Universidade Federal de Uberlândia

Faculdade de Engenharia Elétrica

Alisson Lima Lopes

Modelagem Matemática do Sistema Híbrido de Iluminação

Uberlândia

2013

Alisson Lima Lopes

Modelagem Matemática do Sistema Híbrido de Iluminação

Trabalho apresentado como requisito

parcial de avaliação na disciplina

Trabalho de Conclusão de Curso 2

(Trabalho de Conclusão de Curso) do

Curso de Engenharia Elétrica (Curso de

Engenharia Biomédica) da Universidade

Federal de Uberlândia. (Cada aluno

utilize os compatíveis com seu curso)

Orientador: (nome do orientador)

______________________________________________

Assinatura do Orientador

Uberlândia

2013

Dedico este trabalho aos meus

pais, pelo estímulo, carinho e

compreensão.

AGRADECIMENTOS

Ao

Prof. ..................................................................

....... pelo incentivo, motivação e orientação deste trabalho.

À minha família, pela paciência e compreensão.

Etc.

RESUMO

Este trabalho apresenta uma metodologia adequada para a alocação ótima

de filtros (visando minimizar a distorção harmónica total de tensão) e

de capacitores (objetivando reduzir perdas de potência). A metodologia

proposta baseia-se na modificação e aplicação da Teoria de Estruturas

Inerentes a Redes Elétricas (TEIRE), desenvolvida por M. A. Laugthon na

década de 60. A TEIRE consiste, basicamente, na representação da matriz

de admitância de rede de um determinado sistema elétrico em termos de

seus autovalores e autovetores. Para ilustrar a técnica desenvolvida,

alguns estudos de casos são apresentados. Estes estudos mostram que o

método, em comparação com técnicas convencionais, é mais simples, porém

tão confiável quanto estas.

ABSTRACT

This work introduces the development of an approach to find the optimum

placement, in an electrical system, for harmonic filters (to minimize

Total Harmonic Voltage Distortion) and for capacitor banks (to minimize

power losses). The proposed method is based on the Inherent Structure

Theory of Networks (ISTN), originally developed by M. A. Laughton in the

60's. The ISTN consists in the reformulation of admittance matrices in

terms of their eigenvalues and eigenvectors. In order to illustrate the

technique, some practical studies of cases are also presented. They will

show that this approach, in comparison with some ordinary ones, is

simpler but as reliable as those.

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

GRÁFICO 1 – Nível de radioatividade no elemento

pesquisado ............................. 06

FOTO 1 - Capacitor utilizado no

experimento ..........................................................

12

QUADRO 1 – Processos utilizados no

desenvolvimento ......................................... 18

Etc.

LISTA DE TABELAS

TABELA 1 – Consulta

interna ................................................................

................... 08

TABELA 2 – Levantamento de

necessidades ..........................................................

26

Etc.

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

UFU – Universidade Federal de Uberlândia

FEELT – Faculdade de Engenharia Elétrica

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas

e-mail – eletronic mail

Etc.

SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO................................................11

2 DESENVOLVIMENTO...........................................12

2.1 EFICIÊNCIA ENERGÉTICA...................................12

2.2 EFICIÊNCIA ENERGÉTICA EM ILUMINAÇÃO.....................12

2.3 APROVEITAMENTO DA LUZ NATURAL PARA ILUMINAÇÃO INTERNA. . .12

2.4 SISTEMA HÍBRIDO DE ILUMINAÇÃO...........................12

2.5 EQUACIONAMENTO..........................................12

2.6 CONCLUSÕES..............................................12

2.4 DISCUSSÃO.................................................12

3 REFERÊNCIAS...............................................13

14

1 INTRODUÇÃO

A introdução é um capítulo obrigatório onde o texto visa esclarecer a

abrangência, a importância, as relações básicas com outros estudos no

mesmo tema e os objetivos do trabalho, de forma a justificar a sua

execução.

De uma maneira geral a introdução deve informar sobre:

Antecedentes do tema ou problema;

Natureza e importância do tema ou problema;

Justificativa da escolha do tema;

Objetivos do estudo.

15

2 DESENVOLVIMENTO

O desenvolvimento pode ser organizado em um ou mais capítulos devendo

contemplar a revisão bibliográfica, a metodologia, apresentação e

discussão dos resultados. A organização desses capítulos deve ser feita

de forma a tomar claro o desenvolvimento do trabalho.

2.1 Revisão bibliográfica

Serve como base para fundamentar o trabalho, devendo incluir toda a

informação pertinente ao tema.

16

17

2.1 Sistema Híbrido de Iluminação

O Sistema Híbrido de Iluminação, conforme apresentado por Freund et all,

como uma alternativa para aumentar a eficiência energética do sistema de

iluminação convencional e ainda disponibilizar os benefícios da luz

natural às pessoas que freqüentam edificações que não foram projetadas

para otimizar o seu aproveitamento, é composto basicamente pelos

seguintes processos:

Coleta da luz natural;

Transmissão da luz natural coletada, do ambiente externo ao

interno;

Distribuição da luz transmitida de maneira adequada, atendendo aos

requisitos de iluminação do ambiente;

Controle do nível de intensidade luminosa no interior do ambiente.

2.1.1 Captador de Luz Natural

O captador da luz natural, proposto pro Freund et all, se trata de dois

espelhos côncavos, com superfície parabólica, com dimensões diferentes.

O espelho maior, que a partir de agora será chamado de concentrador, é

dotado de movimento nos eixos horizontal e vertical, graças a dois

motores elétricos e engrenagens de redução de velicidade, destinado a

acompanhar a tragetória do sol ao longo do dia, com auxílio de um

sistema de rastreamento.

O espelho menor, de agora em diante chamado de refletor, posicionado

entre o foco do concentrador e o Sol, capta a luz natural concentrada e

reflete-á para um ponto situado sobre a superfície parabólica do

concentrador, onde se encontram um feixe de fibra ótica destinadas à

condução da luz até o ambiente interno. É necessário salientar que o

18

refletor exerce sombra sobre a superfície do concentrador, reduzindo a

área útil do mesmo, além de estar sujeito a altas temperaturas devido

insidência de grande pontência luminosa em uma pequena área.

A utilização de engrenagens como acoplamento entre o eixo dos motores e

os eixos de movimento do coletor, além de reduzir a velocidade de

acionamento, visto que a velocidade de alteração do ângulo zenital,

ângulo formado entre o centro do disco solar e o eixo vertical, é

pequena em comparação com a velocidade de rotação de um motor sem nenhum

tipo de controle, também reduz os esforços mecânicos, sobre o eixo dos

motores, provenientes da atuação do vento sobre a superfície do coletor.

O sistema de rastreamento da posição do sol, que foi apresentado, é

composto por dois pares de LEDs de cor clara, istalados sobre a borda do

coletor, conincidentes com os eixos vertical e horizontal, acoplados a

um circuito elétrico. Quando o ângulo zenital em relação ao coletor é

modificado, a diferença de intensidade luminosa incidente sobre cada par

de LEDs produz, através do circuito elétrico, uma diferença de potencial

que indica o sentido de rotação dos motores que serão acionados enquanto

uma diferença de potencial existir, de maneira a manter o sol sempre

focalizado pelo coletor.

Para realizar a modelagem matemática do SHI, possibilitando o

dimensionamento do sistema, é necessário determinar o rendimento do

captador de luz natural, ou seja, estimar o percentual de fluxo luminoso

disponibilizado pelo refletor em relação ao fluxo luminoso incidente

sobre o concentrador e a distribuição de intensidade luminosa

19

2.1.2 Transmissão da Luz Natural

Para realizar a transmissão da luz coletada, ao interior do ambiente,

foi sugerida a utilização de fibra ótica monomodo devido ao bom

desempenho do espectro lumi...

2.1.3 Distribuição da Luz

2.1.4 Controle do Nível de Iluminação

2.2 Metodologia

A descrição das técnicas usadas deve ser precisa e clara permitindo ao

leitor a compreensão do trabalho, e tornar possível que outros

pesquisadores repitam na íntegra o mesmo método.

2.3 Resultados

A apresentação dos resultados deve ser clara, objetiva, lógica e

acompanhada de comentários. A apresentação de tabelas e figuras facilita

de maneira extraordinária esta parte do texto. Os dados obtidos mesmo

quando em grande quantidade, devem fazer parte do trabalho, mesmo que em

forma de anexo.

2.4 Discussão

Nessa etapa são comparados, avaliados e criticados os resultados.

Discute-se o valor absoluto e relativo dos resultados. Da apresentação

dos fatos pode-se passar para deduções paralelas, generalização

20

cautelosa e enumeração das questões que ocorrem do autor para as quais

não encontrou resposta e que requerem estudos e pesquisas além do limite

do trabalho.

21

3 CONCLUSÕES

Este capítulo também é obrigatório. Consta de deduções lógicas baseadas

e fundamentadas no texto. Devem ser empregadas frases tão breves quanto

possíveis. Nesse capítulo também deverão ser apresentadas sugestões para

trabalhos futuros.

22

4 REFERÊNCIAS

Relacionar a bibliografia utilizada para citações realizadas no projeto

de pesquisa, com base na NBR 6023 da ABNT.

Ver dicas no Moodle. O site http://more.rexlab.ufsc.br/# ajuda muito na

formatação das referências.