DECAT - Departamento de Controle e Automação
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Item Application of methodology for the adequacy of the electrical motor's power sizing : permanent and transient analysis.(2018) Rêgo Segundo, Alan Kardek; Oliveira Filho, Delly; Queiroz, Josué Morgan; Martins, José Helvecio; Monteiro, Paulo Marcos de BarrosThe suitability of the motive force contributes to the efficient use of electrical energy. On the other hand, the inadequate size of electric motors is directly connected to increased investment and running costs. This article presents the theory and mainly the application of a methodology for the adequacy of the motive power. The research was conducted at the Federal University of Viçosa dairy factory. This methodology consists in measuring motor rotation, acquiring technical information from the manufacturer’s manual, and identifying the type of motor load. In addition, it uses the linearization method to estimate the resistance torque in steady state. This step is achieved without the need for using additional equipment or sending the motor to a laboratory for measuring the torque. In this sense, the studies can be made during the production process. Thus, this relevant methodology has the advantage of allowing the studies to be carried out at the agro-industry facilities. After getting all the information described above, it was possible to determine whether each motor at the factory was oversized. Then, the suitable motor was selected according to the load type. The application of the methodology described herein could provide around 50.6% savings in the monthly electricity costs at the dairy factory, and an attractive internal return rate.Item Simulation of distributed generation with photovoltaic microgrids - case study in Brazil.(2015) Xavier, Gustavo Azevedo; Oliveira Filho, Delly; Martins, José Helvecio; Monteiro, Paulo Marcos de Barros; Diniz, Antônia Sônia Alves CardosoElevated prices and lack of proper legislation and government incentives have been the main barriers in the development of the photovoltaic market in Brazil. In an attempt to overcome those barriers, a microgrid model was proposed and simulated. In the proposed microgrids, residential consumers are connected to each other to maximize the investment return by trading the surplus of generated energy among them. Different topologies and scenarios were studied from electrical energy and economic standpoints. Stochastic data of solar radiation were simulated for the city of Viçosa, Minas Gerais, Brazil, for the period of one year, considering the statistical behavior of a series over 20 years. The system output power and energy balance were calculated considering a model for photovoltaic generators and the radiation simulated data. By determining the generated energy and electrical needs of the microgrid members, the cash flow and economic feasibility were calculated. Sensitivity analyses were performed by varying economic parameters to determine situations where investment becomes feasible. This paper shows that microgrid contributes to improve the economics and the initial investments. The number of participants in a microgrid, the electricity and the equipment costs are important parameters to speed up the economic and technical feasibility process.Item Viabilidade técnico-econômica da geração de energia elétrica em barragens de perímetros irrigados.(2016) Ribeiro, Marcos Caldeira; Oliveira Filho, Delly; Mantovani, Everardo Chartuni; Costa, José Márcio; Martins, José Helvecio; Monteiro, Paulo Marcos de Barros; Altoé, Leandraimplantação de perímetros irrigados requer a construção de barragens em cursos d’água para suprir a necessidade hídrica das culturas. Geralmente, estas estruturas são utilizadas apenas para abastecer o sistema de irrigação, sendo seu potencial hidroelétrico desprezado. O objetivo deste trabalho foi avaliar a viabilidade técnico-econômica da geração de energia elétrica em barragens de perímetros irrigados. Foi realizado um estudo de base para a barragem de Manoel Novaes que atende o perímetro de Mirorós, na Bahia. Uma Pequena Central Hidrelétrica poderia gerar 29% do consumo e 12% da demanda de energia elétrica do sistema de irrigação do perímetro. O investimento apresentaria os seguintes indicadores de viabilidade: Valor Presente Líquido de R$ 1.425.616,54, Taxa Interna de Retorno igual a 44%, Relação Benefício/Custo de 2,76 e Tempo de Retorno de Capital igual a 5 anos e 8 meses. O estudo realizado para o perímetro irrigado de Mirorós pode servir de referência para análise de outros perímetros, de modo a incentivar o melhor aproveitamento deste tipo de barragem no Brasil.Item Utilização de conversores analógico-digitais endereçáveis para medições de variáveis climáticas.(2006) Martins, José Helvecio; Pinto, Paulo Raimundo; Lopes, Daniela de Carvalho; Monteiro, Paulo Marcos de Barros; Monte, José Eduardo CarvalhoA utilização de dispositivos eletrônicos endereçáveis em sistemas de automação vem aumentando consideravelmente, assim como o desenvolvimento e a aplicação de sistemas automáticos, para o setor agrícola, têm sido bastante incentivados. Devido à complexidade destes sistemas e à necessidade de maior confiabilidade e simplicidade em suas estruturas, novas formas de transmissão de dados têm sido propostas e estudadas. Neste trabalho, instrumentos digitais para medições de temperatura do ar, umidade relativa do ar, radiação solar e velocidade do ar foram desenvolvidos com base em conversores analógico-digitais endereçáveis. A utilização dos dispositivos propostos possibilita a implantação de sistemas de monitoramento e controle com apenas três fios, conectados diretamente a um computador, responsável pelo gerenciamento da transmissão e pelo tratamento dos dados. Calibrações e validações preliminares foram realizadas com os instrumentos digitais endereçáveis desenvolvidos, resultando em medidas com exatidão e precisão elevadas.Item A novel low-cost instrumentation system for measuring the water content and apparent electrical conductivity of soils.(2015) Rêgo Segundo, Alan Kardek; Martins, José Helvecio; Monteiro, Paulo Marcos de Barros; Oliveira, Rubens Alves de; Freitas, Gustavo MedeirosThe scarcity of drinking water affects various regions of the planet. Although climate change is responsible for the water availability, humanity plays an important role in preserving this precious natural resource. In case of negligence, the likely trend is to increase the demand and the depletion of water resources due to the increasing world population. This paper addresses the development, design and construction of a low cost system for measuring soil volumetric water content (θ), electrical conductivity (σ) and temperature (T), in order to optimize the use of water, energy and fertilizer in food production. Different from the existing measurement instruments commonly deployed in these applications, the proposed system uses an auto-balancing bridge circuit as measurement method. The proposed models to estimate θ and σ and correct them in function of T are compared to the ones reported in literature. The final prototype corresponds to a simple circuit connected to a pair of electrode probes, and presents high accuracy, high signal to noise ratio, fast response, and immunity to stray capacitance. The instrument calibration is based on salt solutions with known dielectric constant and electrical conductivity as reference. Experiments measuring clay and sandy soils demonstrate the satisfactory performance of the instrument.Item Avaliação da transmissão de dados de temperatura no Sistema 1-wire.(2005) Steidle Neto, Antônio José; Baêta, Fernando da Costa; Martins, José Helvecio; Zolnier, Sérgio; Monteiro, Paulo Marcos de BarrosA necessidade de sistemas de monitoramento automático versáteis e de baixo custo que possam auxiliar o produtor agrícola na otimização dos processos produtivos, é evidente. Este trabalho foi realizado com o objetivo de pesquisar as limitações e as potencialidades de aplicação do sistema 1-wireTM na transmissão de dados de temperatura em instalações agrícolas. O sistema 1-wireTM é uma rede de transmissão de dados que possibilita a comunicação digital entre um computador e dispositivos da série 1-wireTM, tais como os sensores de temperatura DS1820. A transmissão de dados de temperatura nesse sistema foi avaliada em função do tipo dos condutores e do número de sensores DS1820. Com base nos resultados, concluiu-se que o aumento do número de sensores de temperatura DS1820 no sistema 1-wireTM incrementa a carga capacitiva de maneira distinta para cada um dos tipos de condutores estudados, podendo causar interrupções na transmissão de dados.Item Development of capacitive sensor for measuring soil water content.(2011) Rêgo Segundo, Alan Kardek; Martins, José Helvecio; Monteiro, Paulo Marcos de Barros; Oliveira, Rubens Alves de; Oliveira Filho, DellyO manejo da irrigação, com base no monitoramento do teor de água do solo, permite racionalizar a quantidade de água aplicada, tornando o seu uso mais eficiente. Levando-se em conta esses aspectos, foi desenvolvido um sensor capacitivo de teor de água do solo e seu circuito de medição para que sistemas de irrigação possam ser automatizados. Desta forma, problemas que afetam a produtividade, tais como irregularidades no acionamento e aplicação de água de maneira excessiva ou deficiente, podem ser contornados. No desenvolvimento dos sensores, foram utilizadas hastes de aço inoxidável, resina e verniz isolante. O circuito de medição foi baseado em um microcontrolador, que disponibiliza um sinal de saída no formato digital. Os sensores foram calibrados, utilizando-se de solo do tipo neossolo quartzarênico. Um polinômio de terceira ordem foi ajustado aos dados experimentais, para correlacionar o teor de água do solo, obtido pelo método- -padrão de estufa, com os sinais digitais correspondentes, medidos pelo circuito. Obtiveram-se um coeficiente de determinação de 93,17% e uma precisão nas medidas de ±0,010 kg kg-1. Com base nos resultados obtidos, concluiu-se que o sensor desenvolvido e o circuito de medição implementado podem ser utilizados no processo de automação de sistemas de irrigação.Item Proposal for the inclusion of the factor “production of electricity by SHPs” in the “ecological sales tax” distribution criteria in the state of Minas Gerais.(2013) Oliveira, Julio Cezar Franco de; Oliveira, Delly; Martins, José Helvecio; Monteiro, Paulo Marcos de Barros; Moraes, Maria Joselma de; Altoé, LeandraVários mecanismos legais têm sido criados para compensar territórios que promovam ações ambientais. Este trabalho foi desenvolvido com o objetivo de analisar os impactos da inserção do critério “produção de energia elétrica por Pequenas Centrais Hidrelétricas” na distribuição do ICMS Ecológico no Estado de Minas Gerais. Foi realizada uma simulação para verificar o impacto da adoção deste critério para a região de abrangência da Associação dos Municípios da Microrregião do Vale do Rio Piranga. O município de Diogo de Vasconcelos, por exemplo, poderia arrecadar R$ 199.411,00 por ano com a inclusão do critério “produção de energia elétrica por Pequenas Centrais Hidrelétricas” na legislação estadual. O recurso poderia ser aplicado em ações socioambientais, como plantio de áreas verdes, construção de escolas e investimentos em saúde. Portanto, recomenda-se a inclusão do critério analisado neste trabalho na Lei de ICMS Ecológico no Estado de Minas Gerais.Item Desenvolvimento de sensor de nível capacitivo para uso no irrigâmetro.(2010) Pinto, Paulo Raimundo; Martins, José Helvecio; Oliveira, Rubens Alves de; Monteiro, Paulo Marcos de BarrosNeste trabalho teve-se como objetivo desenvolver um sensor de nível capacitivo para uso no tubo de alimentação do Irrigâmetro, a fim de controlar automaticamente equipamentos de irrigação. O Irrigâmetro é um aparelho evapopluviométrico desenvolvido na Universidade Federal de Viçosa para ser utilizado no manejo da irrigação. Para a calibração do sensor usado na medição do nível de água no tubo de alimentação do Irrigâmetro, foi utilizada a escala impressa no próprio tubo, graduada de 0 a 44 mm de lâmina de água, e a correspondente corrente na saída (mA) obtida por meio do sensor de nível capacitivo implementado, obtendo-se um coeficiente de determinação (r2) igual a 0,9998, mostrando ótima correlação entre o sensor e a escala padrão utilizada.Item Aeration simulation of stored grain under variable air ambient conditions.(2006) Lopes, Daniela de Carvalho; Martins, José Helvecio; Melo, Evandro de Castro; Monteiro, Paulo Marcos de BarrosA simulation model for stored grain aeration was implemented and compared with experimental data. The software, called AERO, is capable of simulating the aeration process in stored grain, with hot spots, using time variant ambient data. Some modifications to the original model proposed by Thorpe [Thorpe, G.R., 1997. Modelling ecosystems in ventilated conical bottomed farm grain silos. Ecol. Modell. 94, 255–286] have been presented. The modified model is simpler, less computer-intensive and maintains the accuracy of the results. Comparing the model with data collected between January and August 2005, it was observed that the simulation results agreed well with real conditions, indicating that this software can reliably predict the aeration process for different world regions.