Atividades de pesquisa 2021

Pesquisa é uma das vertentes de trabalhos do PET em que os alunos membros do grupo realizam estudos de excelência e qualidade em diversas áreas do seu respectivo curso. No PET Elétrica da UNIFEI já foram desenvolvidas várias pesquisas em diversas áreas envolvendo até mesmo trabalhos com eletrônica. Atualmente nossos membros desenvolvem estudos que abordam temas como Análise de Sistemas Elétricos de Potência, Planejamento Econômico, Modelos Econômicos para o Mercado de Energia Elétrica, Máquinas Elétricas, Energia solar, dentre outros.

Estudo do Impacto da Má Qualidade da Rede Elétrica em Equipamentos Residenciais

Carga horária: 200 horas
Data de início da atividade: 04/01/2021
Data do fim da atividade: 31/12/2021

Descrição e justificativa:
O projeto consiste em um estudo dos impactos causados por distúrbios da qualidade da rede elétrica em equipamentos residenciais. Com a realização deste estudo, pretende-se modelar a rede de alimentação do QMAP e alguns equipamentos residenciais, com o intuito de observar o impacto destes distúrbios nestes equipamentos através do software RSCAD do RTDS (Real Time Digital Simulator). O propósito deste projeto se deve ao fato de que conforme a qualidade da rede se deteriora, os consumidores finais podem enfrentar problemas como a queima de aparelhos presentes na residência devido a Variações de Tensão de Curta Duração (VTCDs), além de que a má qualidade da rede pode causar uma interrupção no fornecimento de energia.

Objetivos:
Os principais objetivos do projeto são:

• Realização de simulações de distúrbios da qualidade;
• Identificar e mensurar a forma como a qualidade da energia prejudica os equipamentos;
• Com os resultados, procurar meios de mitigar esses impactos para assim manter uma boa qualidade da rede.

Metodologia:
Com o estudo bibliográfico já realizado em 2020, serão planejados testes e simulações a serem realizados quinzenalmente de forma a começar a coleta de dados e, então, poder agrupá-los para serem analisados. Inicialmente, os equipamentos que serão modelados no software RSCAD são: geladeira, fonte de computador, modem de fibra ótica, roteador de internet sem fio, televisão e impressora. Em seguida serão observados os impactos dos distúrbios que caracterizam a má qualidade da energia sobre estes equipamentos. Com o uso do RTDS, existe a possibilidade de realizar estudos que mesclam simulações computacionais com sinais analógicos fornecidos aos equipamentos em teste. Os testes deverão ser feitos no laboratório de qualidade do prédio do QMAP, na Unifei.

Resultados / produtos esperados com a atividade: melhorias para o Curso, para a Educação, para a sociedade, meios para a socialização dos resultados, publicações, etc:
Os resultados esperados com este projeto são a publicação de um artigo com os resultados encontrados e comprovação de como a má qualidade da energia pode prejudicar os equipamentos, para que sejam feitas melhorias na rede elétrica por parte das concessionárias.

Qual será a metodologia de avaliação da atividade pelo grupo:
A avaliação será feita através da quantidade e qualidade dos dados obtidos nos testes e simulações, além da quantidade de conhecimento obtida pelos PETianos participantes. Como forma objetiva de avaliação da atividade destaca-se a aprovação do artigo em algum evento científico da área.

Projeto de Automação Residencial

Carga horária: 250 horas
Data de início da atividade: 01/01/2021
Data do fim da atividade: 31/12/2021

Descrição e justificativa:
O projeto de automação residencial consiste no desenvolvemento de uma casa automatizada por meio do microcontrolador Arduino Uno, a qual possa ser controlada por smartphone. Essa será constituída de diferentes sensores e atuadores de modo a atender os comandos enviados remotamente. Pretende-se incialmente desenvolver essa comunicação via Bluetooth e posteriormente via Internet.

Objetivos:Os principais objetivos são:

• Desenvolvimento de modelo ideal de casa, onde possa facilitar a vida do usuário, principalmente quando este não está em casa e precisa realizar algumas tarefas;
• Estudo sobre a qualidade dos motores e sensores para utilização no projeto;
• Criação de um projeto de baixo custo e de fácil instalação de modo a torná-lo acessível aos interessados em realizar o mesmo projeto em suas residências;
• Desenvolvimento dos membros do PET Elétrica em programação em Arduino.

Metodologia:
Inicialmente serão realizados os estudos sobre quais as atividades dentro de uma residência poderiam ser automatizadas, tanto a viabilidade técnica quanto a econômica. Inicialmente pretende-se criar um modelo de casa, em forma de maquete, e neste desenvolver todos os automatismos. Depois de realizado o controle de todos os processos iniciará a fase de comunicação via celular, onde será realizada inicialmente via Bluetooth e posteriormente via Internet. Os aplicativos de controle remotamente serão testados de acordo com o que já se tem disponível e então escolhido um para a utilização no projeto. Pretende-se, no futuro, após o funcionamento e finalização deste, desenvolver um aplicativo próprio para o grupo de modo a atender toda a demanda do nosso projeto e ser gratuito e acessível para a população. Após o funcionamento do protótipo, pretende-se replicar na sala do PET Elétrica na Unifei, sendo esse implantado fisicamente de modo a permitir verificar o funcionamento deste em condições reais, comparando assim sua eficiência e qualidade.

Resultados / produtos esperados com a atividade: melhorias para o Curso, para a Educação, para a sociedade, meios para a socialização dos resultados, publicações, etc:Espera-se com esse projeto o desenvolvimento de habilidades dos membros em relação a automação e comunicação de dados, bem como em programação em Arduino. De mesma forma, espera-se desenvolver um projeto acessível e de baixo custo, de modo a incentivar a utilização desse tipo de sistema que pode facilitar muito a vida do usuário e auxiliar na execução e controle de tarefas.

Qual será a metodologia de avaliação da atividade pelo grupo:
A metodologia de avaliação do projeto será o bom funcionamento deste no protótipo e na sala do grupo, bem como o quanto este auxiliará para o grupo em geral e assim permitir conclusões sobre a implantação em uma residencial real.

Estudo de motores de indução trifásico com mancal magnético na configuração Halbach

Carga horária: 200 horas
Data de início da atividade: 04/01/2021
Data do fim da atividade: 31/12/2021

Descrição e justificativa:
O projeto consiste em analisar a configuração Halbach em mancal magnético eletrodinâmico para motores de indução com alta velocidade, e os tipos de materiais que garantem um melhor rendimento com esta configuração. A modelagem do sistema será realizada com o auxílio do software MATLAB, para fazer o levantamento das vantagens do mancal magnético eletrodinâmico com a configuração Halbach, tais como: a ausência de perdas por atrito devido à inexistência de contato entre as partes móveis e fixas, dispensando o uso de lubrificantes e menor manutenção, e menores perdas por histerese e Foucault.

Objetivos:Os principais objetivos são:

• Realizar um levantamento bibliográfico sobre motor de indução com rotor gaiola de esquilo, forças axiais e radiais, métodos de levitação, mancal magnético e configuração Halbach;
• Analisar as forças axiais e radiais que atuam sobre o rotor e seus efeitos por meio de simulações no software MATLAB;
• Determinar quais elementos influenciam na instabilidade do circuito, qual a magnitude das forças a que ele deverá estar sujeito e quais os maiores riscos da utilização de um mancal magnético;
• Análise da influência de diferentes tipos de materiais de ímã permanente na configuração Halbach;
• Plotar gráficos de perdas e analisar o rendimento de um motor com mancal magnético no arranjo Halbach.

Metodologia:
A atividade será realizada inicialmente com a fundamentação teórica sobre o tema e introdução dos conceitos necessários para o projeto. Então daremos início à metodologia e análise física do problema e em seguida via MATLAB iremos verificar o comportamento das forças radiais e axiais para a configuração Halbach. Tendo essa parte inicial concluída, terá início o modelamento de diferentes ímãs permanentes intercalados na configuração Halbach e então serão realizadas simulações para verificar as diferenças nos resultados, e quais das combinações apresentarão os melhores resultados. Além dos testes de forças axiais e radiais serão realizados testes de perdas por histerese e Foucault, podendo assim determinar a configuração mais adequada tanto de forma física, quanto elétrica.

Resultados / produtos esperados com a atividade: melhorias para o Curso, para a Educação, para a sociedade, meios para a socialização dos resultados, publicações, etc:Espera-se com essa pesquisa obter uma nova forma de configuração de mancal magnético por meio do arranjo Halbach, com o intuito de contribuir para o desenvolvimento de novas tecnologias e assim auxiliar na construção de motores de alta velocidade, que podem ser utilizados tanto em equipamentos de pequeno porte, como furadeiras, quanto para meios de transportes, MagLev e carros de corrida. Nessa configuração não ocorre o contato entre o rotor e o mancal, o que faz com que as perdas por atrito sejam nulas, assim evitando os desgastes com mancais. Dessa forma, espera-se verificar as vantagens desta configuração em relação aos motores convencionais. Os resultados alcançados serão publicados em eventos científicos da área.

Qual será a metodologia de avaliação da atividade pelo grupo:
Espera-se obter resultados das simulações realizadas no MATLAB e verificar as vantagens em relação aos modelos convencionais de motores de indução. Dessa forma, a avaliação da atividade será feita por meio da comparação dos dados teóricos existentes com os resultados das simulações. Por fim, pretende-se publicar um artigo em revistas e congressos, sendo a aceitação nestes um parâmetro quanto à qualidade da pesquisa.