Automação residencial e eficiência energética: um estudo de caso / Residential automation and energy efficiency: a case study

Um dos fatores que impulsionaram o desenvolvimento de diversas tecnologias é a busca constante da humanidade pelo conforto e comodidade. Isso está diretamente relacionado ao desenvolvimento da automação residencial. No entanto, devido à complexidade e custos elevados estes sistemas são privilégios apenas de alguns indivíduos. Em vista disso, este trabalho apresenta uma análise comparativa entre três projetos para a automação do sistema de iluminação de uma residência. Dois dos sistemas de automação foram desenvolvidos pelos próprios autores para uma implantação de baixo custo utilizando microcontroladores (Arduino e ESP32) através de diferentes canais de comunicação sem fio (Wi-Fi e Bluetooth), o terceiro sistema é um dispositivo que já existe no mercado. Esses sistemas de automação foram implementados em um modelo de residência popular e comparados entre si em termos de consumo de energia, custo de implementação e eficiência de projeto. Os três sistemas foram analisados com dois tipos diferentes de lâmpadas para resultados mais consistentes. Onde um dos objetivos deste trabalho é mostras que é possível incorporar parâmetros de automação residencial de baixo custo em casas populares.

Multiphysics analysis using a finite element method to aid predictive maintenance in power transformers.

The National Interconnected System (NIS) is an organ of fundamental importance in the Brazilian panorama. Its function is to electrically connect generating centers and consumer centers, whether they are business, commercial or residential. The main equipment responsible for the connection and transmission of electric power from the generating centers to the consumers are the power transformers. This equipment is subject to several types of faults that can affect its components, in some cases compromising the operation of this equipment, and consequently the supply of electric energy. In this work, a multiphysical analysis is performed on power transformers, coupling thermal and structural electromagnetic simulations with the objective of providing the operator with information about the ideal moment for performing predictive maintenance, avoiding unplanned shutdowns. For this, computational simulations using the Finite Element Method (FEM) were used and from this, we analyzed the different situations that these equipments can be submitted, in the nominal condition, as well as extreme conditions of operation like current of inrush and current short-circuit. In this perspective, analyzes of the effects that the thermal expansion and the axial forces and radia exerted contributing to possible defects in these equipments were carried out. As a study object, the simulations were performed in a 50 MVA single-phase transformer, which is an equipment that is in operation in the northern region of the country. For a more validation of the methodology used in this work the simulations were validated with real measurement data and with results present in current literature. In this way, this work presents a methodology that can help the technical framework of an industry in the decision of the appropriate moment of stop in a power transformer for the accomplishment of predictive maintenance.O Sistema Interligado Nacional (SIN) é um sistema de fundamental importância no panorama brasileiro. Sua função é conectar eletricamente os centros geradores e os centros consumidores, sendo eles empresariais, comercias ou residenciais. Os principais equipamentos responsáveis pela conexão e transmissão de energia elétrica dos centros geradores aos consumidores são os transformadores de potência. Esses equipamentos estão sujeitos a diversos tipos de falhas que podem afetar seus componentes chegando, em alguns casos, a comprometer a operação deste equipamento e, em consequência, o abastecimento de energia elétrica. Desta forma, neste trabalho é realizada uma análise multifisica nos transformadores de potência, acoplando simulações eletromagnéticas, térmicas e estruturais com o objetivo de fornecer ao operador informação sobre o momento ideal para a realização de manutenções preditivas, evitando paradas não planejadas. Para isso, foram utilizadas simulações computacionais por meio do Método de Elementos Finitos (MEF) e, a partir disso, foram analisadas as diversas situações as quais esses equipamentos podem ser submetidos, tanto na condição nominal, quanto em condições extremas de funcionamento, como corrente de inrush e corrente de curto-circuito. Nesta perspectiva, foram realizadas análises dos efeitos que a dilatação térmica e as forças axiais e radiais exercem, contribuindo para possíveis defeitos nesses equipamentos. Como objeto de estudo, as simulações foram realizadas em um transformador monofásico de 50 MVA, equipamento que encontra-se em funcionamento na região norte do país. Para melhor validação da metodologia utilizada neste trabalho, as simulações foram validadas com dados reais de medição e com resultados presentes em literaturas atuais. Desta forma, este trabalho apresenta uma metodologia que pode auxiliar o quadro técnico de uma indústria na decisão do momento adequado de parada em um transformador de potência para a realização de manutenções preditivas

Magneto-Thermo-Structural Analysis of Power Transformers under Inrush and Short Circuit Conditions

The main equipment responsible for connection and transmission of electric power from generating centers to consumers are power transformers. This type of equipment is subject to various types of faults that can affect its components, in some cases also compromising its operation and, consequently, the electric power supply. Thus, in this paper, electromagnetic, thermal, and structural analysis of power transformers was carried out with the objective of providing the operator with information on the ideal moment for performing predictive maintenance, avoiding unplanned shutdowns. For this, computational simulations were performed using the finite element method (FEM) and, from that, the different transformer operation ways, nominal currents, inrush current, and short-circuit current were analyzed. In this perspective, analyses of the effects that thermal expansion, axial forces, and radial forces exerted were carried out, contributing to possible defects in this type of equipment. As a study object, simulations were carried out on a 50 MVA single-phase transformer. It is important to emphasize that the simulations were validated with real data of measurements and with results presented in the current literature