seguindo o que consta no Módulo 07 dos Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional (PRODIST). Por último, são propostas ações que provocam a redução das perdas quantificadas no presente trabalho. Além disso, estima-se o impacto positivo em energia e receita, com a redução das perdas técnicas, comprovando a viabilidade dessas ações.
Otimização da demanda de potência contratada utilizando algoritmos genéticos: o caso do campus central da UFRN
(2019-09-12) Azevedo, Thales Bruno Costa de; Pimentel Filho, Max Chianca; Cândido, Crisluci Karina Souza Santos; ; ; ; Araújo Júnior, Aldayr Dantas de; ; Silva Júnior, José Luiz da;
Para os consumidores atendidos em tensão superior a 2,3 kV, pertencentes ao Grupo A, o valor da demanda de potência ativa a ser contratado com a concessionária de distribuição de energia elétrica passa a ser um dos fatores de peso significativo no valor final da fatura mensal. Em momentos em que os recursos são escassos, a escolha vantajosa dessa demanda, bem como da modalidade tarifária mais adequada, precisará ser feita de tal forma que a potência e a energia solicitadas estejam disponíveis sem custos adicionais, e o valor a ser pago seja o menor possível. Este trabalho apresenta uma proposta de otimização por meio de algoritmos genéticos, aplicada ao problema da contratação de demanda de potência ativa, encarado pelos clientes do Grupo A, enquadrados na modalidade tarifária horária azul, em que é necessário ser contratado um montante de demanda no posto horário de ponta e outro no posto horário fora de ponta. Os dados utilizados neste trabalho foram os valores das demandas medidas disponibilizadas pelo campus central da Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Simulações foram feitas, considerando o histórico de suas faturas de energia elétrica, desde a entrada em operação de sua subestação particular de 69/13,8 kV, quando se deu início ao faturamento nesta nova modalidade tarifária. Os resultados foram comparados com os custos devido aos valores atuais de demanda contratada, foram comparados também com o método da busca exaustiva, e mostraram que o modelo de otimização com algoritmos genéticos é uma boa ferramenta para se determinar o valor ótimo de demanda a ser contratada.
Projeto de balanceamento de cargas elétricas em instalações com múltiplos quadros de distribuição com base em uma heurística evolutiva
(2017-09-15) Silva Júnior, Franclin Róbias da; Cândido, Crisluci Karina Souza Santos; Medeiros Júnior, Manoel Firmino de; http://lattes.cnpq.br/4918786470731375; http://lattes.cnpq.br/8057840404817866; Silva Júnior, José Luiz da; http://lattes.cnpq.br/4960078797028638; Silva, Paulo Vitor; http://lattes.cnpq.br/6850567577702922; http://lattes.cnpq.br/0630031541963467
Este trabalho propõe uma alternativa para efetuar o balanceamento de cargas em uma instalação elétrica, aplicando técnica de otimização baseada em uma heurística evolutiva. O código desenvolvido será usado para planejar a redistribuição das cargas elétricas no prédio da Reitoria do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Norte (IFRN). O objetivo principal é desenvolver um projeto técnico para melhorar o equilíbrio das cargas elétricas da edificação, reduzindo perdas e aumentando a eficiência, favorecendo, ao mesmo tempo, a qualidade da energia na instalação.
Projeto de filtros passivos para a redução de correntes harmônicas na subestação de 2x300 kVA da estação elevatória de água do Jiqui
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2015-06-03) Oliveira, Wagner José Nascimento de; Cândido, Crisluci Karina Souza Santos; ; http://lattes.cnpq.br/4918786470731375; ; http://lattes.cnpq.br/8081468061395861; Oliveira, Arrhenius Vinicius da Costa; ; http://lattes.cnpq.br/5392659422114043; Oliveira, José Tavares de; ; http://lattes.cnpq.br/0617813879678041; Pimentel Filho, Max Chianca; ; http://lattes.cnpq.br/0466613101201324
Trata-se de um caso prático visto na indústria de saneamento em que se observaram parâmetros de qualidade de energia elétrica utilizando medidores de grandezas elétricas durante as manutenções preditivas realizadas na Companhia de Águas e Esgotos do Rio Grande do Norte (CAERN). Foram constatadas correntes harmônicas em desconformidade com as normas, causadas pelo acionamento dos motores por meio de inversores de frequência. Para a solução do caso, este trabalho de conclusão de Mestrado apresenta o projeto de filtros harmônicos passivos em sintonia única a serem instalados em paralelo nos terminais de baixa tensão de cada um dos transformadores de 300 kVA da subestação que fornece energia elétrica para a Estação Elevatória de Água Bruta (EEAB) do Jiqui, da CAERN, principal captação de água de Natal-RN. Os equipamentos promovem a redução das distorções harmônicas de corrente para os níveis tolerados nas Normas IEC (International Electrotechnical Commission) 61000-3-4 e IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) 519. O sistema é modelado desde a subestação da concessionária até as cargas energizadas pela subestação da CAERN e simula a operação dos filtros de 5ª, 7ª, 11ª e 13ª ordens de forma isolada e também interligada, obtendo as respostas para as implementações feitas para os diferentes fatores de qualidade. São avaliadas as novas harmônicas de corrente e tensão para cada frequência, bem como o comportamento do sistema na frequência. Observam-se as ressonâncias em série dos filtros sintonizados e também as ressonâncias paralelas, sendo utilizada para tal a ferramenta computacional HARMZS, versão 1.8, desenvolvida pelo Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CEPEL. Para as simulações das correntes e tensões é usado o programa SCILAB, versão 5.5.1.
Projeto e análise de filtros harmônicos em subestações da UFRN
(2019-12-10) Cunha, Ênio Vale se Oliveira; Cândido, Crisluci Karina Souza Santos; Pimentel Filho, Max Chianca; ; ; ; Borges, Jacques Cousteau da Silva;
A qualidade da energia é um tópico bastante importante para o sistema elétrico como um todo, com base nisso, sua degradação está diretamente ligada ao aumento das cargas não lineares, cuja carga não linear é a principal causadora da distorção harmônica e amplamente utilizada em todo o sistema elétrico. Para a solução deste problema utiliza-se os filtros ativos, híbridos e passivos com o auxílio de simuladores afim da melhora da qualidade de energia em certos pontos estudados. Com base nisso utilizou-se duas subestações da UFRN para serem feitas medições com analisadores de energia, a fim de se coletarem os índices de distorção harmônica e com esses dados projetar os filtros ativo, híbrido, com a utilização dos métodos p-q e SRF, e passivo além de fazerem as simulações com o software PSIM®. Visando, desta forma, comprovar a eficiência dos filtros estudados e a melhoria da qualidade da energia nos locais abordados.
Proposta de sistema de eletrólise para produção de gás HHO com controle simplificado no contexto da hibridização veicular
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-10-07) Silva, Matheus Leal; Soares, Antonio Wallace Antunes; Cândido, Crisluci Karina Souza Santos; https://orcid.org/0000-0002-8877-2464; http://lattes.cnpq.br/4918786470731375; http://lattes.cnpq.br/3905527295400010; http://lattes.cnpq.br/4096951389878320; Pimentel Filho, Max Chianca; Deus, Michel Santana de; Rocha, Thiago de Oliveira Alves
A economia do hidrogênio tem ganhado notoriedade nos últimos anos, sendo parte integrante das propostas de eletrificação dos vetores energéticos da economia de forma global e da descarbonização da indústria (transição energética). Dessa forma, ao invés de focar na produção do Hidrogênio através de fontes emissoras de gases do efeito estufa, como ocorre atualmente (o chamado Hidrogênio cinza), observa-se a tendência desta produção ocorrer, futuramente, através da captura de poluentes no processo de reforma a vapor (hidrogênio azul) e também através da eletrólise utilizando energia elétrica proveniente de matriz renovável (hidrogênio verde). Ainda no contexto dessa economia proposta, diversas aplicações podem ser implementadas, tanto de forma estacionária (produção de calor por exemplo), como para fins de mobilidade, utilizando o hidrogênio para a locomoção de veículos. Em se tratando deste último, há duas vertentes de pesquisa que tem ganhado destaque: a primeira é a aplicação do hidrogênio em células à combustível para a alimentação de uma motor elétrico (eletromobilidade); ou efetivamente como combustível em motores à combustão internada projetados para este fim. Apesar da existência de modelos comerciais com estas tecnologias, ambos os tipos ainda não possuem efetiva escalabilidade industrial. Uma alternativa intermediária no curto e médio prazo, é a utilização do hidrogênio, mais precisamente, a combinação gasosa do Hidrogênio (H2) com oxigênio (O2) na forma do gás hidroxi ou gás HHO, em conjunto com os combustíveis convencionais: a chamada Hibridização Veicular. Este campo da hibridização à HHO requer estudos aprofundados de relacionados à viabilidade técnica, econômica e ambiental, com necessidade de construção de modelos, simulações e protótipos embarcados. Em vista disso, o presente trabalho propõe a montagem de uma planta de eletrólise à nível de protótipo com um sistema de controle simplificado em malha fechada para a produção do gás HHO, de forma que possa contribuir com pesquisas e concepções futuras de novos sistemas híbridos de HHO para veículo convencionais. A planta de eletrólise é baseada na alimentação elétrica da entrada dos eletrolisador (dispositivo responsável por separar a molécula da água em hidrogênio e oxigênio) e captação do gás produzido na saída do sistema. O controle do processo, por sua vez, é baseado no microcontrolador ESP-32, ocorrendo as ações Proporcional-Integral com a leitura da variável controlada (taxa de produção do gás HHO) através de sensor específico, com valores de vazão sendo ajustados a partir de uma ponte H controlada por Modulação por Largura de Pulso (variável manipulada), que terá a função de aumentar ou abaixar a corrente e tensão contínua de entrada do sistema.
Sistema de medição de consumo e qualidade da energia elétrica com acesso remoto
(2019-08-30) Moura, Gerffeson Almeida; Oliveira, José Alberto Nicolau de; Cândido, Crisluci Karina Souza Santos; ; ; ; Braz, Erico Cadineli; ; Silva Júnior, José Luiz da;
Atualmente existe um grande número de medidores eletrônicos de faturamento já instalados que não possuem função de registro de qualidade da energia elétrica, além disso não apresentam um sistema de monitoramento e gestão de consumo, ficando a critério da concessionária estabelecer ao consumidor um período de apresentação dos resultados, normalmente de maneira mensal na fatura da conta de energia elétrica. Para ajudar o consumidor a monitorar as suas dispesas, foi desenvolvido um medidor eletrônico capaz de informar os parâmetros essenciais de consumo e qualidade da energia elétrica. Além disso, o medidor desenvolvido permite o registro, armazenamento e controle da informação de maneira remota, apresentando um simples e funcional método não intrusivo para se medir o consumo de energia elétrica. Adicionalmente, são realizados experimentos comparativos com equipamento de referência utilizado no mercado, através dos erros obtidos a precisão e confiabilidade das medições são avaliadas segundo critérios das normas vigentes. Através da análise dos resultados encontrados é possível perceber que o dispositivo desenvolvido é adequado para realizar o monitoramento dos parâmetros propostos.
Sistema embarcado para monitoramento de circuitos auxiliares em disjuntores de potência de distribuidoras de energia elétrica
(2017-07-28) Cavalcante, Sérgio Gomes; Oliveira, José Alberto Nicolau de; http://lattes.cnpq.br/2871134011057075; http://lattes.cnpq.br/3313690489928364; Cândido, Crisluci Karina Souza Santos; http://lattes.cnpq.br/4918786470731375; Prado, Rafael Nunes de Almeida; http://lattes.cnpq.br/6353488511143972
O modelo de sistema elétrico introduzido no Brasil no final da década de 90 produziu um ambiente com alto grau de regulação. A criação da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) e suas regras forçam os agentes envolvidos nesse sistema a sempre procurarem a modicidade tarifária com um nível elevado de qualidade do serviço e qualidade do produto. Estas exigências impostas às concessionárias de energia no Brasil fazem com que as empresas desenvolvam processos para uma melhoria constante, mas nem sempre essas estratégias são suficientes para garantir bons indicadores de qualidade. Por vezes o processo não mantém uma sincronia ideal a ponto de evitar falhas em sua execução. Outras vezes, as falhas não estão nos processos em si, mas nos próprios equipamentos. Como exemplo, podem ser citadas as programações de manutenção preventiva que são desenvolvidas em alguns equipamentos de uma subestação. Ainda podem ser citadas, as falhas intempestivas que para serem corrigidas é necessário que a informação correta, percorra os canais de comunicação de forma rápida e precisa chegando até aos responsáveis pela manutenção. Nem sempre as informações certas chegam aos setores responsáveis com rapidez e precisão, somado a isso, estas informações não são armazenadas e catalogadas para analises futuras. O presente projeto tem como objetivo fundamental dotar os disjuntores, equipamentos do sistema de proteção, de inteligência, por meio de um sistema embarcado. Com esta associação, os disjuntores serão capazes de desempenhar suas funcionalidades com rapidez e assertividade nos dados gerados, podendo antecipar-se às falhas tornando o sistema elétrico mais confiável e seguro.

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