Engenharias e Ciência da Computação
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- Atualização do sistema de proteção de um transformador de alta tensão de 138kV/44kV(2023) Vieira, Vagner Bagnara; Bordignon, SérgioEste trabalho tem o objetivo de realizar a atualização das proteções intrínsecas e externas de um transformador de alta tensão, 138kV/44kV. Primeiramente conceitua-se a partir das bibliografias estudadas, a filosofia utilizada em sistemas de proteção e os equipamentos utilizados na sua configuração, com ênfase em proteção de transformadores. O contexto do trabalho parte das proteções existentes, que já estão obsoletas, e projeta a mudança delas por um sistema novo e mais tecnológico com relé digital que tem capacidade de processar muitas funções em paralelo, incrementando o sistema de proteção do transformador. O estudo demonstra as diversas funções de proteção a ser utilizada no projeto, passando pelas proteções externas e intrínsecas do transformador, demonstrando a sua importância dentro do contexto da aplicação. Também está presente a forma de cálculo das principais proteções e os métodos de testes a ser utilizado. A substituição de relés obsoletos por um relé com tecnologia de ponta, traz um enorme ganho e maior confiabilidade para o sistema de potência. A realização de testes em bancada é uma ferramenta que auxilia na descoberta de possíveis falhas que em testes reais, na futura instalação em campo, já estão superadas. Para os testes foi utilizado protocolo da norma IEC-61850, criando uma rede ethernet com a conexão dos equipamentos de teste e relé. Obteve-se resultados satisfatórios para os testes em bancada dando uma ótima prévia dos futuros testem em campo, que poderão sugerir alterações necessárias.
- Estudo e desenvolvimento da automação do sistema de climatização de um aviário(2023) Zortea, Tiago André; Peres, Fernando Luís TartariEste trabalho apresenta o estudo e desenvolvimento da automação da climatização de um aviário. Para contextualizar o tema proposto foi realizado uma revisão bibliográfica sobre o histórico de sistemas já existentes, automação, bem como os dispositivos utilizados. O projeto tem como objetivo o controle dos ventiladores, exaustores e bomba de aspersão de forma automática, conforme temperatura e umidade do ar desejada. Para tanto, realizou-se um estudo do funcionamento do sistema atual e dos principais problemas apresentados no processo de climatização do ambiente. A partir dessa situação, propõe-se um projeto de automação do sistema. O projeto de automação tem como principal dispositivo, o controlador lógico programável WEG CLIC 02 12HR-D, onde é realizada a programação da lógica da automação em linguagem Ladder. Por fim, foram apresentados os resultados das simulações em ambiente computacional e implantado no Aviário. Os resultados com a automação demostraram eficiência, melhoraram o bem estar das aves e como consequência ouve um aumento na produtividade da granja.
- Veículo de superfície não tripulado para coleta de resíduos sólidos flutuantes em água doce(2023) Lermen, Nicolas da Cunha; Stankiewicz, Adilson LuísO presente trabalho tem como objetivo o estudo e fabricação de um veículo de superfície não tripulado para coleta de resíduos sólidos flutuantes em água doce, de baixo custo, visando difundir essa tecnologia e auxiliar no combate à poluição hídrica no país. A poluição dos corpos hídricos é um assunto que preocupa o planeta a décadas e vem se tornando ainda mais evidente nos tempos atuais, por isso, é necessário investir em medidas que possam mitigar tais problemas. O presente estudo se baseou em modelos de USVs (Unmanned Surface Vehicle / em português veículo de superfície não-tripulado) existentes e sensores capazes de mensurar as grandezas necessárias e ainda ter um baixo custo. Com base na bibliografia se adotou a tecnologia de comunicação LoRa que permite ao operador controlar o veículo a distância além de possuir resistência a interferências. Os sensores utilizados no protótipo são o DHT22 e o ST100, responsáveis pela leitura de temperatura, umidade e turbidez do líquido, os equipamentos são gerenciados pelo microcontrolador Heltec ESP WiFi LoRa 32 V2, também responsável pela comunicação entre os dispositivos. Após os testes individuais de bancada foi dado início a construção das placas de circuito e modelagem da estrutura 3D que posteriormente foi enviada a uma empresa especializada onde foi fabricada. Com o protótipo construído se deu início a bateria de testes finais onde foi possível validar a eficácia dos sensores e a sua faixa de precisão. De modo geral o USV se comportou satisfatoriamente, a dirigibilidade foi eficiente e os sensores apresentaram um erro relativo de no máximo 7%. Durante os testes também foram avaliadas as possibilidades de construir a estrutura do veículo utilizando o próprio material coletado durante a operação, fato que se comprovou possível e de realização rápida dependendo da utilização do operador. Ao final, mesmo com espaço para melhorias tais como sensores de maior precisão, o estudo pode comprovar a viabilidade do desenvolvimento e construção de um veículo de superfície não tripulado para coleta de resíduos sólidos flutuantes, mantendo o baixo custo e fazendo com que o produto seja acessível a uma ampla gama de consumidores.
- Sistema de automação aplicada em esteira transportadora no contexto da indústria 4.0(2023) Pascuetti, Mateus; Baratieri, Cássio LucianoEste trabalho apresenta a simulação da automação de uma esteira em uma linha de produção de um setor fabril no contexto de Indústria 4.0. Para a contextualização do tema proposto é apresentada uma revisão de literatura sobre os controladores lógico programáveis, aplicativo móvel, Indústria 4.0, programação Ladder e Internet das Coisas, para fins de automação industrial. Para a automação inteligente, adotou-se o controlador lógico programável PLC300 conectado a um inversor de frequência e um microcontrolador ESP32, por intermédio de um barramento RS485. Para proceder à comunicação de dados, adotou-se o protocolo Modbus- RTU. Paralelamente, foi desenvolvido um aplicativo móvel para Android na plataforma MIT App Inventor, o qual integra o sistema de automação para controlar a velocidade da esteira em três níveis. Por fim, os resultados obtidos ao final do trabalho se mostraram satisfatórios, visto que, após os testes que foram feitos com botoeiras e lâmpadas para simular o inversor, tornou- se possível implementar a comunicação entre o aplicativo, o ESP32 e o PLC300 resultando na possibilidade de controle de velocidade do motor.
- Sistema de irrigação autônomo utilizando ESP32(2023) Almeida, Gabriel Kalinoski de; Stankiewicz, Adilson LuísExiste um constante e crescente interesse por produtos automatizados e sustentáveis, que visam facilitar os processos de irrigação, e que reduzam consideravelmente o consumo de energia e água, visto que a questão ambiental é um dos temas mais discutidos em fóruns e reuniões globais. Os sistemas de irrigação automática desempenham um papel fundamental nesse contexto, permitindo a aplicação precisa da quantidade adequada de água no momento certo, desta forma, otimizam o tempo e eliminam a preocupação com a irrigação do solo. Desenvolver um sistema remoto auto suficiente, no qual utiliza a água coletada da chuva, capaz de monitorar a umidade do solo em mais de um ponto, com isso fazendo a média de umidade do solo, para assim poder fazer a irrigação quando houver necessidade e sem precisar de intervenção humana para funcionar. O sistema será construído com um microcontrolador ESP32, sensores de umidade de solo, placa fotovoltaica para carregamento das baterias, bomba para irrigação, relé para acionamento da bomba, um circuito de carregamento e um sensor para monitorar o nível do reservatório de água. Com o uso das tecnologias estudadas, foi possível desenvolver um protótipo digital, com o intuito de verificar o funcionamento do sistema que será construído. O projeto consiste em um microcontrolador ESP32, sensores de umidade de solo, placa fotovoltaica para carregamento das baterias através da energia solar, bomba para irrigação, relé para acionamento da bomba, um circuito de carregamento e um sensor para monitorar o nível do reservatório de água. Com o uso das tecnologias estudadas, foi possível desenvolver um protótipo digital, com o intuito de verificar o funcionamento do sistema que será construído. Após implementado em campo, verificou que o projeto atendeu a proposta estipulada, conseguindo irrigar o solo com eficiência.
- Processamento de energia de máquinas síncronas de ímãs permanentes usando frenagem regenerativa(2023) Ribas, Gabriel Henrique Rosset; Baratieri, Cássio LucianoEste trabalho apresenta um método de acionamento e controle do fluxo de potência de uma máquina de ímãs permanentes com frenagem regenerativa de um motor Brushless DC. Para contextualizar o tema proposto, foi realizada uma revisão de literatura sobre os conversores CC-CC e o funcionamento e características da máquina elétrica utilizada, bem como seu princípio de acionamento e diferentes métodos de aplicar a frenagem regenerativa. Após proceder a inverstigação, definiu-se adotar o conversor Buck/Boost Bidirecional, o métodos de acionamento six-step utilizando sensores de efeito hall e os métodos de frenagem elétrica single-swtich, two-switch, three-switch e plugging. Para realizar o trabalho, a validação computacional foi conduzida utilizando o software PSIM® e avaliou-se tanto o conversor escolhido qunto os métodos de frenagem elétrica. Além disso, testes experimentais foram realizados em bancada para verificar a operação elementar do BLDCM, sendo acionado um motor de 350W por um microcontrolador de baixo custo, ESP32 e um inversor FSBB30CH60C. A partir dos resultados computacionais, verificou-se que o conversor CC-CC atua corretamente para fornecer e receber energia do sistema independente do método de frenagem utilizado e que para método de frenagem, o torque de frenagem varia, bem como sua energia regenerada. Por fim, os resultados experimentais evidenciaram que o ESP32 pode ser adotado plenamente no acionamento do motor Brushless DC.
- Gerenciamento de iluminação em ambientes privados(2023) Kruger, Fabiano; Baratieri, Cássio LucianoA presente monografia tem como finalidade o desenvolvimento de sistema de tele gestão para ambientes privados, abrangendo desde o surgimento do primeiro Led, que compõem as luminárias atualmente fabricadas. Para isso realizou-se uma revisão de literatura sobre topologias utilizadas na área de microcontroladores abrangendo setores de telecomunicação, leituras AD, leituras de grandezas elétricas do tipo AC e plataforma WEB. A partir disso foram definidos parâmetros do projeto, microcontrolador ESP32, comunicação via Wi-Fi, definido a forma de leitura AD com o conversor analógico digital MCP3202, leitura de corrente AC a partir do circuito integrado ACS712, leitura de tensão com ZMPT101B e o desenvolvimento da estrutura WEB utilizando HTML, CSS e Java Script. Desenvolvimento do circuito elétrico unindo todos os periféricos em uma única placa de circuito impresso, notando que é possível obter resultados confiáveis e precisos de Potência Ativa, Reativa, Aparente e também obter o Fator de Potência (FP) do sistema. Utilizando a tecnologia sem fio Wi-Fi que utiliza diversos protocolos é possível criar uma rede inteligente, fazendo com que os projetores em Led se comuniquem entre eles de forma autônoma e com pareamento automático.
- Sistema supervisório para monitoramento no plantio de culturas agrícolas(2022) Morgan, Vítor Antônio; Baratieri, Cássio LucianoEste trabalho propõe o estudo e projeto uma plataforma para monitoramento do fluxo de sementes e de adubo em uma semeadora de grãos. Tendo em vista a grande variedade de culturas cultivadas no Brasil, bem como o expressivo volume produzido anualmente, é importante desenvolver tecnologias voltadas para o ramo agrícola, buscando a expansão e otimização da produção. O embasamento e contextualização foram realizados a partir das informações dos sensores disponíveis no mercado para atender essa demanda. O estudo visa desenvolver um sistema que possibilite ao operador do trator visualizar se as sementes e o adubo estão se deslocando nos condutos em direção ao solo em tempo real durante o plantio com a semeadora. Com base na bibliografia e nos testes em bancada utilizou-se o princípio óptico para sensoriamento tanto de adubo, como de sementes. Foi confeccionado um módulo processador de sinais proveniente dos sensores utilizando o microcontrolador ATMega2560. A esse microcontrolador foi vinculado um sensor indutivo com o intuito de calcular a velocidade da semeadora com base no giro completo do pneu da mesma. Os dados são enviados através de comunicação bluetooth para um ESP32 utilizando um módulo HC-06. A placa ESP32, citada anteriormente é parte integrante de uma interface homem-máquina (IHM), instalada no trator. Nela é possível a visualização do parâmetros de operação pelo operador do trator. Os testes em campo atestaram a funcionalidade da conexão bluetooth permitindo que não seja necessário utilizar fios entre a semeadora e o trator. Quanto aos sensores de semente e adubo, estes não contabilizaram todas as sementes e todo o adubo que passaram pelos dutos. Isso leva a uma reavaliação da parte física dos sensores e da parte de software do módulo processador de sinais. Todavia, foi possível visualizar a funcionalidade do principio óptico para sensoriamento. Por fim, constatou-se que é possível desenvolver um sistema mais acessível comparado aos já existentes no mercado, permitindo que essas tecnologias estejam mais próximas do agricultor de pequeno porte.
- Automação residencial no contexto da internet das coisas(2022) Ferrari, Victor Felipe; Baratieri, Cássio LucianoA automação residencial está cada vez mais presente na sociedade, proporcionando possibilidades ao desenvolvimento de novas tecnologias, produtos e aplicações. Levando isso em consideração, este trabalho apresenta o estudo e desenvolvimento de um projeto de automação residencial no contexto da Internet das Coisas. O projeto visa o controle e monitoramento de luminárias de uma residência, bem como a análise dos níveis de gases do ambiente por meio de aplicativo desenvolvido para celular. O sistema conta com um microcontrolador ESP32 como componente principal do sistema, tendo a comunicação com o aplicativo utilizando a rede interna da residência, por intermédio do Wi-Fi. A lógica da programação do dispositivo foi desenvolvida em linguagem de programação C. Por fim, são apresentados os resultados de simulações e de testes em bancada experimental que validam os procedimentos metodológicos e proporcionam a base tecnológica ao seguimento do trabalho. Além disso, através desta proposta é possível fazer o controle e monitoramento de ambientes de forma remota sem a necessidade de se deslocar até o interruptor, bem como verificar os níveis de gás do ambiente, aumentando o conforto e a segurança dos usuários.
- Desenvolvimento de um sistema de monitoramento remoto para bancos de baterias estacionárias(2022) Serpa, Sydmar; Reis, Camila Sampaio dosO presente trabalho tem como meta o desenvolvimento de um protótipo para aquisição e transmissão de grandezas físicas relacionadas ao monitoramento de baterias e bancos de baterias estacionárias do tipo chumbo-ácidas. Bancos de baterias desse tipo são largamente difundidos e aplicados nas mais diversas finalidades, sendo a utilização em uma usina hidrelétrica o padrão adotado para delimitação de parâmetros e aplicabilidade que norteiam o estudo em questão. Foi realizada uma revisão de literaturas que descreviam e contextualizavam as características inerentes as baterias, seus princípios de funcionamento e demarcavam parâmetros possíveis de serem medidos ou obtidos por intermédio de análises mais aprofundadas. Também foram analisados trabalhos similares ao que este estudo propõe, o que permitiu definir quais seriam os fatores a serem monitorados pelo protótipo. A metodologia escolhida para o desenvolvimento foi a implementação prática direta dos componentes definidos, buscando a medição das gran- dezas selecionadas, atrelado ao estudo da maneira de mensurar e tratar em software os dados aquisitados. Os resultados obtidos neste estudo servirão como fonte de dados para trabalhos posteriores relacionados ao monitoramento de baterias, pois além de prover uma metodologia alinhada com as inovações do mercado, disponibilizará medições em períodos de tempo sufi- cientes para prevenir que falhas aconteçam. Pode-se concluir que o protótipo tem o objetivo de ser um mecanismo que possa auxiliar e otimizar as atividades de manutenção dos bancos, agregando praticidade, confiabilidade, simplicidade e custo baixo.