Aplicação de indicadores em tempo real e simulação de processos no gerenciamento dos consumos de água, vapor e energia para máquinas de papel de grande porte

Orientador: Prof. Dr. Pablo Deivid ValleCoorientador: Prof. Dr. Christian S. StrobelDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Manufatura. Defesa : Curitiba, 11/04/2023Inclui referências: p. 101-105Resumo: Com a população mundial em crescimento e um consumo de água cada vez maior, toda e qualquer iniciativa que promova o uso consciente desse precioso recurso natural é bem-vinda, inclusive para os seus derivados diretos, como a produção de vapor e energia em indústrias de papel e celulose, que são responsáveis por uma parcela razoável do consumo de energia e emissões de carbono no mundo. Neste cenário, tendo como foco de estudo as máquinas de papel, tanto pela sua relevância no mercado como pela sua vocação histórica de serem grandes consumidoras de água, vapor e energia, estudos relativos à mitigação do uso consciente desses insumos são necessários, e devido à alta complexidade desse processo, muitas vezes o time de operação tem como foco principal manter a disponibilidade dos equipamentos, garantir a produtividade e qualidade do produto final. A partir da metodologia Design Science Research (DSR), utilizando como ferramentas de pesquisa a Revisão Bibliográfica Sistemática (RBS) e Revisão Bibliográfica Assistemática (RBA), este trabalho tem por objetivo demonstrar os resultados alcançados em uma PoC (prova de conceito) realizada em uma fábrica de papel localizada no sul do Brasil, pelo desenvolvimento de artefatos destinados para a coleta de informações, visualização de indicadores, pela geração de visualizações gráficas de custos financeiros, pela simulação de cenários de consumos de água, vapor e energia, e a criação de um framework para a replicação desse trabalho, utilizando conceitos da Indústria 4.0, as tecnologias Digital Twin e modelos digitais, propiciando aos times de operação e gestão da máquina uma melhor gestão da utilização desses insumos, e adicionalmente, sugerindo estudos futuros em outros tipos de máquinas de papel e em outros tipos de processo.Abstract: With a growing world population and ever-increasing water consumption, any initiative that promotes the conscious use of this precious natural resource is welcome, including its direct derivatives, such as the production of steam and energy in pulp and paper, which are responsible for a fair share of energy consumption and carbon emissions in the world. In this scenario, with paper machines as the focus of study, both for their relevance in the market and for their historical vocation of being large consumers of water, steam, and energy, studies related to the mitigation of the correct use of these inputs are necessary, and due to the high complexity of this process, the operation team is often focused on maintaining the availability of equipment, ensuring productivity and quality of the final product. Based on the Design Science Research (DSR) methodology, using the Systematic Literature Review (SLR) and Unsystematic Literature Review (ULR) as research tools, this work aims to demonstrate the results achieved in a PoC (proof of concept) carried out in a paper factory located in the south of Brazil, for the development of artifacts destined to collect information, visualization of indicators, for the generation of graphic visualizations of financial costs, for the simulation of scenarios of consumption of water, steam and energy, and the creation of a framework for the replication of this work, using Industry 4.0 concepts, Digital Twin technologies, and digital models, providing machine operation and management teams with better management of the use of these inputs, and additionally, suggesting future studies in other types of paper machines and processes

Classificação e predição da viscosidade de óleos vegetais usando medidas de RMN e análise multivariada.

Dissertação (Mestrado em Engenharia Agrícola) - Universidade Federal de Campina Grande, Centro de Tecnologia e Recursos Naturais, Campina Grande, PB. Orientador: Everaldo Paulo de Medeiros - Embrapa Algodão

Data science no apoio à tomada de decisão com dados em um macromercado

Resumo não disponíve

Controlo e supervisão em sistemas de conversão de energia eólica

A tese inclui o estudo e a análise do desempenho de um sistema de conversão de energia eólica onshore. Numa primeira fase são estudados os modelos matemáticos de uma turbina eólica de velocidade variável com controlo de potência por ajuste do ângulo do passo da pá. Seguidamente, são estudados diferentes tipos de controladores tais como controladores de ordem inteira, controladores de ordem fracionária, controladores de lógica difusa, controladores adaptativos e controladores preditivos e é efetuado o estudo de um supervisor baseado em máquinas de estados finitos. Os controladores estão incluídos numa estrutura hierárquica com dois níveis, situados no nível inferior, e têm como função controlar a potência elétrica de saída tendo como referência a potência nominal. No nível superior está incluído o supervisor, baseado em máquinas de estados finitos que tem como função determinar os estados operacionais de acordo com a velocidade de vento. Os modelos matemáticos estudados são integrados nas simulações computacionais para o sistema de conversão de energia eólica e os resultados numéricos obtidos permitem concluir sobre o desempenho do sistema ligado à rede elétrica. O sistema de conversão de energia eólica é constituído por uma turbina eólica de velocidade variável, um sistema de transmissão mecânico descrito por um veio de duas massas, uma caixa de velocidades, um gerador de indução com o rotor duplamente alimentado e um conversor eletrónico de energia de dois níveis; CONTROL AND SUPERVISION OF WIND ENERGY CONVERSION SYSTEMS Abstract: The thesis includes the study and analysis of the performance of an onshore wind energy conversion system. First, mathematical models of a variable speed wind turbine with pitch control are studied, followed by the study of different controller types such as integer order controllers, fractional order controllers, fuzzy logic controllers, adaptive controllers and predictive controllers and the study of a supervisor based on finite state machines is also studied. The controllers are included in the lower level of a hierarchical structure composed by two levels whose objective is to control the electrical output power around the rated power. The supervisor included at the higher level is based on finite state machines whose objective is to analyze the operational states according to the wind speed. The studied mathematical models are integrated into computer simulations for the wind energy conversion system and the obtained numerical results allow for the performance assessment of the system connected to the electric grid. The wind energy conversion system is composed by a variable speed wind turbine, a mechanical transmission system described by a two mass drive train, a gearbox, a doubly fed induction generator rotor and by a two level converter

Espectroscopia por fluorescência bidimencional e FT-IR aplicadas na quantificação de compostos fenólicos totais e cafeína

O consumo regular de polifenóis tem sido associado à prevenção de câncer, doenças cardiovasculares, diabetes e problemas neurológicos. A cafeína encontrada em chás (Camellia sinensis) apresenta propriedades estimulantes, no entanto o consumo em excesso pode afetar negativamente a saúde humana. Os métodos comumente usados para quantificação desses compostos são destrutivos, requerem pré-tratamento da amostra, longo tempo de análise e uso de solventes. Neste trabalho, investigamos métodos alternativos de quantificação de compostos fenólicos e cafeína baseados em espectroscopia óptica, com foco em viabilizar construção de sensores customizados. Os compostos fenólicos foram investigados em duas matrizes: em cachaças envelhecidas e em extratos de chás. A cafeína foi somente avaliada na matriz de chá, a quantificação da mesma foi realizada por cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC). A cachaça utilizada neste estudo foi envelhecida em um barril de Amburana e amostras foram coletadas durante um período de 463 dias. As amostras de cachaça e chá foram analisadas com um método analítico tradicional para quantificação fenólica total (Folin-Ciocalteu), com Espectroscopia por Fluorescência 2-D e Espectroscopia no Infravermelho com transformada de Fourier. Para a modelagem quimiométrica, aplicamos uma metodologia baseada na Otimização de Colônias de Formigas (ACO) para otimizar a seleção de variáveis e o ajuste do modelo para prever o conteúdo fenólico total e cafeína. Nossos resultados demonstraram que a espectroscopia de fluorescência foi mais sensível que o Infravermelho para predição dos compostos fenólicos totais para os modelos globais e locais em amostras de cachaça, com combinação de apenas quatros pares de Excitação / Emissão. Para os chás as técnicas de fluorescência e infravermelho também se mostram eficientes para a predição de compostos fenólicos totais e cafeína.The regular consumption of polyphenols has been linked to the prevention of cancer, cardiovascular disease, diabetes, and neurological problems. Caffeine found in teas (Camellia sinensis) has stimulating properties, however, excessive consumption can negatively affect human health. The methods commonly used for quantification of these compounds are destructive, require sample pretreatment, long analysis time and the use of solvents. In this work, we investigate alternative methods for quantifying phenolic and caffeine compounds based on optical spectroscopy, focused on enabling the construction of custom sensors. Phenolic compounds were investigated in two matrices: aged cachaça and tea extracts. Caffeine was only evaluated in the tea matrix, quantification was performed by high performance liquid chromatography (HPLC). The cachaça was aged in an Amburana barrel and the samples were collected during a period of 463 days. The cachaça and tea samples were analyzed with a traditional analytical method for total phenolic quantification (Folin-Ciocalteu), as well as 2-D Fluorescence Spectroscopy and Fourier Transform Infrared Spectroscopy. For the chemometric modeling, we applied a methodology based on Ant Colony Optimization (ACO) to optimize variable selection and model fitting to predict total phenolic and caffeine content. Our results demonstrated that fluorescence spectroscopy was more sensitive than IR in the quantification of total phenolic compounds for both global and local models, for cachaça samples, with models using combinations of only four Exitation/Emission pairs. For teas, fluorescence and infrared techniques were also efficient for the prediction of total phenolic compounds and caffeine

Técnicas de taxa de transmissão adaptativa para redes de sensores sem fio

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Metrologia Científica e Industrial, Florianópolis, 2010.A utilização de redes de sensores sem fio, nos últimos anos, vem ganhando espaço, tornando-se uma tendência para a área de metrologia. A Fundação CERTI, visto a potencialidade de tais redes, está desenvolvendo o Projeto SensIInt, fundamentado na conceituação, modelagem e prototipagem de um "Sistema Modular de Sensores Inteligentes e Integráveis". Apesar do avanço expressivo na área, tais redes apresentam uma série de desafios, dentre os quais: aumentar a eficiência energética e diminuir custos da rede. Assim sendo, este estudo atuará nas soluções destas questões, focando para isso na redução das transmissões. Agora, entretanto, o problema é como reduzir o número de transmissões e o volume de dados transmitidos sem causar grandes impactos na incerteza de medição. Para alcançar os objetivos almejados, foi proposto o uso de técnicas de taxa de transmissão adaptativa. Tais técnicas foram testadas e avaliadas dentro da aplicação-teste do Projeto SensIInt, monitoramento ambiental, por meio de simulações computacionais. Os resultados são realmente favoráveis, já que as técnicas propostas ofereceram uma economia de mais de 90% no número de transmissões, sem aumentar a incerteza de medição final. Para o Projeto SensIInt a utilização de técnicas de taxa de transmissão adaptativa resulta no aumento da eficiência energética da rede e no corte de custos, possibilitando a otimização do sistema

Determinação dinâmica da autonomia de um veículo eléctrico

As crescentes preocupações com as questões ambientais e os efeitos negativos das emissões gasosas de veículos com motor de combustão interna, têm incentivado o desenvolvimento de soluções alternativas, amigas do ambiente, para a mobilidade das pessoas e bens. Entre estas soluções estão os veículos elétricos, dos quais surgem a motivação deste trabalho. Tendo em conta que os veículos elétricos continuam a apresentar limitações relacionadas com a autonomia, torna-se necessário permitir aos condutores um planeamento rigoroso da utilização diária do veículo. Neste contexto surgem como opção os sistemas de recomendação, tendo em conta vários casos de sucesso associados à aplicação dos mesmos para filtrar a informação que é realmente útil no contexto de um determinado problema. A obtenção de informação em tempo real sobre o VE (Veículo Elétrico), tais como a autonomia, localização e reserva dos postos de carregamento é um fator importante na aceitação dos VE pelos consumidores (condutores). Esta informação, tendo em conta os progressos recentes e a proliferação dos dispositivos móveis, sistemas de informação geográfica e de georreferenciação e dos processos de comunicação podem ser integrados, originando informação em tempo real para os condutores, permitindo a mitigação dos problemas referidos e, consequentemente, uma melhor utilização do VE. Neste trabalho é apresentado um sistema de informação que pretende auxiliar o condutor na utilização diária do seu veículo elétrico, maximizando a qualidade das suas decisões num determinado contexto, minimizando o problema da ansiedade de alcance através do controlo contínuo da autonomia do veículo, através da implementação de um cálculo de predição da autonomia e distância possíveis de percorrer a partir de um determinado ponto. Este sistema também permite visualizar de forma atempada a informação relevante sobre os pontos de interesse e de carregamento disponíveis no seu raio de alcance, bem como um conjunto de rotas possíveis para os mesmos

Sistema de informação de apoio à detecção de perdas de energia eléctrica: o caso da Electra

Mestrado em Engenharia Electrónica e Telecomunicações - Sistemas de InformaçãoA realidade mundial é preocupante no que diz respeito ao aumento de ocorrências de perdas e fraudes em redes de distribuição de energia eléctrica. Em Cabo Verde, mas precisamente na Cidade da Praia a realidade é ainda mais preocupante devido ao número de ocorrências e a gravidade dos mesmos. Propõe-se um trabalho de investigação sobre perdas e fraudes de energia eléctrica baseado na análise dos dados relativos aos registos dos clientes na Base de Dados da Electra (Cabo Verde), com o intuito de nortear as tomadas de decisões de gestão estratégica no que diz respeito às políticas de controlo e prevenção de perdas e fraudes de energia eléctrica. O trabalho baseia-se na recolha e selecção de dados a organizar numa Data Warehouse para depois aplicar as tecnologias OLAP para a identificação de perdas nos Postos de Transformação e zonas geográficas da Cidade da Praia em Cabo Verde e posteriormente identificar possíveis fraudes de energia eléctrica nos clientes finais utilizando Data Mining. Os resultados principais consistiram na identificação de situações de perdas de energia eléctrica nos Postos de Transformação, a identificação de áreas críticas seleccionadas para inspecção dos seus clientes finais e a detecção de padrões de anomalias associadas ao perfil dos clientes.This work focuses on the study of losses and frauds’ detection on electric power distribution networks, based on the analyses of the customers’ records in the Electra (Cabo Verde) database. The aim of this research study is to guide the strategic management decisions, related with the policies for control and prevention of losses and frauds in the electric power distribution network. This work includes data collection, transformation and organization in a Data Warehouse and subsequent application of OLAP technologies identify the losses in the transformation posts and geographic regions, followed by the identification of possible frauds in by the final costumers’ using the Data Mining techniques. The main results of this work are: the analyses and discovery of the loss of power in the transformation posts, the identification of critical areas for inspection of the final consumers and the detection of anomalies based on the profile of the client

TECHNOLOGICAL CONVERGENCE AND INTEGRATION OF GREEN ATTRIBUTES

O presente artigo tem como objetivo analisar o comportamento do consumidor em relação aos produtos integrados tecnológicos com a inserção de atributos verdes, como por exemplo, smartphones com carregador solar. Com isto, foi realizado um estudo baseado na literatura de comportamento do consumidor, produtos verdes, ideologia verde, convergência tecnológica e preferência de uso por produtos tecnológicos. Para o desenvolvimento da pesquisa foi proposta uma análise netnográfica como opção metodológica, a qual consiste da extração de informações de blogs/fóruns de discussões, realizando uma análise de conteúdo para as discussões coletadas, de forma a codificar e categorização os grupos participantes deste argumento. Desenvolvida esta categorização e distinção dos segmentos de consumidores para o objeto tecnológico com inserção de atributos verdes, foram apresentados os resultados através de manchetes (headlines) que designariam os grupos de usuários. Dado este ambiente de pesquisa, o estudo observa e interpreta o ponto de vista do consumidor tecnológico, avaliando se a difusão dos produtos verdes (consumo sustentável ou com valores/atributos ecológicos) inseriu-se no contexto da sociedade atual, e se a discussão das redes sociais, apresentou consigo a inovação da consciência ecológica (verde), além da percepção de inovação tecnológica com a inserção do verde.The following article has, as the main objective, the analysis of consumer behavior in relation to the technological bundle products, with the insertion of green integrations, as example, smartphones with solar charger. Thus, a study was conducted, based on the literature of consumer’s behavior, green products, green ideology, technology convergence and the use preference for technological products. In order to develop the research, a netnographic analysis was proposed as a methodological option, which consists in the extraction of information from blogs/forums, doing the analysis of the content from the collected discussions, in order to codify and categorize the participating groups of this argument.  Once this categorization and the distinction of consumer segments for the technological object, with the insertion of green attributes, are developed, the results were presented through that designated the users groups. Given this research environment, the study observes and interprets the point of view of the technological consumer, evaluating if the diffusion of green products (sustainable consumption or with ecological values/attributes) was inserted in the context of the consumer society, and if the discussion in social networks presented the innovation of ecologic consciousness (Green), in addition to the perception of technological innovation with the insertion of green

TECHNOLOGICAL CONVERGENCE AND INTEGRATION OF GREEN ATTRIBUTES

O presente artigo tem como objetivo analisar o comportamento do consumidor em relação aos produtos integrados tecnológicos com a inserção de atributos verdes, como por exemplo, smartphones com carregador solar. Com isto, foi realizado um estudo baseado na literatura de comportamento do consumidor, produtos verdes, ideologia verde, convergência tecnológica e preferência de uso por produtos tecnológicos. Para o desenvolvimento da pesquisa foi proposta uma análise netnográfica como opção metodológica, a qual consiste da extração de informações de blogs/fóruns de discussões, realizando uma análise de conteúdo para as discussões coletadas, de forma a codificar e categorização os grupos participantes deste argumento. Desenvolvida esta categorização e distinção dos segmentos de consumidores para o objeto tecnológico com inserção de atributos verdes, foram apresentados os resultados através de manchetes (headlines) que designariam os grupos de usuários. Dado este ambiente de pesquisa, o estudo observa e interpreta o ponto de vista do consumidor tecnológico, avaliando se a difusão dos produtos verdes (consumo sustentável ou com valores/atributos ecológicos) inseriu-se no contexto da sociedade atual, e se a discussão das redes sociais, apresentou consigo a inovação da consciência ecológica (verde), além da percepção de inovação tecnológica com a inserção do verde.The following article has, as the main objective, the analysis of consumer behavior in relation to the technological bundle products, with the insertion of green integrations, as example, smartphones with solar charger. Thus, a study was conducted, based on the literature of consumer’s behavior, green products, green ideology, technology convergence and the use preference for technological products. In order to develop the research, a netnographic analysis was proposed as a methodological option, which consists in the extraction of information from blogs/forums, doing the analysis of the content from the collected discussions, in order to codify and categorize the participating groups of this argument.  Once this categorization and the distinction of consumer segments for the technological object, with the insertion of green attributes, are developed, the results were presented through that designated the users groups. Given this research environment, the study observes and interprets the point of view of the technological consumer, evaluating if the diffusion of green products (sustainable consumption or with ecological values/attributes) was inserted in the context of the consumer society, and if the discussion in social networks presented the innovation of ecologic consciousness (Green), in addition to the perception of technological innovation with the insertion of green