ESTG - Mestrado em Engenharia Eletrotécnica - Energia e Automação
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- Utilização de dispositivos de armazenamento de energia em apoio ao funcionamento de redes isoladasPublication . Lourenço, Luís Miguel Carvalho; Gil, Nuno José de Abreu e Sousa CabeteTemos assistido nos últimos anos à proliferação da produção distribuída de electricidade, sobretudo, com recurso a fontes de energia renováveis, implicando a natural reestruturação das redes eléctricas existentes, desde a produção até ao consumidor final. As constantes preocupações na garantia da qualidade de serviço e até mesmo em termos ambientais, levam a que a operacionalidade das redes seja cada vez mais eficiente, visando a integração de tecnologias emergentes como é o caso dos sistemas de armazenamento de energia. A aposta nas energias de origem renovável nomeadamente a solar e a eólica, representa uma forma cada vez mais presente de geração de electricidade, tendo como grande inconveniente o regime de intermitência a que estão sujeitas, não se conseguindo tirar proveitos absolutos de todas as potencialidades que estas fontes proporcionam. Existem actualmente sistemas de armazenamento de energia que permitem optimizar o comportamento das redes. Nesta dissertação é feita uma abordagem a alguns desses sistemas, tendo como objectivo principal a demonstração das potencialidades de optimização dos sistemas de produção e distribuição de energia eléctrica com recurso a sistemas de armazenamento de energia, em redes isoladas e interligadas. É também feito um estudo do comportamento dinâmico de uma rede com vários cenários de ocorrência de defeitos, com e sem armazenamento de energia. Para isso a base deste trabalho consistiu na familiarização com uma ferramenta de grande potencial na simulação dinâmica de redes eléctricas, utilizado por prestigiados grupos de energia a nível mundial, na qual foi implementada a rede de teste e efectuadas as simulações do estudo.
- Influência de um sistema de gestão técnica nos consumos de um edifício de serviçosPublication . Simões, Rui Filipe; Neves, Luís Miguel PiresOs edifícios representam 40% do consumo de energia total na União Europeia. Por conseguinte, a redução do consumo de energia e a utilização de energia proveniente de fontes renováveis no sector dos edifícios constituem medidas importantes necessárias para reduzir a dependência energética e as emissões de gases com efeito de estufa. A recente plataforma legislativa, designada globalmente por Sistema de Certificação Energética de Edifícios (SCE), transpôs para Portugal a Directiva Europeia 2002/91/CE relativa ao desempenho energético dos edifícios. Neste âmbito, o Regulamento dos Sistemas Energéticos de Climatização em Edifícios (RSECE) impõe, para os edifícios com área útil superior a 1000 m2, a sua simulação térmica dinâmica e multizona utilizando softwares acreditados pela norma ANSI/ASHRAE 140-2004. Pretende-se com esta dissertação fazer uma análise comparativa entre vários casos representativos da possibilidade de implementação de sistemas de gestão técnica de Edifícios com diferentes funcionalidades, por forma a poder-se avaliar os potenciais de poupança de cada um deles. A escolha dos diferentes casos estudados permitiu concluir que a actuação sobre o controlo de alguns sistemas do edifício pode ter influência indirecta nos consumos de outros sistemas, tornando-se necessário encontrar o equilíbrio entre sistemas de forma a alcançar o óptimo. Após comparação dos resultados obtidos nas simulações dinâmicas, foi possível concluir que, a implementação de um sistema de gestão técnica num edifício de serviços, tem uma influência bastante significativa no que respeita à redução de consumos energéticos, podendo alcançar reduções próximas dos 50%.
- Desenvolvimento de técnicas e hardware para aquisição e condicionamento de sinais de sensores de posição indutivos em ambiente industrialPublication . Pedro, Ricardo Filipe Farinha; Marques, Pedro José Franco; Ventura, Paulo Jorge da CruzDesde sempre que a e ciência energética e a redução das matérias primas utilizadas em qualquer processo de fabrico industrial, é crucial em termos de rentabilidade. A indústria do vidro de embalagem não é exceção. Atualmente, a maioria dos processos de fabrico de vidro de embalagem são automatizados e baseados em máquinas IS. Para além disso, o compromisso entre a e ciência e a qualidade dos produtos fabricados leva à otimização dos processos utilizados. Nas máquinas IS, o recurso a sistemas de rejeição que permitam rejeitar produtos que não se encontrem nas especi cações requeridas é cada vez maior. Um dos motivos de rejeição de um produto passa pelo seu peso, ou seja, pela quantidade de matéria prima utilizada, o que retorna à e ciência. Nas máquinas utilizadas atualmente, uma possível solução para medição do peso da gota de vidro (porção de vidro que dará forma a um novo produto) é o recurso a transdutores indutivos. Estes transdutores encontram-se acoplados ao pino de prensagem que se movimenta dentro do molde onde o produto ganhará forma, permitindo através do seu movimento calcular a quantidade de vidro presente nesse molde. Este trabalho assenta no condicionamento de sinal destes transdutores indutivos, desenvolvendo e implementando um sistema elétrico/eletrónico que, sendo elemento integrante de todo o processo automático de produção de vidro de embalagem, permita a este determinar o peso da gota de vidro em cada molde de uma máquina IS. O conhecimento deste valor permite a utilização de um sistema de rejeição de produtos cujo peso se encontre fora do industrialmente estipulado.
- Caracterização do esforço de racionalização de consumo de energia numa empresa cimenteiraPublication . Gonçalves, Eduardo José da Silva; Neves, Luís Miguel PiresO setor cimenteiro é associado a importantes impactes ambientais, sendo grande consumidor de matérias-primas e energia. Numa fase de verdadeira competividade pelos mercados internos e externos, a exigência das empresas em serem energéticamente eficientes é cada vez maior. No presente documento procura-se caracterizar as medidas de racionalização de energia promovidas numa fábrica de cimento em particular, e avaliar os seus resultados. Com esse objetivo, foi dada especial atenção ao Plano de Racionalização de Consumos Energéticos (PRCE) elaborado no ano de 2006 após uma auditoria, e que foi implementado de 2006 a 2010, na fábrica de cimento de Maceira-Liz. Foi efetuada uma análise à evolução dos consumos energéticos térmicos e elétricos, mas também às medidas que levaram a empresa a aumentar as suas performances de eficiência energética, respeitando as cada vez mais rigorosas limitações em termos de emissões de dióxido de carbono para a atmosfera. É neste âmbito que o aumento do consumo de combustíveis alternativos tem cada vez maior evidência, em deterimento dos combustíveis de origem fóssil. Elaborado o estudo da evolução energética da empresa e das medidas implementadas foi efetuada a análise comparativa com os principais produtores mundiais, e apresentadas as oportunidades de melhoria e racionalização de energia a implementar futuramente. Concluiu-se que a empresa estando no bom caminho, ainda tem muita margem de evolução, podendo melhorar significativamente os seus índices energéticos.
- Estudo do potencial de poupança energético associado a um parque informático distribuídoPublication . Oliveira, David Raphael Figueiredo de; Neves, Luís Miguel PiresA crescente evolução da utilização das Tecnologias de Informação (TI), nomeadamente em instituições e empresas, faz com que exista um aumento no consumo da energia elétrica e elevados custos de manutenção associados. Com esta situação, existe cada vez mais a preocupação em arranjar formas/técnicas de baixar este consumo, isto é, a necessidade de gerir estes consumos de forma a que se consiga baixar a fatura energética. O presente trabalho tem como objetivo estudar possibilidades de eficiência energética associado a um parque informático distribuído, nomeadamente estudar o que pode ser feito para reduzir consumos num edifício escolar, utilizando como caso de estudo uma escola do Instituto Politécnico de Leiria. Esta dissertação apresenta diferentes propostas de modo a que se consigam reduzir os consumos energéticos, nomeadamente com a substituição de equipamentos por outros mais eficientes. Numa parte inicial, o trabalho abrange uma visão global sobre técnicas que têm vindo a ser desenvolvidas para melhorar a eficiência energética em sistemas computacionais. Efetuaram-se medições de consumos, tanto em equipamentos como em sala, durante um período experimental, de modo a obter conclusões sobre os valores obtidos com a substituição dos equipamentos existentes por equipamentos eficientes.
- Bin Picking – Reposicionamento de peças usando um manipuladorPublication . Cruz, David Alexandre Areia; Castro, Hugo Filipe Costelha de; Neves, Carlos Fernando Couceiro de SousaA necessidade de introduzir matéria-prima num sistema produtivo é transversal à indústria. No caso em que os objetos chegam de modo desorganizado, dentro de um recipiente estamos perante o problema "bin-picking". Neste contexto, a introdução manual de objetos encontra-se associada à execução do mesmo tipo de movimentos, de um modo repetitivo, durante um elevado número de horas. Como consequência surgem doenças de trabalho, destacando-se as tendinites. Surge, desta forma, a necessidade de uma aplicação de bin-picking. Este tipo de aplicações apresenta potencial, dependendo do hardware e controlo implementado, para aumentar a produtividade, assim como possibilitar a inspeção da totalidade do material inserido no sistema produtivo. A presente dissertação comporta o desenvolvimento e implementação de um sistema automático de reposicionamento de peças, utilizando hardware sensorial de baixo custo e partindo de um caso de estudo associado a uma empresa metalúrgica da região de Leiria. Os objetos a reposicionar, possuem aspeto metálico e são aproximadamente planos. Aos desafios inerentes ao brilho exibido pelas peças acresce a sobreposição entre as mesmas e o erro associado ao sensor de baixo custo e à espessura das peças ser da ordem de grandeza da capacidade de medição de profundidade. Para a resolução deste problema foi utilizado um método com uma etapa de deteção com vista a captura e uma etapa de determinação de pose das peças. Para a etapa de captura foi desenvolvido um método de deteção que utiliza o conceito de procura de uma sub-região. Para a etapa de determinação de pose foi utilizado o algoritmo Iterative Closest Point. O algoritmo, aplicável em tempo real, foi testado com sucesso numa vasta gama de condições de iluminação não controlada (utilizando iluminação normal de uma sala sem qualquer alteração), com a ausência e a presença de sobreposição.
- Controlo de qualidade usando visãoPublication . Barros, Dominique Nunes Domingues; Castro, Hugo Filipe Costelha de; Ribeiro, Eliseu Manuel ArtilheiroO controlo de qualidade é um fator que assume um nível de importância cada vez maior na indústria devido às exigências dos mercados e do consumidor final. No entanto estabelecer limites de qualidade não é suficiente, é necessário garantir que estes são cumpridos. A maioria dos processos de produção da indústria tem na frente do controlo de qualidade operadores especializados nesta função, mas é inevitável que fatores como o cansaço e visualização continuada dos mesmos defeitos levem ao incumprimento do controlo de qualidade de 100% da produção efetuada mediante os parâmetros de qualidade estabelecidos. Uma das soluções emergente devido à evolução tecnológica e automatização dos processos é o recurso a sistemas computorizados para controlo da qualidade usando visão artificial. Este projeto tem como base um protocolo estabelecido entre a ESTG e a ROCA, cujo objetivo final é a integração de um sistema baseado em visão artificial para efetuar o controlo de qualidade para todos os depósitos e respetivos tampos fabricados. Apesar de não terem sido concluídos todos os objetivos, não permitindo a implementação do sistema, o estudo aqui desenvolvido apresenta as adversidades encontradas e as soluções possíveis para a possibilidade de conclusão deste projeto.
- Codificação compatível de vídeo 3D com o algoritmo HEVCPublication . Jorge, Gilberto Marques; Faria, Sérgio Manuel Maciel de; Rodrigues, Nuno Miguel MoraisEsta dissertação apresenta um trabalho sobre codificação de vídeo 3D compatível com vídeo 2D. Tem por base o desenvolvimento de um método para melhorar, no descodificador, a reconstrução de uma vista subamostrada resultante de uma transmissão simulcast usando a norma de codificação de vídeo H.265 (informalmente denominada de High Efficiency Video Coding (HEVC)). Apesar de manter a compatibilidade com vídeo 2D a transmissão simulcast normalmente requer uma taxa de transmissão elevada. Na ausência de ferramentas de codificação 3D adequadas é possível reduzir a taxa de transmissão utilizando compressão assimétrica do vídeo, onde a vista base é codificada com a resolução espacial original, enquanto que a vista auxiliar é codificada com uma resolução espacial menor, sendo sobreamostrada no descodificador. O método desenvolvido visa melhorar a vista auxiliar sobreamostrada no descodificador utilizando informação dos detalhes da vista base, ou seja, as componentes de alta frequência. Este processo depende de transformadas Afim para realizar um mapeamento geométrico entre a informação de alta frequência da vista base de resolução completa e a vista auxiliar de menor resolução. Adicionalmente, de modo a manter a continuidade do conteúdo da imagem entre regiões, evitando artefatos de blocos, o mapeamento utiliza uma malha de triangulação da vista auxiliar aplicado à imagem de detalhes obtida a partir da vista base. A técnica proposta é comparada com um método de estimação de disparidade por correspondência de blocos, sendo que os resultados mostram que para algumas sequências a técnica desenvolvida melhora não só a qualidade objetiva (PSNR) até 2.2 dB, mas também a qualidade subjetiva, para a mesma taxa de compressão global.
- Sistema de carga bidirecional para veículo elétricoPublication . Doroftei, Daniel Gabriel; Neves, Luís Miguel PiresAs preocupações com o elevado consumo de combustíveis fósseis e a crescente poluição atmosférica conduziram ao desenvolvimento dos veículos elétricos e dos veículos elétricos híbridos. O crescimento do parque automóvel elétrico levou à necessidade de considerar a sua integração na rede eléctrica, ao nível dos impactos estimados, mas também na sua potencial contribuição para uma gestão inteligente do sistema, funcionando como um buffer da energia produzida, permitindo desacoplar a produção do consumo, e assim melhor a eficiência global. Neste trabalho foi efetuado um estudo relacionado com a ligação bidirecional entre os veículos eléctricos e a rede eléctrica que permitirá o uso das baterias instaladas nos veículos participar nesse apoio à rede, debruçando-se primeiramente sobre o desenvolvimento das baterias que permanecem como elos mais fracos. Utilizando diferentes ferramentas de simulação e de análise de resultados foi depois efetuado um estudo sobre dois sistemas alternativos capazes de implementar o conceito V2G respeitando as restrições do ponto de vista normativo. Os resultados obtidos a partir de uma simulação coordenada entre os programas Simulink/Matlab e PSIM permitiram demostram o bom funcionamento dos 2 sistemas propostos, permitindo ficar com a convicção que o conversor multinível será capaz de proporcionar os resultados desejados com um menor tempo de resposta.
- Segurança e proteção de infraestruturas críticas do setor energéticoPublication . Ferreira, Hugo Miguel Pereira; Galvão, João Rafael da Costa SanchesNos últimos anos com a ocorrência cada vez mais frequente de eventos naturais e terroristas, estes conduzem a sociedade global a encarar esta nova realidade, e à necessidade em identificar e proteger o seu modelo energético, assim como as suas infraestruturas críticas, porque caso existisse a sua destruição ou disrupção, teriam um impacto direto na vida dos cidadãos, que estão cada vez mais dependentes do setor energético. Neste novo século a segurança energética tem vindo a tornar-se num desafio de constante crescimento, e na procura de modelos energéticos sustentáveis. Os riscos globais ao abastecimento energético da Europa e de Portugal, em particular, têm sido pautados pela instabilidade, resultante da assimetria na repartição das reservas de petróleo e gás natural, potenciada pela turbulência verificada em várias regiões produtoras. O presente trabalho pretende fazer um estudo sobre a segurança e proteção de infraestruturas críticas do setor energético, nomeadamente no que refere à segurança de abastecimento. Procura fazer uma análise global das infraestruturas e importações dos recursos energéticos fósseis, bem como das energias renováveis endógenas em Portugal. Serão analisados os fatores de risco associados aos fornecedores energéticos nacionais e apreciados possíveis cenários de estratégias de segurança energética, numa perspetiva de longo prazo. Também será abordada a nova legislação nacional relativa ao autoconsumo, perspetivando-se que possa impulsionar uma mudança de paradigma, por forma a contribuir para a segurança e sustentabilidade energética.