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Institutos Lactec (Lactec) Sistemas fotovoltaicos (FV) estão cada vez mais presentes nos centros urbanos, instalados em edifícios e são capazes de gerar sua própria energia elétrica. No entanto, a maioria dos consumidores residenciais e comerciais podem apresentar seus picos de demanda no período noturno, momento em que não há geração FV. Picos de demanda podem ocasionar aumento de custos causando multas por ultrapassagem de demanda contratada em consumidores do grupo A. Uma forma de resolver estes problemas elencados e obter maior aproveitamento da geração FV é a aplicação de sistemas de armazenamento, o que já está sendo realizado em alguns países. Além do mais, essa integração pode reduzir os custos de eletricidade e fornece flexibilidade e confiabilidade, diminuindo as flutuações de energia renovável. Neste sentido, este estudo teve por objetivo propor estratégias de gestão de energia elétrica por meio dessa integração, visando melhorar o perfil de demanda de um consumidor comercial universitário para compensação nos horários de ponta. Para atingir os objetivos dessa pesquisa, houve a instalação de um projeto piloto que contemplou um Sistema Fotovoltaico Conectado à Rede (SFVCR) de 10 kWp, inversores bidirecionais e banco de baterias, sendo parte de um projeto de Pesquisa e Desenvolvimento (P&D) implantado na Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR) – campus Curitiba na sede Neoville. A metodologia consistiu na análise de variáveis que interferem a operação desse sistema como: perfil detalhado de demanda e consumo do local estudado, tarifação de energia local, perfil de geração FV, bem como a interação entre gerador FV e o sistema de armazenamento de energia, e a variação das flutuações de potência ao longo do ano. Adicionalmente, por meio do software Homer Grid, identificou-se o tamanho ótimo elaborado para tal consumidor, contemplando um estudo de viabilidade técnica. Os resultados obtidos com a elaboração do perfil de demanda resultaram em valores de pico superiores a 80 kW, para os dias úteis letivos. Além do mais, a análise diária o perfil de geração FV confirmou que apesar da fonte FV ser bastante variável, a operação de despacho programado não sofre interferência pela variabilidade e intermitência da fonte solar, pois o sistema foi projetado e programado para operar em paralelo com a rede elétrica. Com relação à energia consumida na universidade, foram obtidos valores bastante significativos, em que o mês de julho se apresentou com maior consumo para o ano base de 2019, sendo o valor total mensal de 48.670 kWh. A estratégia de operação estabelecida para o banco de bateria com uma profundidade de descarga de 10% resultou em um ciclo de vida de 2500 ciclos podendo estender a sua vida útil em aproximadamente 9,5 anos. Os resultados obtidos pela simulação apresentam diferentes níveis de contribuição energética com percentuais de 60,0%, 33,6 % e 2,7% respectivamente. Photovoltaic (PV) systems are increasingly present in urban centers, installed in buildings and able of generating their own electrical energy. However, most residential and commercial consumers can present their demand peaks at nighttime, when there is no PV generation. Peak demand can increase costs, causing extra costs for exceeding contracted demand in group A consumers. These problems can be solved with the energy storage systems application, which is already being carried out in some countries. Furthermore, this integration can reduce electricity costs and provide desirable flexibility and reliability for these systems, decreasing renewable energy fluctuations. In this sense, this study aimed to propose energy management strategies through this integration, aiming to improve the demand profile of a university commercial consumer for compensation during peak hours. To achieve the objectives of this research, a pilot project was installed which included a 10 kWp Grid Tie PV System (GTPVS), bidirectional inverters and battery bank, as part of a Research and Development (R&D) project implemented in the Federal University of Technology – Paraná (UTFPR) – Curitiba campus at Neoville headquarters. The methodology consisted of the analysis of variables that interfere with the operation of this system, such as: detailed profile of demand and consumption of the studied location, local energy pricing, PV generation profile, as well as the interaction between PV generator and the energy storage system, and the variation in power fluctuations throughout the year. Additionally, a technical feasibility study was carried out aimed to determine this consumer optimal size through the Homer Grid software. The detailed demand profile allowed to know in depth the peak values were above 80 kW, for school weekdays. Furthermore, the daily analysis of the PV generation profile confirmed that although the PV source is quite variable, the scheduled dispatch operation is not interfered with by the variability and intermittency of the solar source, as the system was designed and programmed to operate in parallel with the electrical network. Regarding the energy consumed at the university, very significant values were obtained, in which the month of July presented the highest consumption for the base year 2019, with a total monthly value of 48,670 kWh. The established operating strategy for the battery bank with a 10% discharge depth resulted in a life cycle of 2500 cycles which can extend its useful life by approximately 9.5 years. The results obtained by the simulation show different levels of energy contribution with percentages of 60.0%, 33.6% and 2.7% respectively.

A necessidade de otimização do uso de recursos energéticos é cada vez mais evidente e a energia elétrica se destaca como um insumo fundamental para o desenvolvimento da sociedade. Desde o final da década de 1970 o termo Gerenciamento pelo Lado da Demanda (GLD) vem sendo utilizado em trabalhos que, basicamente, relacionam a geração (pela concessionária) e o gerenciamento do consumo de energia elétrica (pelo consumidor). De modo complementar, o termo Integração pelo Lado da Demanda (ILD) vem sendo incorporado a este contexto de análise diante da possibilidade de geração de energia pelo consumidor e a eventual integração desta geração à rede elétrica da concessionária. Deste modo, ante um contexto de ILD, este trabalho desenvolve um modelo matemático em Programação Linear Inteira Mista (PLIM) que considera a geração própria conectada à rede elétrica da concessionária para minimizar a despesa anual relacionada ao uso da energia elétrica. Com base no perfil de consumo e demanda, relacionados com as tarifas da concessionária e o custo da geração própria, o modelo é capaz de estimar as despesas com energia elétrica para um próximo período de doze meses. Além de indicar a condição ideal para o contrato de demanda, o modelo indica a utilização horária ótima, para dia útil e final de semana, em todos os meses, de cada fonte alternativa avaliada. Destaca-se a análise para a utilização de fontes alternativas e intermitentes que já estejam instaladas na unidade consumidora, ou que estejam sendo analisadas para a compra ou para o aluguel. Para o exemplo de aplicação do modelo foram utilizados dados reais de uma unidade consumidora (registros de consumo e demanda), custo de geração, valores para a compra e para o aluguel de equipamentos. Os resultados indicam que a utilização de geração própria, nos horários específicos indicados pelo modelo, pode ocasionar expressiva economia para o consumidor. O modelo matemático apresenta-se como uma ferramenta para a análise da viabilidade da utilização de geração própria (seja por fontes já instaladas, avaliadas para a compra ou para o aluguel). A solução indicada promove a redução das despesas relacionadas à utilização da energia elétrica, seja pela redução do consumo e realização de cortes de pico de demanda, ou pela revisão (adequação) do contrato de fornecimento de energia. The need to optimize the energy resources use is increasingly evident and electric energy stands out as a fundamental input for the society development. Since the end of the 1970s, the Demand Side Management term (DSM) has been used in works that, basically, relate the generation (by the utility) and the electricity consumption management (by the consumer). In a complementary way, the Demand Side Integration term (DSI) has been incorporated into this analysis context in view of the possibility of energy generation by the consumer and the eventual integration of this generation into the utility's grid. Thus, with a DSI context, this work develops a mathematical model in Mixed Integer Linear Programming (MILP) that considers own generation connected to the utility's grid to minimize the annual expense related to the electricity use. Based on the consumption and demand profile, related to the utility's tariffs and the own generation cost, the model is able to estimate electricity expenses for one next twelve-month period. In addition to indicating the ideal condition for the demand contract, the model indicates the optimal hourly use, for working days and weekends, in all months, of each evaluated alternative source. We highlight the analysis for the use of alternative and intermittent sources that are already installed in the consumer unit, or that are being analyzed for purchase or rent. For the model application example, real data from a consumer unit (consumption and demand records), generation cost, values for purchase and equipment rental were used. The results indicate that the own generation use, at the specific times indicated by the model, can cause on significant savings for the consumer. The mathematical model proved to be a tool for analyzing the feasibility of using alternative sources (whether already installed, evaluated for the purchased or for rent). The obtained solution promotes the expenses reduction related to the electricity use, either by reducing consumption and performing peak demand cuts, or by reviewing (adjusting) the energy supply contract.

Atualmente, a agroindústria nacional está em franco desenvolvimento, tanto em expansão como tecnológico. Para esse desenvolvimento é importante levar em consideração a demanda energética, bem como, o impacto ambiental. No setor privado, além da necessidade de desenvolvimento também existe a necessidade de aprimorar modelos e técnicas já utilizadas, visando o aumento da produtividade e, consequentemente, dos lucros. O objetivo deste trabalho é aprimorar o uso eficiente da energia elétrica utilizando inversores de frequência para controlar torque nos motores de laminação de soja, um processo que é responsável por grande parte do consumo de energia elétrica nas indústrias de esmagamento. Para alcançar esse objetivo a metodologia proposta baseou-se em cálculos e teorias que verificaram a possibilidade de melhorar a desempenho dos laminadores. Assim, na prática, foram instalados inversores de frequência em dois laminadores, que tiveram os consumos de energia elétrica monitorados antes e depois da instalação dos inversores de frequência. Durante os testes pode-se verificar que não houve melhoria quanto a redução de custos com consumo de energia elétrica, verificou-se porém que houve uma melhoria com relação á qualidade de energia, outro ponto avaliado foi necessidade de reavaliar o banco de capacitores instalado atualmente na fábrica. Currently, the national agro-industry is in full development, both in expansion and in terms of technology. For this development, it is important to take into account the energy demand, as well as the environmental impact. In the private sector, in addition to the need for development, there is also a need to improve models and techniques already used, aiming at increasing productivity and, consequently, profits. The objective of this work was to improve the efficient use of electric energy using frequency inverters to control torque in the soy rolling motors, a process that is responsible for a large part of the electric energy consumption in the crushing industries. To achieve this objective, the proposed methodology was based on calculations and theories that verified the possibility of improving the performance of the rolling mills. Thus, in practice, frequency inverters were installed in two rolling mills, which had their electricity consumption monitored before and after the installation of the frequency inverters. During the tests, it can be seen that there was no improvement in terms of cost reduction with electricity consumption, it was found, however, that there was an improvement in relation to power quality, another point evaluated was the need to reassess the currently installed capacitor bank in the factory.

A constante utilização de dispositivos de Internet das Coisas (Internet of Things – IoT) eleva a preocupação com a segurança cibernética devido a limitação de recursos desses dispositivos. A Computação em Névoa, camada intermediária entre a nuvem e a IoT, possui diversas vulnerabilidades conhecidas, as quais são exploradas por ameaças como o Ataque de Negação de Serviço Distribuído (Distributed Denial of Service – DDoS). O MQTT (Message Queue Telemetry Transport) é o protocolo mais utilizado entre a névoa e a IoT. Na camada da névoa, um broker MQTT é o equipamento responsável pelo gerenciamento das comunicações oriundas dos dispositivos de IoT, sendo um dos nós mais visados em ataques DdoS. Esta modalidade de ataque, ao esgotar os recursos físicos do broker, pode representar desde um pequeno atraso nas comunicações, até a interrupção total do serviço. Este trabalho propõe um Sistema de Inferência Fuzzy (SIF) capaz de detectar, identificar e inferir o grau de pertinência de um ataque DdoS em um nó de névoa por meio da análise do seu padrão de consumo energético. The constant use of Internet of Things (IoT) devices raises concern about cybersecurity due to limited resource of these devices. Fog Computing, an intermediate layer between cloud and IoT, has several known vulnerabilities, which can be exploited by threats such as the Distributed Denial of Service (DdoS) attack. MQTT (Message Queue Telemetry Transport) is the most widely used protocol between fog computing and IoT. In the fog computing, an MQTT broker is the equipment responsible for managing communications originating from IoT devices, being one of the most targeted device in DdoS attacks. This attack, when depleting the broker’s physical resources, can cause different levels of problems ranging from a small delay in communications, to a complete interruption of service. This work proposes a Fuzzy Inference System (FIS) capable of detecting, identifying and infer the degree of membership of a DdoS attack in a fog node by analyzing its energy consumption pattern.

Neste trabalho, avalia-se a eficiência energética de um esquema cooperativo recentemente proposto com seleção de múltiplos relays, em um cenário com múltiplas fontes e apenas um Destino em comum. Por considerar que todos os nós e também o Destino são equipados com múltiplas antenas, compara-se a eficiência energética de uma rede operando sob dois esquemas de recepção, a combinação de seleção, do inglês Selection Combining (SC), e a combinação de razão máxima, do inglês Maximal Ratio Combining (MRC). A análise realizada, a qual engloba os consumos dos circuitos internos dos nós da rede, demonstra que o esquema MRC, o qual é ótimo a partir de uma perspectiva de confiabilidade, pode ser superado em termos de desempenho pela SC em relação à eficiência energética. Também é apresentada uma investigação sobre o número de relays que deve ser utilizado na otimização da Eficiência Energética, propõe-se uma melhoria no sistema com o intuito de aumentar a eficiência da rede, a seleção incremental de múltiplos relays (INC-MRS). Finalmente, os resultados numéricos são apresentados a fim de validar as análises matemáticas. In this work, we evaluate the energy efficiency of a recently proposed network-coded cooperative scheme with multiple relay selection, in a scenario with multiple sources and a single common destination. By considering that all the nodes and also the destination are equipped with multiple antennas, we compare the EE of the network when operating under two different combination techniques at the receiver side, namely selection combining (SC) and maximum ratio combining (MRC) techniques. Our analysis, which also encompasses the circuitry consumption of all the nodes in the network, shows that the MRC scheme, which is optimal from a reliability perspective, may be outperformed by the SC scheme when the EE is adopted as the performance metric. Based on insights about the number of relays that must be used to optimize EE, an improvement in the system is proposed in order to raise network energetic efficiency, the incremental multiple relay selection (INC-MRS). Finally, numerical results are presented in order to support all the mathematical analyses.

Os sistemas de controle via rede sem fio são parte integrante dos novos cenários de utilização considerados para a quinta geração de redes móveis (5G) que, além de superar as gerações anteriores em taxa de dados e capacidade, tem o objetivo de endereçá-los. Eles estão presentes em aplicações como a comunicação V2X e a Indústria 4.0, por exemplo, que utilizam controle em tempo real, o que implica em rigorosos requisitos de latência e confiabilidade da comunicação. Neste tipo de sistema, a forma mais comum de comunicação entre os dispositivos ocorre através de pacotes curtos, demandando um equacionamento específico para um projeto adequado. Ainda, controle e comunicação não podem ser considerados individualmente, pois existem variáveis que exercem influência sobre ambos concomitantemente. Os benefícios da concepção conjunta para atender aos seus requisitos de URLLC (Ultra-Reliable Low Latency Communication) já foram demonstrados ao se melhorar o consumo e, ao mesmo, aumentar o tráfego de informação tempo através do uso de controle preditivo em pacotes. Este é um fator de suma importância, considerando que no contexto dos sistemas sem fio, é comum que os elementos sejam alimentados por baterias. O consumo é reduzido ainda mais quando HARQ (Hybrid Automatic Repeat reQuest) é aplicado, e uma retransmissão da mensagem é prevista em caso de outage. Neste trabalho, ambas as técnicas serão empregadas, levando em conta a comunicação via pacotes curtos, para a obtenção de um número ótimo de retransmissões e comandos de controle preditivo, buscando uma melhor eficiência energética. Os resultados mostraram que, através de uma escolha adequada destes parâmetros, é possível otimizar o consumo. Ainda, que dependendo das restrições de latência do sistema, o uso de controle preditivo em pacotes pode não ser interessante, sendo o HARQ isoladamente uma melhor alternativa. Wireless networked control systems are an integral part of the new usage scenarios considered for the fifth generation of mobile networks (5G) which, in addition to surpassing previous generations in data rate and capacity, aim to address them. They are present in applications such as V2X communication and Industry 4.0, for example, using realtime control, which implies strict latency and reliability requirements for communication. In this type of system, the most common form of communication between devices occurs through short packages, requiring specific mathematical models for an appropriate project. Additionally, control and communication cannot be considered individually, as there are variables that influence both concurrently. The co-design benefits for meeting the URLLC (Ultra-Reliable Low Latency Communication) requirements have already been demonstrated by improving resource utilization while increasing information traffic through the use of PPC (Packetized Predictive Control). This is an extremely important factor, considering that in the context of wireless systems, it is common for the elements to be powered by batteries. The consumption is further reduced when HARQ (Hybrid Automatic Repeat reQuest) is applied, and a retransmission of the message is provided in case of an outage event. In this work, both techniques are applied, whereas supporting short packets communication, to obtain an optimum number of retransmissions and predictive control commands, aiming for better energy efficiency. The results show that by performing an appropriate choice of these parameters, it is possible to optimize consumption. Also, depending on the latency restrictions of the system, the use of PPC may not be interesting, being HARQ alone a better alternative.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Este trabalho contempla a etapa inicial de um pré-diagnóstico energético, o qual consiste na análise remota do consumo de energia elétrica de escolas públicas,estabelecendo indicadores que auxiliam diretamente no processo de escolha de instituições aptas a realizar a implantação de programas de eficiência energética em suas instalações. As prospecções ocorreram por meio eletrônico diretamente com a Secretaria de Educação do Estado de Santa Catarina e com algumas Secretarias Municipais de Ensino. A amostragem foide938 faturas de energia elétrica, emitidas pela concessionária no período de janeiro de 2017 a agosto de 2018, pertencentes à 75 unidades escolares, localizadas em 27 municípios da Região Meio Oeste do Estado. O processo de coleta e tratamento de dados ponderou informações despendidas nas faturas com as características estruturais de cada instituição de ensino, bem como protocolos operacionais e a quantidade de matrículas por classe. Foram determinados indicadores de eficiência energética, fundamentados na relação de consumo em kWh pela quantidade de alunos, quantidade de professores e por área útil edificada,incluindo salas de aula, laboratórios de informática, ginásios de esportes e refeitórios. A estrutura do trabalho foi organizada baseando-se no método de Análise Hierárquica de Processos –AHP.A proposta deste trabalho evidenciou quatro clusters que estão classificados de acordo com os níveis de Índice de Desenvolvimento Humano (IDH)dos municípios envolvidos,os respectivos locais de instalação no perímetro urbano ou área rural,a especificação em concordância com as três etapas da Lei de Diretrizes e Bases para Educação Básica (educação infantil, ensino fundamental e médio) e os turnos correspondentes de aula (matutino, vespertino e noturno), bem como suas diferentes combinações. Este procedimento mensurou termos ausentes explanando os resultados em gráficos e tabelas. Com este processo foi possível determinar as médias de consumo de energia destas unidades escolares adequando conforme similaridades, assim como classificar instituições que necessitam de ações de eficiência energética prioritariamente. Alguns resultados obtidos demonstraram que a escola menos eficiente energeticamente da região, segundo os indicadores propostos, encontra-se no município com o IDH mais elevado. This paper includes the initial stage of an energy pre diagnosis, which consists in the remote analysis of the consumption of electricity of public schools establishing indicators that directly assist in the process of choosing institutions able to carry out the implementation of energy efficiency programs in their facilities. The prospection took place electronically directly with the Department of Education of the State of Santa Catarina and with some Municipal Departments of Education. The sampling was 938 electricity bills, issued by the concessionaire from January 2017 to August 2018, belonging to 75 school units, located in 27 municipalities in the Midwest region of the State. The data collection and processing process used information presents on electricity bills with the structural characteristics of each educational institution, as well as operational protocols and the number of enrolments per class. Energy Efficiency Indicators were determined, based on the consumption ratio in kWh by the number of students, number of teachers and by built useful area, considering classrooms, computer labs, sports gymnasiums and cafeterias. The structure of the work was organized according to the Hierarchical Process Analysis method -AHP. The proposal of this work showed four clusters organized, such as the levels of human development index (HDI) of the municipalities involved, the respective places of installation in the urban perimeter or rural area, and the specification according to the three stages of the Law of Guidelines and Bases for Basic Education (early childhood education, elementary and high school) and the corresponding shifts of class (morning, evening and night) as well as their different combinations. This procedure measured missing terms by explaining the results in charts and tables. With this process it was possible to determine the average energy consumption of these school units according to similarities, as well as classify institutions that need energy efficiency actions as a priority. Some results showed that the least energy-efficient school in the region, according to the proposed indicators, is in the municipality with the highest HDI.

Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL) Diante da crescente demanda por energia no mundo todo, pesquisadores vêm desenvolvendo diferentes soluções de gerenciamento e conservação de energia. Técnicas como as de monitoramento não intrusivo de cargas podem auxiliar na avaliação mais detalhada do consumo, permitindo aplicar medidas de eficiência energética, reduzindo o consumo de determinados equipamentos com maior impacto no consumo global de energia. Neste tipo de abordagem, quatro principais fases são consideradas: coleta de dados, detecção de eventos, extração de características e identificação da carga. Neste contexto, este trabalho tem como proposta duas frentes principais: o desenvolvimento de uma base de dados simulada baseada em cargas residenciais e a aplicação do método matemático de Prony para extração de características. Na base de dados, as cargas foram modeladas em um software de transitórios elétricos, buscando sanar as principais limitações em bases de dados existentes na literatura, como: identificação de eventos de forma precisa (a nível de amostra), classes balanceadas e inserção de ruídos e harmônicos na rede. Como resultado foi obtida uma base de dados com seis sub-bases, com um cenário ideal, com a presença de indutância parasita, harmônicos na rede e diferentes níveis de ruído. Em seguida, utilizando métodos de extração e classificação de cargas da literatura foi possível analisar que a presença de não idealidades interfere diretamente na atuação do extrator de características e na identificação da carga. No desenvolvimento do extrator de características a partir do método de Prony, cinco diferentes soluções matemáticas do método foram comparadas: polinomial, mínimos quadrados, mínimos quadrados totais, Matrix Pencil e com base em filtros com resposta ao impulso de duração infinita. Ao analisar os resultados de classificação a partir deste método utilizando diferentes classificadores (k-Vizinhos mais Próximos, Árvores de Decisão, Ensemble, Análise de Discriminantes Lineares e Máquina de Vetor Suporte), os resultados alcançaram valores superiores 90% de acurácia na grande maioria dos casos avaliados. Cabe ressaltar que essa análise foi feita com diferentes bases de dados públicas, além da base de dados aqui proposta, demonstrando a viabilidade do uso prático do método proposto no contexto de classificação de cargas por meio de monitoramento não intrusivo. In face of the growing demand for energy worldwide, researchers have been developing different energy management and conservation systems. Techniques such as non-intrusive load monitoring can assist in a more detailed assessment of consumption, allowing the application of energy efficiency measures, reducing the consumption of certain equipment with a greater impact on global energy consumption. In this type of approach, four main phases are considered: data collection, event detection, feature extraction, and load identification. In this context, this work proposes two main contributions: the development of a simulated database based on residential loads and the application of the Prony’s mathematical method to extract features. Regarding the database, loads are modeled in a software that allows electrical transients modeling, seeking to improve the main limitations in existing databases in the literature, such as: precise identification of events (at sample level), balanced classes, and insertion of noise and harmonics in the waveforms. As a result, a database with six sub-bases is obtained with: an ideal scenario; the presence of leakage inductance; harmonics in the network; and different noise levels. Then, using the extraction methods and load classification from the literature, it is possible to analyze whether the presence of non-idealities directly interferes on the performance of the feature extractor and load identification. In the development of the feature extractor using the Prony’s method, five different mathematical solutions are compared: polynomial, least squares, total least squares, matrix pencil and based on infinite response filters. By analyzing the classification results using this method with different classifiers (k-Nearest Neighbors, Decision Trees, Ensemble, Linear Discriminant Analysis, and Support Vector Machine), the results reached values above 90% accuracy in the vast majority of evaluated cases. It is worth mentioning that this analysis was carried out with different public databases, in addition to the database proposed here, demonstrating the feasibility of the practical use of the proposed method in the context of load classification through non-intrusive monitoring.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) O presente trabalho tem como objetivo quantificar a diferença de desempenho térmico de uma tipologia de telhado verde extensivo, quando se altera o material empregado na camada drenante, nas condições climáticas da cidade de Curitiba - PR. Complementarmente, foram realizadas análises em relação ao grau de cobertura vegetal e conteúdo volumétrico de água do substrato. Foram estudados três sistemas de telhado verde, que diferiram entre si em relação ao material empregado na camada drenante: argila expandida (ARG), geomembrana drenante (GD) e geomembrana drenante e armazenadora de água (GDA). Para cada sistema de telhado verde foram construídos protótipos com e sem vegetação. Para o monitoramento térmico, foram utilizadas células teste (módulos), sendo 3 módulos experimentais com telhado verde (ME-ARG, ME-GD, ME-GDA), e um módulo controle (MC) (referência). O monitoramento térmico ocorreu entre fevereiro e maio de 2020, sendo que nesse período foram revezadas as configurações estudadas: módulos experimentais com vegetação (Série V), e sem vegetação (Série S). Os parâmetros adotados para avaliação do desempenho térmico foram temperaturas características, atraso térmico, fator decremental e potencial de perda/ganho de calor médio. Os resultados permitiram estabelecer uma hierarquia entre os sistemas de telhado verde estudados, ainda que as diferenças encontradas tenham sido pequenas. No caso da cidade de Curitiba, onde há o predomínio de condições de desconforto térmico pelo frio, considera-se que o melhor desempenho térmico foi obtido pelo sistema ARG, seguido do GD, e por último do GDA. O sistema com argila expandida na camada drenante foi o que promoveu maior redução da amplitude térmica do ar interno, em comparação ao ar externo. Quanto ao atraso térmico, em geral não foram verificadas diferenças entre os sistemas de telhado verde. O ME-ARG apresentou valores de potencial de ganho de calor mais elevados em relação aos demais módulos experimentais. Considerando a Série S (sem vegetação), o ME-GD e o ME-GDA tiveram um potencial de ganho de calor cerca de 35% e 72% inferiores ao ME-ARG, respectivamente. Considerando a Série V, o MEGD e o ME-GDA tiveram um potencial de ganho de calor cerca de 40% e 63% inferiores ao ME-ARG, respectivamente. Não foi identificada uma relação direta entre cada um sistemas de telhado verde estudados, e a evolução dos valores de grau de cobertura vegetal, bem como de conteúdo volumétrico de água do substrato. The present work aims to quantify the difference in thermal performance of an extensive green roof typology, when the material used in the drainage layer is changed, in the climatic conditions of the city of Curitiba-PR. In addition, analysis regarding the vegetation cover degree and volumetric water content of the substrate were carried out. Three green roof systems were studied, which differed in relation to the material used in the drainage layer: expanded clay (ARG), drainage geomembrane (GD) and drainage and water storage geomembrane (GDA). Prototypes with and without vegetation were built for each green roof system. Test cells (modules) were used for the thermal monitoring: 3 experimental modules with green roof (ME-ARG, ME-GD, ME-GDA), and a control module (MC) (reference). The thermal monitoring was performed between February and May 2020. In this period two configurations were alternated: experimental modules with vegetation cover (Series V), and without vegetation cover (Series S). The parameters adopted for the evaluation of the thermal performance were characteristic temperatures, time lag, decrement factor and average heat loss/gain potential. The results allowed to establishment of a hierarchy among the studied green roof systems, although the differences were small. In the case of the city of Curitiba, where there is a predominance of thermal discomfort conditions due to the cold, it is considered that the best thermal performance was obtained by the ARG system, followed by the GD, and lastly by the GDA. The system with expanded clay in the drainage layer was the one that promoted a greater reduction in the indoor air thermal amplitude of the, compared to the outdoor air. Regarding the thermal delay, in general there were no differences between the green roof systems. The ME-ARG showed higher heat gain potential values compared to the other experimental modules. Considering the S Series (without vegetation), the ME-GD and ME-GDA had a heat gain potential about 35% and 72% lower than ME-ARG, respectively. Considering the Series V, the MEGD and ME-GDA had a heat gain potential about 40% and 63% lower than ME-ARG, respectively. No direct relationship was identified between each of the green roof systems studied, and the evolution of the values of vegetation cover degree, as well as of substrate volumetric water content.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Para que não haja produção excessiva de eletricidade ou abaixo da demanda, o planejamento e a adoção de políticas eficientes são essenciais. Para isso, torna-se necessário aprimorar as técnicas de previsão de demanda de eletricidade em um país, pois uma produção que não atende à demanda causa racionamentos. Por outro lado, a produção excessiva gera desperdícios e custos elevados. Este trabalho teve por objetivo aprimorar as técnicas do processo de previsão de demanda de eletricidade, por meio de um modelo que integra redes neurais e o método multicritério ELECTRE I. Na literatura, constatou-se que ao incluir variáveis independentes no modelo de previsão, os resultados melhoram sensivelmente, porém ainda há uma carência de modelos eficientes que auxiliem neste processo. Assim, o modelo proposto apresenta cinco etapas distintas: 1) seleção das variáveis de entrada pelo método ELECTRE I, cujo o objetivo foi selecionar apenas as variáveis causais, excluindo as variáveis que podem estar apenas correlacionadas, porém sem influência direta no comportamento da demanda; 2) pré-processamento de dados com identificação do comportamento da demanda, considerando que poderá apresentar sazonalidade, tendência, ciclicidade e termos aleatórios e não estacionaridade; 3) previsão de demanda realizada com base nos modelos linerares de SEHW, AR e ARIMA e três modelos de Redes Neurais Artificiais, MLP, RBF e ELM; 4) pós-processamento de dados com a transformação dos dados nas escalas originais; 5) comparação dos modelos utilizados com base nas medidas de Erro: MSE, MAE e MAPE. Para testar o modelo proposto na metodologia, selecionou-se a série histórica de consumo de energia elétrica do Paraná. As previsões foram realizadas considerando 1, 3 e 6 passos à frente. Além disso, as entradas utilizadas pelos modelos neurais foram selecionadas por meio do método Wrapper. Como resultado, o ELECTRE I selecionou como variáveis explicativas a temperatura e evaporação média. Quando essas foram incluídas nos modelos preditivos constatou-se a melhora dos resultados de todas as RNAs. Além disso, para esse problema as RNAs tiveram desempenho superior comparado aos modelos lineares. Destaca-se as Redes ELM e RBF como os melhores preditores. In order to avoid excessive electricity production or below demand, efficient planning and adoption of policies are essential. For this, it is necessary to improve the techniques for forecasting electricity demand in a country, as a production that does not meet the demand for cause. On the other hand, excessive production generates waste and high costs. This work aimed to improve the techniques of the electricity demand forecasting process, using a model that integrates neural networks and the ELECTRE I multicriteria method. In the literature, see if you want to include independent variables in the forecasting model, the results improve significantly, but there is still a lack of efficient models that help in this process. Thus, the model presented has five distinct stages: 1) selection of input variables by the ELECTRE I method, whose objective was selected only as causal variables, excluding as variables that can only be correlated, but without direct influence demand behavior; 2) pre-processing of data with identification of demand behavior, considering the possibility of seasonal display, trend, cyclicality and random terms and non-stationarity; 3) demand forecast executed based on the linear models of SEHW, AR and ARIMA and three models of Artificial Neural Networks, MLP, RBF and ELM; 4) data post-processing with data transformation in the original dimensions; 5) Comparison of models used based on MSE, MAE and MAPE error measures. To test the proposed methodology model, select a historical series of electric energy consumption in Paraná. How they were performed considering 1, 3 and 6 steps ahead. In addition, the inputs used by the neural models were selected using the Wrapper method. As a result, or ELECTRE, I select as explanatory variables of temperature and average evaporation, when these were included in the constant predictive models, as improvements in the results of all as RNAs. In addition, for this problem, how RNAs performed better than linear models. It stands out as ELM and RBF Networks as the best editors.

O consumo de energia elétrica vem aumentado em proporções que a geração não acompanha, portanto, quando ações de eficiência energética são realizadas, estas geram mais impactos positivos para a sociedade. Pensando neste viés de redução de consumo de energia, o presente trabalho desenvolveu um método para avaliar a eficiência global em sistemas de ar comprimido. Tal método leva em conta o índice de vazamentos de ar na rede de ar comprimido, perda de carga na canalização na qual o ar escoa e a pressão de ar comprimido fornecida pelo sistema de geração. Para tanto, o método desenvolvido foi implementado em três instalações distintas, cada uma com uma configuração diferente de equipamentos. A aplicação do método na primeira instalação mostrou um potencial de redução de consumo de 39,2% de energia no sistema de ar comprimido, porém após a realização das ações sugeridas, o ganho real foi de 27,9%. A aplicação do método na segunda instalação projetou uma redução no consumo energético de 49,5% no sistema de ar comprimido, e após a implementação das ações o ganho real foi de 11,9%. A aplicação do método na terceira instalação mostrou um potencial de redução energética na ordem de 51,0%, porém após a implementação das ações, o ganho real foi de 9,5%. O fator de maior impacto que ocasionou a diferença entre o ganho projetado para o ganho real nas três instalações foi à não execução das ações sugeridas na sua totalidade por parte das empresas. Os resultados encontrados foram satisfatórios, mostrando a viabilidade da aplicação deste método para calcular a eficiência global em sistemas de ar comprimido. The consumption of electricity is increasing in proportions that the generation does not follow, so when energy efficiency actions are carried out, they generate more positive impacts on society. Thinking about this energy consumption reduction bias, the present work developed a method to evaluate the overall efficiency in compressed air systems. Such a method takes into account the air leakage rate in the compressed air network, the pressure drop in the pipe that the air flows and the compressed air pressure provided by the generating system. Therefore, the developed method was implemented in three different installations, each with a different equipment configuration. The application of the method in the first installation showed a potential reduction of 39.2% energy consumption in the compressed air system, but after performing the suggested actions, the real gain was 27.9%. The application of the method in the second installation projected a reduction in energy consumption of 49.5% in the compressed air system, and after the implementation of the actions, the real gain was 11.9%. The application of the method in the third installation showed an energy reduction potential of 51.0%, but after the implementation of the actions, the real gain founded was 9.5%. The major impact factor that caused the difference between the projected gain and the actual gain in the three facilities was the failure of the companies in fully implement the actions suggested. The results were satisfactory, showing the feasibility of applying this method to calculate the overall efficiency in compressed air systems.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Os constantes aumentos dos custos com tarifas de eletricidade, bem como a obrigatoriedade de contratação prévia de demanda de potência por parte das empresas ligadas ao sistema elétrico em alta tensão, impulsionam as organizações a melhorarem o planejamento energético nos seus processos de produção. Além disso, as incertezas de mercado fazem com que apenas os métodos estocásticos sejam insuficientes para previsão de demanda de produção futura. Diante desse contexto, o objetivo deste trabalho foi propor um modelo que integre o custo com consumo de energia elétrica e demanda de potência ao planejamento agregado de produção, considerando as incertezas de mercado. O modelo foi aplicado em uma indústria alimentícia, a partir de uma família de produtos de batatas fritas. A partir dos dados coletados, foi realizada uma previsão de demanda para uma posterior realização do planejamento agregado, utilizando o modelo de previsão de Holt-Winter. Em seguida as incertezas de mercado foram tratadas com o método fuzzy aplicado a partir da análise da previsão de demanda feita pelo decisor. Antes da modelagem do planejamento agregado foi calculada a nova demanda de potência e, por fim, a verificação da solução do modelo. Os resultados mostraram que o modelo sugerido conseguiu definir uma demanda de potência que minimizasse os custos com energia elétrica e os custos totais do planejamento agregado de produção. O cenário atual e o cenário proposto foram comparados e o desenvolvimento do modelo foi analisado. The constant increase in electricity tariffs as well the obligation of previous contracting of power demand by companies connected to the high voltage electric system, encourage the organizations to improve the energy planning in their production processes. In addition, market uncertainties indicate that only stochastic methods are insufficient to forecast future production demand. From this context, the objective of this work is to propose a model that integrates the cost with electric energy and demand power to the aggregate production planning, considering the uncertainties in the market. The model was applied in a food industry, in a family of crispy french fries. From the data collected, a demand forecast was carried out for later realization of the aggregate planning, using the Holt-Winter forecast model. In sequence, the market uncertainties were treated by the fuzzy method which was applied from the analysis of the demand forecast by the decision maker. Before the modeling of the aggregate planning, the new power demand was calculated and, finally, the verification of the solution of the model was done. The results showed that the suggested model was able to define a power demand that minimized the costs with electric energy and the total costs of the aggregate production planning. The current scenario and the proposed scenario were compared and the model development was analyzed.

A crescente demanda por energia, o alto custo para sua geração e o compromisso com asustentabilidade nos fazem refletir sobre a necessidade de buscar técnicas e processos que visem à redução e promovam o consumo consciente desse insumo. Ambientes frigoríficos, por sua vez, demandam grandes potências de energia elétrica, sendo os processos de compressão e condensação do fluido refrigerante, os que exigem maior consumo. O controle de temperatura de condensação flutuante é uma estratégia que visa a minimização do consumo de energia elétrica do sistema de refrigeração. Esse trabalho tem por objetivo, o desenvolvimento de um modelo matemático, onde as grandezas físicas presentes no processo termodinâmico possam ser analisadas e ações que determinam o ponto de ajuste ótimo da temperatura de condensação e a velocidade de rotação do ventilador do condensador evaporativo possam ser aplicadas. Uma bancada experimental, com uso de R22, foi desenvolvida para os ensaios e validação do modelo em laboratório. Após a validação, o modelo matemático foi incorporado a um controlador lógico programável, o que possibilitou estender o estudo a uma unidade industrial de refrigeração por amônia, na cidade de Rio Grande/RS. Durante 16 meses, a unidade frigorífica serviu como base de estudos e aperfeiçoamento da pesquisa. Nesse período, novos dados foram avaliados e puderam contribuir para a validação da eficiência do modelo matemático desenvolvido. Para o estudo, desenvolveu-se modelos numéricos do compressor e do condensador evaporativo da unidade. Esses modelos foram elaborados sobre análise de regressão linear múltipla, através de funções polinomial e posteriormente puderam ser otimizados através de métodos de minimização. As soluções numéricas foram desenvolvidas no software Engenireering Equation Solver (EES). Verificou-se que o consumo de energia elétrica do sistema pode ser minimizado equilibrando os consumos do compressor e condensador através da relação existente entre temperatura de condensação e frequência de operação do ventilador do condensador. A operação do modelo sobre a bancada experimental permitiu reduzir o consumo de energia elétrica em 43%, enquanto observou-se 6,6% de redução do consumo na unidade industrial. Esses percentuais podem variar de acordo com as condições impostas ao sistema, como mudanças na carga térmica, variações nos valores de Temperatura de Bulbo Úmido (TBU), entre outros. Ao considerar o aprimoramento do estudo, propôs-se um novo modelo, no qual os valores de TBU são responsáveis pelas definições de mudança de operação do sistema de refrigeração. The growing demand for energy, the high cost for its generation and the commitment to sustainability make us reflect on the need to seek techniques and processes aimed at reducing and promoting or consciously consuming this input. Refrigerating environments, in turn, require large electric power powers, with the compression and condensation processes of the refrigerant causing the highest consumption. Floating condensation temperature control is a strategy that aims to minimize the electricity consumption of the cooling system. This work aims to develop a mathematical model, where the special products present in the thermodynamic process can be analyzed and actions that determine the optimum point of condensation temperature adjustment and evaporative condenser fan test speed used. An experimental bench, using the R22, was developed for laboratory testing and model validation. After validation, the mathematical model was incorporated into a programmable logic driver, which enabled the study of an industrial ammonia refrigeration unit in the city of Rio Grande/RS. For 16 months, a rigorous unit served as the basis for studies and research renement. During this period, new data were applied and contributed to the validation of the eciency of the developed mathematical model. For the study, we developed numerical models of unit compressor and evaporative condenser. These models were elaborated on selected linear regression analysis through polynomial functions and could later be optimized by minimization methods. Numerical solutions were not developed in the Engineering Equation Solver (EES) software. Verify that system power consumption can be minimized by consuming the compressor and condenser through the relationship between condensing temperature and condenser fan operating frequency. Operating the model on an experimental bench reduced power consumption by 43%, while reducing power consumption at 6; 6%. These percentages may vary depending on the conditions imposed on the system, such as changes in thermal load, changes in Wet Bulb Temperature (TBU) values, among others. Thinking about improving the study, a new model is proposed, in which the TBU values are responsible for the change of operation of the cooling system.

Conselho Nacional do Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) Os sistemas de controle em rede sem fio são uma classe de sistemas em que a comunicação entre sensores, atuadores e controladores ocorre por meio de uma banda compartilhada. Este tipo de sistema tem uma ampla área de aplicação, uma vez que pode ser incorporado em situações onde o espaço é limitado e quando a redução de custos de implementação é necessária. Além disso, os sistemas de controle sem fio têm ampla aplicação dentro das comunicações entre máquinas, parte fundamental dos sistemas 5G. Neste contexto, é de fundamental importância garantir a estabilidade do sistema controle, ao mesmo tempo que o processo de transmissão deve ocorre no menor tempo possível. Ainda, devido às restrições de tamanho e custo desses sistemas, é comum que os sistemas de controle sem fio sejam alimentados por baterias. Portanto, a energia total consumida pelo sistema deve ser levada em conta. Portanto, este trabalho foca na minimização da energia consumida por bit transmitindo, com a restrição de que a estabilidade do sistema de controle deve ser garantida. Utilizando o método do tempo de permanência, que é condição suficiente para obter estabilidade no sistema, foi possível, através da otimização da probabilidade de outage, minimizar o consumo de energia por bit. Concluímos que a distância entre o transmissor e o receptor interfere diretamente no consumo de energia por bit do sistema, tendo em vista que a potência de transmissão depende da distância entre o transmissor e o receptor. Por fim, foi possível obter uma expressão fechada que relaciona a probabilidade de outage máxima que o sistema pode operar com a estabilidade do sistema de controle. Wireless networked control systems are a class of systems where communication between sensors, actuators and controllers occurs through a shared bandwidth. This type of system has a wide application area, since it can be incorporated in situations where space is limited and when implementation cost reduction is required. In addition, wireless control systems have wide application within machine-to-machine communications, a fundamental part of 5G systems. In this context, it is of fundamental importance to guarantee the stability of the control system, at the same time that the transmission process must occur within the shortest possible delay. Moreover, due to the size and cost restrictions of these systems, it is common for wireless control systems to be powered by batteries. Therefore, the total energy consumed by the system must be taken into account. Therefore, this work focuses on the minimization of the energy consumed per transmitting bit, with the restriction that the stability of the control system must be guaranteed. Using the dwell time approach, which is a sufficient condition to obtain stability, it was possible, through the optimization of outage probability, to minimize energy consumption per bit. We conclude that the distance between the transmitter and the receiver directly interferes with the system's power consumption per bit, since the transmission power depends on the distance between the transmitter and the receiver. Finally, it was possible to obtain a closed-form expression that relates the maximum outage probability that the system can operate with the stability of the control system.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) A integração e operação coordenada de fontes de energia renováveis (FERs) e sistemas de armazenamento de energia (SAEs) oferecem aos prossumidores a possibilidade de controlar a produção e consumo de energia, visando a obtenção de benefícios técnicos e econômicos. Um novo algoritmo de controle que considera uma abordagem combinada de controle preditivo baseado em modelo e programação linear inteira mista (MPC+MILP) é proposto nesta tese, para otimização da operação de microrredes com acoplamento em corrente continua e interconectadas com a rede de distribuição da concessionária. O objetivo da utilização deste algoritmo é reduzir a conta de energia de consumidores residenciais, comerciais, ou industriais, e prolongar a vida útil do SAE. Na formulação da solução são consideradas restrições operacionais, e os aspectos regulatórios que definem as regras de tarifação do consumo de energia elétrica e o intercambio energético entre o consumidor e a concessionária. Adicionalmente uma abordagem baseada em restrições probabilísticas é proposta para lidar com incertezas nos modelos de previsão da produção de energia da FER e do perfil de carga do consumidor, e melhorar assim o desempenho do controlador. Um estudo de caso de um consumidor industrial no Brasil, proprietário de uma microrrede com acoplamento DC e operação em modo conectado é apresentado para validação computacional da solução. A validação experimental é realizada em ambiente de laboratório em uma planta piloto que simula essa microrrede. Os resultados obtidos nas validações e os procedimentos de baixo custo envolvidos no desenvolvimento da solução, mostram que o algoritmo de controle é uma solução promissora, contribuindo com o desenvolvimento de soluções práticas para o controle e otimização de microrredes em contextos similares, e encorajando a geração distribuída e o uso de FERs em países em desenvolvimento como o Brasil. Integration and coordinated operation of Renewable Energy Sources (RES) and Energy Storage Systems (ESS) offer to prosumers the possibility to control energy production and consumption in order to obtain technical and economic benefits. A novel control algorithm that considers a model predictive control (MPC) and mixed integer linear programming (MILP) approach is proposed in this thesis to optimize the operation of DC coupled grid-tied microgrids. The objective is to reduce industrial and residential consumer electricity bill and Energy Storage Systems degradation, considering operational constraints, rules defined by complex binomial differentiated tariffs and net metering policies to exchange energy. Additionally, a Chance Constrained MPC (CC-MPC) approach is proposed to deal with forecast uncertainties, enhancing the controller performance. A case study of a Brazilian industrial consumer owner of a real-world DC grid-tied microgrid is presented to validate the solution. Experimental validation is carried out in a lab-scale microgrid that simulates the real microgrid. The involved low costs procedures and the obtained results shows the proposed control algorithm as a promised solution that contributes with the development of practical solutions to control microgrids in similar contexts, encouraging the use of Renewable Energy Sources in developing countries.

O objetivo geral desta pesquisa foi identificar de que forma Eventos Extremos em variáveis do contexto econômico e ambiental (Produto Interno Bruto per capita, consumo de eletricidade per capita e os níveis de emissão de Dióxido de Carbono per capita) podem sinalizar períodos de instabilidade econômica. A pesquisa delimita-se às cinco maiores cidades paranaenses em termos de população (Curitiba, Londrina, Maringá, Ponta Grossa e Cascavel) e ao Brasil. A partir disso, o interesse maior da pesquisa se concentrou na busca de informações relativas aos Eventos Extremos e outras técnicas que são utilizadas para interpretação de sistemas complexos, na atualidade, A pesquisa deste estudo fundamenta-se, primariamente, na forma de pesquisa bibliográfica exploratória. A coleta de dados foi realizada através de pesquisa em bases científicas, artigos, periódicos, material bibliográfico e instituições Públicas tais como o IBGE, o IPARDES, o Banco Mundial e a Companhia Paranaense de Energia. Em termos de resultado, a pesquisa aponta que Eventos Extremos apresentam influência em períodos de instabilidade econômica. Também ficou evidenciado que existe maior correlação em dados de PIB/ consumo de eletricidade do que em dados de PIB/ emissões de CO2 ou consumo de eletricidade/ emissões de CO2. The general objective of this study was to identify how Extreme Values in variables in the financial and ambiental context (per capita Gross Domestic Product, per capita electricity consumption and per capita carbon dioxide – CO2 – emission) can indicate financial instabilities periods. The research is limited to the population of the country (Brazil) and five cities of Paraná (Curitiba, Londrina, Maringá, Ponta Grossa and Cascavel).Therefore, the major research interest was focused on finding information related to Extreme Values and other techniques that are used for interpretation of complex systems currently. The development was based on data collection. The result indicated that extreme events have influence in periods of economic instability. They also evidenced that there is greater correlation in GDP data/electric energy consumption than in GDP data/CO2 emissions or electric energy consumption/CO2 emissions.

Com o crescimento computacional ocorrido nos último anos, surgem questões e problemas relacionados ao custo de energia principalmente em ambientes computacionais de grande porte como data centers ou centros de processamento de alto desempenho pois exigem grande demanda de energia para manter seu funcionamento. Na área da Computação de Alto Desempenho (HPC), acompanhando esta necessidade surgem novos paradigmas computacionais para suportar o aumento exponencial de núcleos de processadores, mudando de modelos e arquiteturas multicore onde centralizavam o processamento somente nas CPUs para novas arquiteturas heterogêneas e manycore que distribuem o processamento utilizando GPUs e coprocessadores. A relação desempenho com consumo de energia eficiente em arquiteturas manycore ainda é tema recente e existem muitos questionamentos que precisam ser explorados, pois juntamente com o aumento do número de cores surgiram vários modelos de programação. É preciso maior estudo sobre consumo de energia em modelos que usam e gerenciam cargas de trabalho parte em CPUs e parte em GPUs/coprocessadores. Nesse contexto, o objetivo geral deste trabalho é realizar um estudo e metodologia sobre a relação desempenho e consumo de energia em coprocessadores Intel Xeon Phi, analisando e identificando quais os principais fatores que afetam diretamente o consumo eficiente de energia em ambientes manycore. A avaliação baseada no comportamento e variação do consumo de energia durante execução dos benchmarks LINPACK, HPL 2.1 e HPCG sobre os modelos de programação host, offload, native e simétrico pela Intel. A metodologia utilizada consiste em processos de planejamento dos cenários, execução, monitoramento, coleta, medição e análise dos dados de consumo energético e desempenho sobre os resultados gerados e principalmente das definições dos critérios avaliados, quais métricas utilizadas e modelos de cenários utilizados. As principais contribuições deste trabalho são: Avaliar quais modelos de programação proporcionam melhores resultados com consumo eficiente sem comprometer o desempenho; Analisar e identificar se o comportamento de recursos e configurações de memória compartilhada, número de nodes, cores, processos e threads impactam diretamente na relação desempenho e consumo de energia. Resultados mostram que existe grande variação no desempenho e consumo de energia entre os modelos e a importância da escolha e configuração adequada dos fatores utilizados durante o processamento de aplicações paralelas. Considerando cenários de memória compartilhada sobre benchmark Linpack, os modelos host e offload apresentam aumento linear no desempenho para cargas de trabalho (size) até 10000 e leve incremento após este valor. Mas o modelo nativo apesar de menor desempenho nestes cenários, em contrapartida consome menos energia e principalmente mais favorável para aplicações com alto grau de paralelismo. With computational growth occurring in the last few years, issues and problems related to energy costs arise mainly in large computing environments such as data centers or high-performance processing centers because they require high energy demand to maintain their operation. In the area of High Performance Computing (HPC), following this need arise new computational paradigms to support the exponential increase of processor cores, changing from models and multicore architectures where they centralized the processing only in the CPUs for new heterogeneous architectures and manycore that distribute processing using GPUs and coprocessors. The performance relationship with efficient energy consumption in manycore architectures is still a recent issue and there are many questions that need to be explored, because along with the increase in the number of colors have appeared several programming models. Greater study on power consumption is required in models that use and manage part workloads on CPUs and part on GPUs or coprocessors. In this context, the general objective of this work is to perform a study and methodology on the relation between performance and energy consumption in Intel Xeon Phi coprocessors, analyzing and identifying the main factors that directly affect the efficient consumption of energy in environments manycore . The evaluation will be based on the behavior and variation of the energy consumption during the execution of the LINPACK, HPL 2.1 and HPCG benchmarks on the programming languages host, offload, native and symmetric proposed by Intel. The methodology used consists of scenarios planning, execution, monitoring, collection, measurement and analysis of energy consumption data and performance on the results generated, mainly the definitions of the evaluated criteria, the metrics used and the scenario models used. The main contributions of this work are: Evaluate which programming models provide better results with efficient consumption without compromising performance; Analyze and identify if the behavior of shared memory resources and features, number of nodes, cores, processes and threads directly impact the performance and power consumption relationship. Results show that there is great variation in the performance and energy consumption between the models and the importance of the choice and proper configuration of the factors used during the parallel application processing. Considering shared memory scenarios on the Linpack benchmark, the host and offload models present a linear increase in performance for workloads (size) up to 10000 and a slight increase after this value. But the native model in spite of lower performance in these scenarios, in contrast consumes less energy and mainly more favorable for applications with a high degree of parallelism.

Visando a uma arquitetura bioclimática que utilize métodos passivos para a economia do consumo de energia, esta pesquisa tem o objetivo de verificar o desempenho térmico de células-teste enterradas e semienterradas quando comparadas a uma célula controle térrea. O método é baseado na comparação das variações de temperatura medida no interior de células-teste confeccionadas em escala reduzida, com as mesmas dimensões e especificações de materiais, quanto à temperatura externa e do solo medidos em Curitiba, PR, durante os períodos do outono, inverno e verão. Para a avaliação de desempenho foram analisados a amplitude térmica, o atraso térmico, as diferenças de temperaturas e amplitudes de sensores superficiais e os índices de conforto de cada célula-teste. Após a realização das medições do outono, inverno e verão, o tratamento e a análise de dados, constatou-se que a célulateste enterrada apresentou menor amplitude térmica e maior atraso térmico. No que tange à faixa de conforto, a célula-teste enterrada obteve o melhor desempenho durante os períodos do outono, inverno e verão. Foi possível verificar também que quanto maior a área em contato com o solo, melhores são suas eficiências térmica e energética. Aiming at a bioclimatic architecture that uses passive methods to reduce the energy consumption, this research has the purpose aim of verifying the thermal performance of buried and semi-buried test cells when compared to a ground control cell. The method is based on the comparison of the temperature indices measured inside two test cells and a control one, both made in reduced scale, with the same dimensions and material specifications regarding the external and soil temperature measured in Curitiba, PR, during the autumn, winter and summer. For the performance evaluation, the thermal amplitude, the thermal delay, the differences in temperature and amplitudes of surface sensors and the comfort indexes of each test cell were analyzed. After the measurements of autumn, winter and summer, treatment and data analysis, it was verified that the buried test cell presented lower thermal amplitude and greater thermal delay. Regarding comfort temperature, the buried test cell obtained the best performance during the fall, winter and summer periods. It was also possible to verify that the larger the area in contact with the soil, the better its thermal and energetic efficiencies.

As Redes Acústicas Subaquáticas (UWANs) são utilizadas na coleta de dados e para o monitoramento de diversos tipos de aplicações, desde a indústria off-shore até instalações militares. Da mesma forma que as redes de sensores sem fio terrestres, também é possível explorar a natureza de difusão do canal sem fio e empregar o conceito de comunicações cooperativas para combater o desvanecimento. Em uma rede cooperativa, os nós ajudam uns aos outros, retransmitindo as informações divulgadas por seus parceiros. No entanto, mais do que apenas aumentar a confiabilidade, é necessário também despender esforços para aumentar o tempo de vida da rede, uma vez que não é desejável substituir frequentemente as baterias dos nós sem fio. Assim, neste trabalho é adotada a eficiência energética (em Joules/bit) para avaliar o desempenho de alguns protocolos cooperativos com codificação de rede (NCC) quando comparados à comunicação não cooperativa. Mais especificamente, é considerado um cenário em que o acesso múltiplo é realizado por meio de OFDMA com alocação de subportadora e que estende os resultados de um esquema NCC-OFDMA recentemente proposto. No esquema proposto, referido como codificação de rede dinâmica generalizada (GDNC)-OFDMA, mais do que simplesmente adotar também o domínio do tempo para alcançar a diversidade, também é mostrado que a ordem de diversidade pode ser aumentada ainda mais sobre o esquema NCC-OFDMA, relaxando uma restrição imposta ao NCC-OFDMA onde apenas um conjunto de nós é capaz de transmitir informações redundantes. Os resultados deste trabalho, os quais englobam análise matemática suportada por simulações computacionais e adotam parâmetros reais de modems acústicos, mostram que o esquema GDNC-OFDMA proposto é capaz de apresentar maior eficiência energética em diversos cenários práticos. Underwater Acoustic Networks (UWANs) are used to collect data and to monitor various types of applications, from the offshore industry to military installations. Similarly to terrestrial wireless sensor networks, it is also possible to explore the broadcast nature of the wireless channel and employ the concept of cooperative communications in order to combate the fading. In a cooperative network, nodes help each other by relaying the information broadcasted by their partners. However, more than just increasing reliability, one must also expend efforts towards increasing the network lifetime, since it is not desirable to oftenly reaplace the batteries of the wireless nodes. Thus, in this work we adopt the energy efficiency (in Joules/bit) as performance metric to evaluate some network-coded cooperative (NCC) protocols. More specifically, it is considered a scenario where the multiple access is performed by means of subcarrier allocation-aided OFDMA, extending the results of a recently proposed NCC-OFDMA scheme. In the proposed scheme, referred to as generalized dynamic network coding (GDNC)-OFDMA, more than just achieving diversity from time domain, it is shown that the diversity order can be increased even further, by relaxing a constraint imposed to the NCC-OFDMA scheme that only a set of nodes is able to transmit redundant information. The results of this work, which encompasses mathematical analysis supported by computer simulations, adopt real acoustic modems parameters, show that the proposed GDNC-OFDMA scheme is capable of present improved energy efficiency in several practical scenarios.

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-06T19:13:26Z No. of bitstreams: 1 Felipe Alfaia do Carmo.pdf: 3836643 bytes, checksum: c7e95b040dba227604dec6412b15ceac (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-06T19:13:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Felipe Alfaia do Carmo.pdf: 3836643 bytes, checksum: c7e95b040dba227604dec6412b15ceac (MD5) Previous issue date: 2017-06-23 Currently, 50.8% of national electricity consumption refers to the building sector. Among the various types of existing buildings, the laboratories are characterized by the intense use of energy and by presenting significant opportunities to improve energy efficiency. Technical reports from laboratory sector demonstrate that a single fumehood can consume electric power equivalent to three or four family houses, showing the high electricity expenditures of this building. Therefore, analyzes and initiatives aimed at reducing electrical consumption in laboratories become extremely relevant to this niche and consequently to the National Energy Balance, since this type of construction is present in the various sectors of society. So, this research aims to evaluate the energy performance of an existing Chemical Laboratory in the city of Rio de Janeiro using Hourly Analysis Program (HAP), version 4.91. So, the current system will be simulated according to data obtained in field survey. This simulation showed an efficiency of 45%. From this analysis, ten scenarios of improvements to the HVAC system (Heating, Ventilation and Air Conditioning) of the building were simulated, since these equipments represent on average 70% of the total consumption of the building. From the data obtained in the simulations, parameters of thermal load, electric consumption, cost with energy, energy efficiency and international labor assessment indices (defined by the Laboratories for the 21st Century program - LABs21) were evaluated to determine the best solution. The most efficient proposal achieved an efficiency of 73% and utilized sensitive and latent heat recovery systems and active chilled beams. The best solution will also be evaluated based on the ideal sizing parameters stipulated by the LABs21 and the international certification of energy efficiency in buildings, LEED, where it presented a 35% energy saving compared to the base model of this methodology. Atualmente, 50,8% do consumo elétrico nacional referem-se ao setor de edificações. Dentre os diversos tipos de edificações existentes, os laboratórios caracterizam-se pelo uso intenso de energia e por apresentarem oportunidades significativas de melhora de eficiência energética. Informativos do setor de laboratórios demonstram que uma única capela pode consumir a energia elétrica equivalente a três ou quatro casas familiares, demonstrando os altos gastos com eletricidade deste tipo de edificação. Portanto, análises e iniciativas que visem à redução do consumo elétrico em laboratórios são extremamente relevantes para esse nicho e consequentemente para o Balanço energético nacional, uma vez que este tipo de construção encontra-se presente nos diversos setores da sociedade. Deste modo, esta pesquisa visa avaliar o desempenho energético de um Laboratório Químico existente na cidade do Rio de Janeiro utilizando o programa Hourly Analysis Program (HAP), versão 4.91. Para tal, foi simulado o sistema atual, conforme dados obtidos em levantamento de campo. Este sistema apresentou uma eficiência de 45%. A partir desta análise foram simulados dez cenários de melhorias para o sistema AVAC (Aquecimento, Ventilação e Ar Condicionado) da edificação, uma vez que estes equipamentos representam em média 70% do consumo total do prédio. A partir dos dados obtidos nas simulações foram avaliados parâmetros de carga térmica, consumo elétrico, custo com energia elétrica, eficiência energética e índices internacionais de avaliação de edificações laboratoriais (definidos pelo programa Laboratories for the 21st Century - LABs21), para determinar a melhor solução. A proposta mais eficiente obteve uma eficiência de 73% e utilizava sistemas de recuperação de calor sensível e latente e vigas frias ativas. A proposta mais eficiente também foi avaliada com base nos parâmetros ideais de dimensionamento estipulados pelo LABs21 e pela certificação internacional de eficiência energética em edificações, a LEED, onde apresentou 35% de economia de energia em comparação com o modelo base da metodologia.

Este trabalho tem por objeto de estudo a correlação entre a utilização per capita de energia elétrica e o Índice de Desenvolvimento Humano (IDH). O objetivo geral da pesquisa é avaliar a compatibilidade das premissas do Plano Nacional de Energia (PNE) brasileiro, em relação à utilização de energia elétrica, com o desafio da elevação do IDH nacional ao nível “muito alto” – o mais elevado conforme a terminologia atual das Nações Unidas. Quanto ao método, a pesquisa é, em relação aos seus objetivos, preponderantemente descritiva, e quantiqualitativa no que se refere ao estudo do problema. Realizou-se tratamento estatístico de diferentes aspectos correlacionados à energia elétrica e ao IDH, de modo a estabelecer padrões significativos e universais dessa correlação, os quais parecem possíveis de serem previstos mediante utilização de fórmula matemática, a qual tornaria então possível avaliar o desenvolvimento humano utilizando a energia elétrica como parâmetro. Verificou-se que a proporção da utilização de energia elétrica é cada vez mais intensa em relação ao total de utilização de energia primária, o que se explica pela absoluta indispensabilidade, motivada pela versatilidade e disponibilidade, da primeira, e definiu-se um valor objetivo mínimo à utilização per capita de energia elétrica, ponderado em função da intensidade energética – no caso, 222 kWh –, necessário ao status de desenvolvimento humano “muito alto”. Definiram-se ainda duas fórmulas matemáticas – a primeira delas possui maior versatilidade descritiva, pois envolve equação logarítmica, enquanto a segunda, simplificada, utiliza função potência – capazes de individualmente estimar, em função do valor de utilização de energia e compondo uma base comparativa global, o IDH correspondente do ente analisado. Ambas são capazes de auxiliar na compreensão, ainda que em cognição preliminar, acerca da situação energética do ente sob análise, podendo ser utilizadas como indicador de possíveis direcionamentos de políticas energéticas que se pretendam voltadas ao desenvolvimento humano. Comprovou-se a acurácia da fórmula logarítmica em termos globais e históricos e, na sequência, verificou-se quão compatíveis são entre si o Plano Nacional de Energia e o IDH “muito alto”, em médio prazo e tendo como cenário os estados brasileiros. Concluiu-se, quanto a este objetivo geral, que a evolução histórica de oferta e demanda de energia elétrica no País é compatível com os números projetados pelo PNE, e que estes são compatíveis com o IDH “muito alto” – para atingir tal nível seriam necessários cerca de 720 TWh anuais, enquanto o PNE projeta, para 2030, 971 TWH e a evolução histórica das últimas duas décadas indica, para o mesmo ano, aproximadamente 830 TWh. O eventual atingimento desse nível de IDH deve, contudo, ser relativizado, pois provavelmente não seria suficiente para tirar o Brasil da atual posição de catching-up em relação aos países desenvolvidos. This work studies the correlation between the per capita use of electrical energy and the Human Development Index (HDI). The main research objective is to evaluate the compatibility between the Brazilian National Energy Plan’s (PNE) goals, regarding the use of electrical energy, and the challenge of increasing the national HDI towards the “very high” level – the highest one according to the current United Nations terminology. As for the method, the research is, regarding its objectives, predominantly descriptive, and quanti-qualitative in relation to the problem studied. Several statistical aspects correlated to electrical energy and HDI were statistically treated, in such a way as to define significant, universal patterns of this correlation, which seem to be possible to predict through a mathematical formula that would then make it possible to evaluate human development using electrical energy as a parameter. It was noted that the proportion of electrical energy is increasingly bigger in relation to the total amount of primary energy, something explained by the absolute indispensability, through versatility and availability, of the former, and an objective minimum per capita value of electrical energy use – in this case, 222 kwh –, weighted as a function of energy intensity, was defined as necessary to reach a “very high” HDI. Besides it, two formulae were developed, both capable of individually estimate an entity’s HDI from the weighted value of electrical energy use. The first of them is more descriptively versatile, by using a logarithmic equation, while the second one is a simplified version, based on a potency function. Both formulae are capable of helping, yet in a preliminary cognition, to understand the energetic situation of the entity under analysis, possibly serving as decision support for energy policies aiming at human development. The logarithmic formula was checked globally and historically for accuracy, and after that it was used to verify how compatible are the Brazilian Energy Plan and a “very high” HDI, on the medium term and on the framework of the Brazilian states. It was concluded that, regarding this general objective, the historical evolution of national electrical energy supply and demand is compatible with the PNE projected numbers, which, on their turn, are compatible with a “very high” HDI – to reach such a level would require about 720 TWh per year, while the PNE forecasts, to 2030, 971 TWh, and the historical evolution of the last two decades indicates, for the same year, approximately 830 TWh. The possible attainment of this HDI level, however, should be put into perspective, because it probably would not be enough to avoid the catching-up situation Brazil is currently facing in relation to developed countries.

O presente trabalho aborda a aplicação de códigos fontanais em redes subaquáticas. Tais redes transmitem dados abaixo da água fazendo uso de sinais acústicos e possuem diversas aplicações. No entanto, é sabido que esse tipo de rede é caracterizado por uma baixa velocidade de propagação e largura de banda menor que as redes que operam em meios de transmissão mais conhecidos, tais como a transmissão sem fio via ondas de rádio frequência, resultando num maior atraso na entrega de pacotes. Para tentar minimizar estes atrasos e aumentar a eficiência energética das redes subaquáticas, o trabalho otimizou o sistema de transmissão inserindo um código corretor de erros fontanal no transmissor de mensagens. Dentro desse contexto, foi necessário modelar o consumo energético necessário para a transmissão correta de pacotes de dados em redes subaquáticas utilizando códigos fontanais. Dentre os resultados do trabalho, o mais relevante conclui que o uso dos códigos fontanais é capaz de reduzir em até 30% o consumo de energia quando a distância de transmissão é de 20 km para o caso com a taxa de erro de quadro alvo (FER) de Po = 10^−5, e em ate 25% para a FER alvo de Po = 10^−3. The present work employs fountain codes in an underwater network, in which data is transmitted using acoustic signals and has many applications. However, underwater networks are usually characterized by low propagation speed and smaller bandwidth than networks that use radio frequency signals, resulting in larger transmission delays. Then, aiming at minimizing the delays and increasing the energy efficiency of underwater networks, the present work employs fountain error-correcting codes at the transmitter. To that end, it was first necessary to model the energy consumption of a success data packet transmission in an underwater network using fountain codes. Our results show that the use of fountain codes is able to reduce up to 30% of energy consumption when the transmission distance is of 20 km for the case with a target frame error rate (FER) of Po = 10^−5 , and 25% for the same distance with a target FER of Po = 10^−3.

CAPES Nesta Tese de Doutorado propõe-se um modelo de consumo de energia para redes acústicas subaquáticas que leva em consideração as especificidades do ambiente subaquático, como a comunicação utilizando ondas acústicas, a dependência da largura de banda do canal com a perda de percurso, que varia tanto com a distância quanto com a frequência, e o ruído. O desvanecimento, resultado do multipercurso, normalmente modelado pelas distribuições Rayleigh e Rice nas transmissões terrestres, é modelado pela distribuição K, que melhor representa a severidade do ambiente subaquático. O modelo considera uma rede subaquática linear de múltiplos saltos e a possibilidade de retransmissões para calcular a energia total consumida para cada bit de informação transmitido com sucesso entre a fonte e o destino. A fim de obter o menor consumo de energia, a SNR e a frequência de operação também são otimizadas, sendo considerado o uso de códigos convolucionais, cuja taxa ótima que leva ao menor consumo é determinada. Uma análise teórica é desenvolvida para cenários com e sem limitação de atraso. No primeiro caso avalia-se o consumo de energia quando retransmissões não são permitidas ou devem ser limitadas e, portanto, uma FER residual deve ser tolerada. No segundo caso infinitas retransmissões são permitidas até que um pacote seja recebido sem erros. Para ambos cenários o número ótimo de saltos que minimiza o consumo de energia é determinado, e na sequência o impacto do número de tentativas de transmissão é considerado. Resultados numéricos são apresentados, mostrando que o esquema de múltiplos saltos é mais eficiente em termos de consumo de energia que a transmissão direta. Além disso, os resultados mostram que um número pequeno de tentativas de transmissão é suficiente para alcançar uma redução considerável no consumo de energia em redes de múltiplos saltos, limitando o atraso médio por pacote transmitido, o que é muito interessante em aplicações reais. In this Thesis, an energy consumption model for underwater acoustic networks is proposed. The model takes into account the specificities of the underwater environment, such as the use of acoustic waves for communication, dependence of the underwater acoustic channel bandwidth with the path loss, which varies with both the distance and frequency, and noise. The fading, usually modeled by Rayleigh and Rice distributions on terrestrial communications, in this work, is modeled by the K distribution, which best represents the severity of the underwater environment. The model considers a linear multi-hop underwater network and the possibility of retransmissions to calculate the total energy consumed for each bit of information successfully transmitted between the source and the destination. In order to obtain the minimum energy, the SNR and the operating frequency are also optimized. The use of convolutional codes is considered and the optimal code rate, which leads to the minimum energy consumption, is determined. A theoretical analysis was developed for two scenarios: delay constrained and delay unconstrained networks, indicating the optimal number of hops which minimizes energy consumption. Next, the impact of the number of transmission trials was considered. A numerical analysis was also performed for both the scenarios. The numerical results validate the theoretical analysis, showing that the multi-hop scheme is more efficient in terms of energy consumption when compared to direct transmission. Furthermore, the results show that a small number of transmission trials is sufficient to achieve a considerable reduction in energy consumption in multi-hop networks, limiting the average delay per packet transmitted, which is very interesting in real applications.

Este trabalho estuda o impacto energético da otimização do tamanho do payload de códigos convolucionais em um enlace sem fio ponto-a-ponto dentro de uma rede de sensores. Consideram-se dois modelos de canal, AWGN e Rayleigh, visando representar cenários com diferentes características quanto à severidade de enlace. Nesse contexto, faz-se o estudo da otimização da relação sinal-ruído, da taxa de código empregada, bem como a otimização do tamanho do payload para diferentes condições de transmissão. Os dados numéricos obtidos através de simulação demonstram que existe um ponto ótimo para o tamanho do payload, que varia com a distância de transmissão e que proporciona ganhos em termos de eficiência energética, especialmente em enlaces de curta distância. This paper studies the impact of the payload size in the energy efficiency in a point-to-point link in a wireless sensor network using convolutional codes. Two channel models are considered, AWGN and Rayleigh, representing distinct conditions with respect to the severity of the link. In this context, signal-to-noise ratio, code rate and payload size are optimized. The numeric results obtained through simulations show that there is an optimal point for the payload size, which depends on the transmission distance, and which provides gains in the overall energy efficiency, especially in short range links.

Neste trabalho é apresentado um estudo de eficiência e gestão de energia elétrica em uma indústria de embalagens e filmes plásticos. O objetivo do estudo foi identificar potenciais de economia de energia elétrica, redução de custos e perdas energéticas no processo industrial e propor um modelo de gestão energética através de indicadores para o uso eficiente de energia elétrica em consumidores industrias atendidos em alta tensão. Como vantagens tem-se a possibilidade de benefícios econômicos e operacionais para a indústria, tornando-a mais competitiva no mercado em que atua. A metodologia baseou-se em avaliações teóricas e análises técnicas do perfil consumidor de energia e das máquinas e processos industriais durante um ano, recomendando mudanças factíveis e viáveis economicamente para a eficiência energética industrial. Como resultado observou-se que a empresa economiza R$ 84.553,00 por ano utilizando a tarifa verde aliado ao uso de sistema de geração própria de energia no horário de ponta. No entanto, existe potencial de economia anual de R$ 3.146,00 apenas adequando o contrato de demanda. Somado a isso, na análise dos sistemas industriais observou-se possibilidade de economia R$ 86.397,00 ao ano no sistema de ar comprimido e de R$ 16.588,00 no sistema de iluminação. Sendo assim, o total de economia identificado representou 12,46% do faturamento de energia no período. Por fim, os indicadores de eficiência energética apontam que existe variação no custo de produção da indústria e servem de parâmetro para o monitoramento da evolução da eficientização dos processos industrias. ABSTRACT - This paper presents a study of efficiency and power management in a packaging industry and plastic films. The aim of the study was to identify potential electricity savings, reduction of energy costs and losses in the industrial process and propose a model of energy management through indicators for the efficient use of electricity in industrial consumers supplied at high voltage. As advantages we have the possibility of economic and operational benefits to the industry, making it more competitive in the market in which it operates. The methodology was based on theoretical reviews and technical consumer profile analysis of energy and industrial machinery and processes, recommending feasible and economically viable change for industrial energy efficiency. As a result it was found that the company saves R$ 84,553.00 per year using the green rate coupled with the use of energy self-generation system in peak hours. However, there is potential annual savings of R$ 3,146.00 just suiting the demand contract. Added to this, the analysis of industrial systems there was potential savings R$ 86,397.00 per year in compressed air system and R$ 16.588,00 in the lighting system. Thus, the total identified savings represented 12.46% of energy sales in the period. Finally, energy efficiency indicators show that there is variation in industrial production cost and serve as a parameter for monitoring the evolution of the efficiency of industrial processes.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Electricity in Brazil is mostly generated by hydroelectric plants that depend on the volume of water in their reservoirs. Due to the fact that rainfall is decreasing, other methods with higher costs to generate energy are required. These costs are passed to users, increasing the energy bill. Futhermore, the wasting of energy and overconsumption also contribute to increase the energy bill. At the same time, the wasting of energy are not noticed by the user. To avoid such wasting, an alert could be sent as soon as an anomalous event is detected. In this way, we propose a system that sends an alert of any novelty detection in energy consumption through the analysis of the methods Sliding Window, Exponentially Weighted Moving Averages, Clustering, Average per Circle, Average per Stage, Gauss Distribution and Self-Organizing Novelty Detection. Results demonstrate that the methods evaluated are efficient in real time detection of novelties, presenting 90% of accuracy and 10% of recall, besides a low delay to send the alert. A energia elétrica no Brasil é gerada em sua maioria pelas usinas hidrelétricas. Essas hidrelétricas dependem do volume de água dos reservatórios para a geração de energia e, devido à diminuição dos índices pluviométricos, métodos alternativos de geração com custos mais altos são necessários. Esses custos são repassados para os usuários, encarecendo a conta de energia elétrica. Além disso, podemos atribuir o aumento da conta de energia elétrica também ao consumo exagerado e ao desperdício de energia, que muitas vezes pode não ser notado devido ao aumento ser gerado por falha elétrica ou humana, como o esquecimento da porta da geladeira aberta, por exemplo. Partindo da hipótese de que cada equipamento eletrônico apresenta um padrão no consumo energético, um alerta poderia ser enviado ao usuário caso o comportamento padrão fosse alterado. Sendo assim, neste trabalho é proposto um sistema que realiza detecções nas alterações no comportamento do consumo de energia elétrica dos aparelhos eletrônicos, de forma que alertas sejam enviados para o usuário. Para detectar a alteração de comportamento do consumo de energia elétrica dos aparelhos eletrônicos foram implementados sete métodos consolidados na literatura: Janela Deslizante, Exponentially Weighted Moving Averages (EWMA), Agrupamento, Média por Ciclo, Média por Estágio, Distribuição Gaussiana e Self-Organizing Novelty Detection (SONDE). Os experimentos demonstraram que os métodos foram eficientes na detecção de novidade em tempo real apresentando taxa de detecção das alterações comportamentais acima de 90% e falso-positivo abaixo de 10%, além de um tempo médio de resposta baixo.

Made available in DSpace on 2016-08-04T13:36:25Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-09-18. Added 1 bitstream(s) on 2016-08-04T15:27:06Z : No. of bitstreams: 1 ISSN2176-9761-2015-01-06-landi.pdf: 1185706 bytes, checksum: d1c23c458defa405317c79b0260a4e27 (MD5) Este artigo apresenta uma ferramenta educacional para auxiliar na conscientização de pessoas, especialmente, crianças e adolescentes, com relação aos impactos ambientais provenientes das formas de geração da energia elétrica. A ferramenta é apresentada na forma de aplicativo Android, compatível com uma grande variedade de dispositivos móveis, onde são expostos dados sobre os principais modos de geração de energia elétrica e os possíveis impactos ambientais causados por estes. This paper presents an educational tool to assist in the consciousness of people, especially children and teenagers, with respect to the environmental impacts from the forms of generation of electricity. The tool takes the form of application intended for a modern platform (Android), compatible with a wide variety of mobile devices, where data about the main modes of electricity generation and the possible environmental impacts caused by them are presented. Universidade Estadual Paulista (UNESP), Instituto de Ciência e Tecnologia (ICTS), Departamento de Engenharia de Controle e Automação, Sorocaba, SP, Brasil Universidade Estadual Paulista (UNESP), Instituto de Ciência e Tecnologia (ICTS), Departamento de Engenharia de Controle e Automação, Sorocaba, SP, Brasil

Energia ´e uma questãoo estratégica para a indústria, sociedade, economia e segurança nacional. A eficiência e gestão da energia estão em foco em um cenário mundial. Diversas políticas especialmente criadas para a eficiência energética (EE), procura por fontes renováveis de energia e produção mais limpa, estão se desenvolvendo. A literatura apresenta poucas informações concretas que promovam o comprometimento das organizações com tais políticas. As organizações brasileiras não estão bem apoiadas neste aspecto, o país carece de uma política nacional que promova o uso eficiente de energia. A indústria frigorífica tem poucas informações para comparar o seu desempenho energético no país e, muitas vezes, n˜ao conhecem as ações que podem tomar. Nem, por vezes, estabelecem critérios de avaliação de seu desempenho e metas de melhorias. Comparando dois frigoríficos locais, nota-se um desempenho 218,33% inferior de um em relação à outro para a produção do mesmo produto. Para isso, a gestão da EE parte da avaliação de desempenho por meio de indicadores. Neste contexto, o desenvolvimento de indicadores e identificação de tecnologias para monitoramento das condições de EE, podem habilitar tais indústrias no estabelecimento de linhas de base energética com a finalidade de comparação do seu desempenho ao longo do tempo. O trabalho, também, dedica-se a especificar um conjunto de ferramentas de análise da viabilidade econômica de um sistema de monitoramento da EE baseado nos indicadores propostos com o intuito de promover a adoção de sistemas de gestão de energia pelas indústrias. Por isso, análises de investimentos são necessárias e investimentos em sistemas de monitoramento da EE apresentam plausibilidade de retorno do investimento em frigoríficos de médio porte, quando possibilitar a geração de 5% de economia nos custos de energia elétrica. Contudo, uma boa confiabilidade em análises econômicas pode ser atingida em estudos de caso que considerem as necessidades específicas de cada instituição. E, não obstante, a simples criação de um sistema de monitoria da EE não é capaz de gerar economia, mas sim outros investimentos em benfeitorias dos processos industriais. Finalmente, este trabalho visa auxiliar as indústrias a desenvolverem seus indicadores de desempenho energético e avaliar os investimentos na criação de sistemas de gestão da EE. Energy is a strategic issue for industry, society, economy and national security. The efficiency and power management are in focus on a world stage. Several policies specially designed for energy efficiency, demand for renewable energy and cleaner production are in development. The literature shows little concrete information to promote commitment of organizations with such policies. Brazilian organizations are not well supported in this aspect, the country lacks a national policy that promotes efficient energy use. The chicken slaughterhouse industry has few information to compare its energy performance with others and often do not know the actions they can take. Nor they establish criteria for evaluating their performance and improvement goals. Comparing two local industries, shows performance 218.33% lower of one to the other for processing the same product. For that, the management of energy efficiency (EE) starts in performance evaluation through indicators. In this context, the development of these indicators and identification of technologies for monitoring EE conditions may enable these industries to establish energy baselines to compare its performance over time. The work also dedicates to specify a set of economic feasibility analysis tools of an EE monitoring system based on the proposed indicators in order to promote the adoption of energy management systems (EMS) by industries. Thus, investment analysis are required and EMS in medium slaughterhouse industries shows plausible investment return when generation of 5% savings in electricity costs are possible. However, good reliability in economic analysis of an EMS can be reached in case studies that consider the specific needs of each institution. And yet, the mere creation of an EE monitoring system is unable to generate savings, but other investments in improvements of industrial processes can. Finally, this paper aims to help industries develop their energy performance indicators and evaluating investments in the creation of EMS.

Neste trabalho é apresentado um projeto de eficiência energética e gestão de energia elétrica em uma indústria de lubrificantes que tem como objetivo, contribuir com a redução de perdas energéticas durante o processo industrial. Dentre todos os setores, a atividade industrial é o maior consumidor de energia. Desta forma, este estudo propõe um modelo do uso eficiente e econômico da energia, focando consumidores energointensivos na indústria; fundamentando os pilares da organização, planejamento e controle do uso de energia. Para tal, estruturou-se um projeto de gestão energética, com possibilidade de proporcionar ao consumidor benefícios econômicos, operacionais e de segurança, tornando-o competitivo no mercado onde atua, além de proporcionar indiretamente benefícios ambientais. A metodologia baseou-se em avaliações teóricas e em ações técnicas com acompanhamento das atividades produtivas, recomendando mudanças factíveis e viáveis economicamente para eficiência energética industrial. Desta forma, o trabalho apresenta sugestões sobre técnicas e tecnologias que devem ser aplicadas na indústria onde o estudo foi realizado. Com relação ‘as mudanças recomendadas a avaliação econômica, para um investimento de R$ 29.416,00, apresentou índices de payback 4,9 anos, VPL 56.137,86 e TIR 53%. No resultado final, prevê-se uma redução superior á R$ 6.000,00 mensais na tarifa de energia elétrica que representam um total de 40,72%. ABSTRACT - This work presents an energy efficient design and power management in a lubricants industry that aims to contribute to the reduction of energy losses during the manufacturing process. Among all sectors, industrial activity is the largest consumer of energy. Thus, this study proposes a model of efficient and economical use of energy, focusing on energy-intensive consumers in the industry; basing the pillars of the organization, planning and control of energy usage. To that end, structured up an energy management project with the possibility of providing the consumer with economic, operational and safety benefits, making it competitive in the market where it operates, in addition to providing environmental benefits indirectly. The methodology was based on theoretical evaluations and technical actions with monitoring of production activities, recommending feasible and economically viable changes to industrial energy efficiency. Thus, the paper presents suggestions on techniques and technologies to be applied in the industry where the study was conducted. Regarding 'recommended changes to economic evaluation, for an investment of R $ 29,416.00, presented rates of 4.9 years payback, NPV and IRR 53% 56137.86. In the final result, we anticipate a greater reduction will R $ 6,000.00 per month in electricity tariff, representing a total of 40.72%.

A eficiência energética em edificações constitui questão bastante estudada em vários países do mudo; no Paraguai, porém, o assunto não tem sido muito explorado ou valorizado. Desta forma, este trabalho analisou, através de estudos de caso o desempenho térmico de edificações localizadas em Assunção, capital da República do Paraguai, de maneira a apontar as características da edificação, assim como de uso e ocupação, que influenciam de modo mais intenso no consumo energético. Para o desenvolvimento da pesquisa, foram instalados nas edificações sensores para coleta de variáveis climáticas, de forma a encontrar os níveis de temperatura e umidade relativa do ar tanto interna quanto externa. Para coleta de dados de uso e ocupação, foi utilizado questionário contento perguntas sobre o funcionamento geral das salas estudadas em cada edificação. Os resultados demonstraram que a falta de uso ou aplicação errônea de estrategias bioclimáticas é a maior causa das temperaturas inadequadas para os ambientes, observadas dentro da maioria das edificações analisadas. ABSTRACT - Energy efficiency in buildings is an issue widely studied in several countries around the world; in Paraguay, however, it has not been much explored or valued. Thus, this study analyzed through case studies the thermal performance of buildings located in Asuncion, capital of Paraguay, in order to point out the characteristics of the building, as well as use and occupancy that influence more intensely energy consumption. For the development of the research, sensors were installed in the buildings to collect climatic variables in order to record air temperature and relative humidity levels both internal and external. To collect use and occupation data, a questionnaire was used regarding questions about the general operation of the rooms studied in each building. The results showed that the lack of use or misapplication of bioclimatic strategies is the major cause of inadequate temperatures in the environments, which was observed in most of the analyzed buildings.

Este trabalho apresenta o diagnóstico energético da Unidade II da Universidade Federal de Mato Grosso do Sul, localizada no município de Três Lagoas, com proposição de medidas para redução do consumo de energia elétrica. Foi proposta a alteração do valor de demanda contratada de 700kW para 240kW, mantendo a modalidade tarifária horária verde, com economia mensal média de R$4.130,35. A correção do fator de potência gera economia mensal média de R$1.255,56; substituição de lâmpadas fluorescentes de 40W e 32W por lâmpadas LED 20W proporciona economia mensal média de R$7.419,16; a substituição de antigos equipamentos condicionadores de ar de parede por equipamentos split classe A representa redução média mensal de R$6.198,75; utilização de geração própria no horário de ponta representa economia de R$2.782,39 mensais em média. Ao serem implantadas todas as medidas mencionadas, a economia mensal média é de R$21.786,21, valor anual R$261.434,52 e o retorno do investimento médio em dezoito meses. O valor da fatura de energia em janeiro de 2015 é R$32.643,57 e a maior fatura registrada no ano de 2014 é R$49.883,85, valores que à partir da implantação das medidas propostas podem ser reduzidos conforme citado. Através de medições de parâmetros elétricos e níveis de iluminância em duas salas de aula do Departamento de Economia e Administração no campus de Campo Grande, sendo a primeira delas dotada de lâmpadas fluorescentes 40W e a segunda de lâmpadas tubulares LED 20W, foi avaliado o desempenho dos dois sistemas de iluminação e constatado que para o mesmo nível de iluminância, o consumo das lâmpadas LED representa a metade do consumo das lâmpadas fluorescentes. ABSTRACT - This paper presents the energy diagnosis of the Federal University of Mato Grosso do Sul Unit II, located in Três Lagoas, with proposing measures to reduce electricity consumption. It was proposed to amend the demand value of 700kW to 240kW contracted, keeping the green hourly tariff mode, with average monthly savings of R$4.130,35. The correction of the power factor generates average monthly savings of R$1.255,56; replacement of fluorescent lamps of 40W and 32W for 20W LED lamps provides monthly average savings of R$7.419,16; the replacement of old wall air conditioning equipment for split equipment class A represents average monthly reduction of R$6.198,75; use of own generation at peak hours is savings of R$2.782,39 per month on average. When they were all mentioned measures implemented, the monthly average savings of R$21.786,21, annual value R$261.434,52 and the return on average investment in eighteen months. The energy invoice amount in January 2015 is R$32.643,57 and the largest bill registered in 2014 is R$49.883,85, values that starting the implementation of the proposed measures can be reduced as quoted. Through electrical parameter measurements and illuminance levels in two classrooms of the Department of Economics and Administration campus of Campo Grande, the first being equipped with fluorescent lamps 40W and the second tubular lamps LED 20W, the performance was evaluated two lighting systems and found that for the same level of illumination, the use of LED lamps is the half of consumption of fluorescent lamps.

A energia elétrica é uma das energias mais utilizadas em edificações publicas e devido ao seu elevado custo e às incertezas de seus custos de geração para os próximos anos é de fundamental importância à eficiência energética. O objetivo desta dissertação é realizar um diagnóstico energético na Unidade 5 e no Antigo Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Mato Grosso do Sul – UFMS situada na cidade de Campo Grande – MS. Essas edificações são atendidas por um transformador de 150 KVA 13,8 KV/220V/127 V onde foi instalado um medidor de energia para avaliar as suas grandezas elétricas. A Unidade 5 é ocupada pelo INFI e INMA. A potência instalada no INFI é de 92.138 watts onde 51% correspondem a ar condicionado. No INMA a potência instalada é de 68.247 watts onde 55% correspondem a ar condicionado e no antigo DEL a potência instalada é de 55.335 watts onde 53% correspondem a ar condicionado. Para o sistema de ar condicionado que é composto por aparelhos antigos de baixa eficiência é recomendada a substituição por modelos atuais que tenham melhor eficiência energética e que tenham a certificação PROCEL classe A em consumo de energia; obtendo-se uma redução de 39.259 W que corresponde a 34,62% da potência instalada de refrigeração. O investimento para realizar a proposta é de aproximadamente R$ 99.000,00 com aproximado de 23 meses. ABSTRACT - Electricity is one of the most energy used in public buildings and due to its high cost and uncertainty of their generation costs for years to come is of fundamental importance to energy efficiency. The aim of this work is to perform an energetic diagnosis in Unit 5 and Former Department of Electrical Engineering, Federal University of Mato Grosso do Sul - UFMS in the city of Campo Grande - MS. These buildings are serviced by a 150 KVA transformer 13.8kV / 220V/127 V where a power meter was installed to assess their electrical parameters. Unit 5 is occupied by the INFI and INMA. He power installed on INFI is 92,138 watts which 51% are air conditioning. INMA in the installed capacity of 68,247 watts where 55% are air conditioned and the old DEL installed capacity is 55,335 watts which 53% are air conditioning. For the air conditioning system that consists of old appliances low-efficiency replacement is recommended by current models have improved energy efficiency and having PROCEL Class A certification in energy consumption; obtaining a reduction of 39 259 W that corresponds to 34,62% of the installed cooling power. The investment to carry out the proposal is approximately R $ 99,000.00 with approximately 23 months.

Neste trabalho é apresentada uma abordagem de controle de demanda para consumidores residenciais de baixa tensão, visando melhoria da eficiência energética em Smart Grids. Inicialmente, um emulador de cargas elétricas residenciais é modelado com base na literatura. O emulador é composto pelo modelo de um reservatório de aquecimento de água (boiler), o modelo de um aparelho de ar condicionado e também modelos de consumo de iluminação, televisores e uma geladeira. Utilizando o software Matlab foi realizada a implementação e simulação do emulador. Os principais algoritmos de controle de demanda são investigados, a fim de verificar o seu desempenho quando aplicados ao conjunto de cargas residenciais. Esses algoritmos normalmente realizam o controle de demanda a partir de um sistema de prioridades. Ainda, a partir dessa analise demostra-se que estes algoritmos consideram níveis de conforto do usuário, porém não permitem o acionamento de duas ou mais cargas em um mesmo período caso a demanda da residência ultrapasse um limite predeterminado. Portanto, propõem-se um algoritmo de controle de demanda adaptativo que utiliza o método de busca Rosenbrock, com o objetivo de sobrepujar tais limitações. O procedimento proposto realiza a operação das cargas residenciais de forma gradual considerando níveis de prioridade e parâmetros de conforto dos usuários. Demonstra-se através de simulações e experimentos que através do método proposto é possível realizar a ativação de diversas cargas concorrentemente, desde que respeitados os níveis de conforto e de demanda. Para obtenção dos resultados experimentais o controlador de demanda foi implementado em um sistema embarcado e testado com o emulador de cargas elétricas residenciais implementado em uma arquitetura HIL (Hardware-in-the-loop). Analisando os resultados, observou-se que o consumo de energia foi o mesmo para todos os cenários simulados sendo que a demanda se manteve abaixo dos limites parametrizados. Porém com o limitador de demanda ativo, se obteve uma redução de até 52% no tempo de aquecimento da água utilizando o controlador de demanda adaptativo, dessa forma o desconforto dos usuários pode ser minimizado. This work presents an approach to control demand for residential low voltage consumers, aiming to improve energy efficiency in Smart Grids. Initially, an emulator of residential electric loads is modeled based on the literature. The emulator consists of a reservoir for water heating model, the model of an air conditioner and also models of consumption for lighting, televisions and a refrigerator. The implementation and simulation were performed using software Matlab. The demand control algorithms are investigated in order to verify its performance when applied to the set of residential loads. These algorithms typically perform control demand from a system of priorities. Still, from this analysis it demonstrates that these algorithms consider levels of user comfort, but do not allow the drive of two or more loads in the same period of residence if the demand exceeds the limit. Therefore, we propose a control algorithm that uses Rosenbrock search of demand adaptive method, aiming to overcome these limitations. The proposed procedure performs the operation of residential loads gradually considering priority levels and parameters of comfort of users. It is shown through simulations and experiments using the proposed method can perform the activation of several concurrently loads, provided they comply with the limits of comfort and demand. To obtain the experimental results demand the controller was implemented in an embedded system and tested with the emulator residential electrical loads implemented in a HIL (Hardware-in-theloop) architecture. Analyzing the results, it was observed that the power consumption is the same for all scenarios simulated and demand remained below parametric limits. But with the demand limiter active, we obtained a reduction of up to 52% in heat water using the demand controller adaptive, so the discomfort of the users can be minimized.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-01-16Bitstream added on 2014-06-13T21:00:27Z : No. of bitstreams: 1 000755220.pdf: 14142750 bytes, checksum: 102189dd2a552dfabaaa76b366358524 (MD5) A eficiência energética aos poucos vai ganhando espaço nas indústrias, em função da redução dos custos de produção, pela política de sustentabilidade e de preocupação ambiental empregada atualmente. As indústrias de bebidas, como a que o trabalho foi implantado, utilizam muito o sistema de refrigeração e o de ar comprimido. Praticamente 50% do consumo destas fábricas são em função destas utilidades. O objetivo desta dissertação foi desenvolver uma metodologia para ser usada como ferramenta na identificação de oportunidades de redução do consumo de energia em sistemas de refrigeração e ar comprimido. A metodologia desenvolvida foi baseada em conceitos de refrigeração e ar comprimido e, em alguns estudos de casos de eficiência energética implantados em algumas unidades fabris. Este trabalho mostra como esta metodologia foi criada para melhorar a eficiência energética de sistemas de refrigeração e de ar comprimido. Posteriormente esta metodologia foi utilizada em outras unidades desta mesma indústria para reduzir o consumo de energia elétrica. Inicialmente há uma breve descrição dos principais componentes destes sistemas e de conceitos que ajudam na melhoria da eficiência deles. Por fim, são apresentadas algumas boas práticas e projetos implementados que ajudaram na criação da ferramenta ou foram implementados a partir do uso dela. Os resultados do trabalho mostram a ferramenta pronta para ser usada e uma redução do consumo de energia elétrica de mais de 37 GWh/ano, que significam mais de R$ 6.000.000,00 por ano. A principal conclusão desta dissertação é que a metodologia foi criada e, independente do tipo de configuração destes dois sistemas, é possível utilizá-la para melhorá-los Energy efficiency is slowly gaining ground in the industry, especially due to the cost reduction in the production process its present, also to the sustainability policy and environmental concern employed nowadays. Beverage industries use cooling system and compressed air system a lot. Almost 50% of the electricity consumption in these plants refers to those utilities. The objective of this dissertation was to develop a methodology that can be used as a tool for identifying opportunities to reduce energy consumption in those cooling and compressed air systems. The methodology was based on concepts of cooling and compressed air, and also in some case studies in which energy efficiency was implemented in beverage plants. This dissertation shows how this methodology was created to improve the energy efficiency in cooling and air compressed systems. Later this methodology was used in other plants of the same company in which the case study was done to reduce electricity consumption. The study starts with a short description of the main components of these systems and concepts that help to improve their efficiency. And concludes with some good practices operation and projects implemented, which helped to develop the tool or have been implemented using it. The outcome shows that the tool is ready for use and that there is an important reduction in electricity consumption, amount to more than 37 GWh / year, which means more than R$ 6,000,000.00 a year. The main conclusion of this dissertation is that methodology was developed and it is possible to use the methodology to improve the cooling and air compressed systems, apart from the configuration and automation of the equipments in the plant

Esta pesquisa tem por objetivo efetuar uma investigação acerca da eficiência energética nas indústrias, com foco na identificação dos potenciais de conservação de energia e possíveis barreiras para se implantar um sistema de gestão de energia, tendo como principais motivações o lançamento do Plano Nacional de Eficiência Energética (PNEf), que prevê uma grande economia de energia para os próximos anos, e da norma ABNT NBR ISO 50001- Sistema de gestão de energia. Num primeiro instante, fez-se um estudo dos principais métodos de gestão e eficiência energética que estão sendo empregados nas indústrias. Após o desenvolvimento de estudos preliminares, realizou-se uma auditoria energética em um frigorífico de abate de aves situado na região Sudoeste do Paraná. Nesta auditoria foram estabelecidos os centros de maior consumo, as linhas de base dos principais insumos energéticos e potenciais de conservação de energia dos principais módulos temáticos. Verificou-se que o sistema de refrigeração representa aproximadamente 81% do consumo de energia elétrica da planta e que do total de 11 módulos temáticos existentes, três deles representam aproximadamente 97% do consumo de energia elétrica da planta, sendo motores, sistema de refrigeração e sistema de ar comprimido. Constatou-se também, com uma análise econômica de perdas, que há potenciais de conservação de energia, principalmente em motores. Por fim, identificaram-se as principais barreiras para se implantar um sistema de gestão de energia em uma planta, principalmente no que se refere à elaboração de linhas de base e indicadores de desempenho energético. Tais barreiras demonstram uma falsa expectativa do PNEf para alcançar as atuais metas se não houver maior impacto dos progressos induzidos (por políticas públicas). This research has an objective to investigate the electrical power efficiency in industries, aiming to identify potential energy saving and possible barriers to deploy an energy management system, having as one of its priorities the main motivations to the release of a National Plan of Electrical Efficiency (NPEE), in which forecast a great power saving for the following years and the norm ABNT NBR ISO 50001-Energy management system. At a first moment, a study was made about the main methods of electrical efficiency management, in which are being introduced in industries. After the development of preliminary studies, an electrical audit was carried out in a poultry slaughter cooler on the southwest region of Paraná. On the audit were established the centers of greater consumption and the baselines of the main energetic imputs and potential ways of electrical energy saving from the main thematic modules.It has been verified that the cooling system represents approximately 81% of electrical energy consumption of the plant and of the total of eleven modules; three of them represent approximately 97% of the power consumption of the entire plant, as engines, cooling system and compressed air system. It has been also found out, with an economic analysis of losses, there are potentials means of power saving, especially when it comes to engines. At last, was identified the main barriers to deploy an energy management system in a plant, mainly as regards the elaboration of baselines and indicators of electrical performance. These barriers have shown a fake expectation of the NPEE to reach the present goals if there's no impact on the progresses prompted (by public politics.)

O pr es ent e tr ab alho d escr e ve a a p lic açã o d a técn ica de An áli se d e Compon ent e Pr inc ipal como uma t éc ni ca al ter nat i va de Combina ção de Pr e v is ões no planejament o de mer cado de uma di s t r ib uidor a d e e nerg ia elét r i c a. O mét odo de Comb inação de Prev i sõ es é propos t o c omo s oluç ão para o pr oblema d e dec i s ão enf renta do pe los g es t ores na es col ha ent re os c enár ios pr opos tos pelos a nal is t as po r ocas ião da elaboração do plano decena l da di s t r ib uidor a d e e ne rg ia elét r i c a Ener s ul S. A. As c las s es r es idenc ial , c omer c ial e indus t r ial f oram elei tas para r ea l i zaç ão do s tes tes por , ef et i vament e , c ompo rem j unt as a maior par ce la do mer cado de energia da empres a ( 74%) e, por tanto,aprese ntar em ma io r des af io de ajus te. A opç ão pela ut i l i zaç ão do mét od o pr op os t o mo s t ra- se mai s vantaj os a na es colha ent re as proje çõ es p ara a c ompos i ç ão do c enár io que i rá nor t ear a c ont r ata ção d e ene rg ia, poi s além de obter melhor per f ormance em termos d e a va l iaç ão do er r o de proj eç ão, garante , ant ec ipadamente , um ce nár io q ue a pre sente des v ios acei távei s por c ongregar c arac ter ís t i cas de to dos os demai s métodos ut i l i zados na c omb inaç ão. Th i s wor k de s c r ibes the a p pl i cat ion of Pr inc ipal Component Anal y s i s as a n al te rnat i ve technique of Forecas t Combinat ion in the mar k et plan n ing of a power di s t r ibut ion c ompany. The For ecas t Combinat ion metho d i s propos ed as a s olut ion t o the dec i s ion problem f ac ed by th e b us ines s ma nager s in choos ing among s everal f orec as t ing s c enar io s proposed by anal y s t s in the prepar at ion of the ten- year pla n of Ene r su l I nc . The r es ident ia l , commer c ial and indus t r ial cons umpt ion c las s es wer e ch os en t o be s t ud ied bec ause they compos e, tog ether , 74% of Ener su l mar k et s ha re, and s o , they mean the pr inc ip al adj us tment c hal leng e. The o pt io n ma de b y t he appl i c at ion of t he pr esent t ec hn ique s hows t o be t he mo s t us ef ul opt ion , among al l t he predi c t ions , to hammer out t he b as e l in e t hat wi l l be appl ied f or t h e power pur c hase agreeme nt s . Bes id es , i t has the bet t er per f ormance in er ror evaluat io n, t he tec hniq ue prev ious l y ens ures a s c enar io able t o per f orm a c c eptab le er r or s becaus e i t gather s the f eat ures of al l t he ot her pre di c t io ns ma de.

Orientador: Nancy Lopes Garcia Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática Estatística e Computação Científica Resumo: Neste trabalho tratamos de um problema de dados funcionais agregados, isto é, combinações lineares de curvas aleatórias que não podem ser observadas individualmente. A análise de curvas de carga de transformadores elétricos em linha de distribuição é uma situação onde tais dados são encontrados. O conjunto de dados consiste de diversas curvas agregadas; assumimos que cada curva individual é a realização de um processo Gaussiano com curva média que é modelada através da expansão em bases B-splines. Além disso, assumimos que os coeficientes também são desconhecidos e temos somente uma estimativa de tais números. Nosso objetivo é utilizar os valores aproximados desses coeficientes, além das curvas agregadas, para estimar o valor real dos coeficientes, a curva típica de cada subpopulação e parâmetros de variância. Para este fim, diferentemente de trabalhos anteriores sobre o tema, propomos a utilização de um modelo de efeitos aleatórios Abstract: In this paper, we deal with a problem of aggregated functional data, i.e. linear combinations of random curves, which cannot be seen individually. The analysis of load curves of electrical transformers in the distribution line is a situation where those data are found. The data set consists of several aggregated curves; we assume that each individual curve is the realization of a Gaussian process with the mean curve modeled through the expansion in B-splines basis. Furthermore, we assume that the coefficients are also unknown and we have only an estimate of such numbers. Our goal is to use the approximate coefficients and the aggregated curve data to estimate the true coefficients, the typical curve of each subpopulation and variance parameters. For this purpose, unlike previous works on the subject, we propose using a random effects model Mestrado Estatística Mestra em Estatística