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Case UFSM: A Cidade Universitária Inteligente

Atualizado: Jan 20

Sobre a UFSM

A Universidade Federal de Santa Maria (UFSM) é uma instituição de ensino superior pública e federal brasileira, que fica sediada em Santa Maria, no estado do Rio Grande do Sul. A extensão do campus universitário é de aproximadamente 1.900 hectares, com 240 mil metros quadrados de área construída na sede da UFSM. Nas dependências da UFSM, há duas agências bancárias, uma sede dos correios, um posto de combustível, uma farmácia, dois restaurantes universitários, treze bibliotecas (uma central e doze bibliotecas setoriais), um Espaço Multiuso para sediar eventos de grande porte, o Hospital Universitário (HUSM), um Hospital Veterinário, Museus e o Planetário.

Com um público superior a 32 mil pessoas separadas entre alunos, docentes e técnicos administrativos, a UFSM também possui em seu território uma área residencial, construída para atender 1.800 estudantes. Com toda esta infraestrutura a UFSM é conhecida como Cidade Universitária.

Esta grandiosidade e diversidade de estruturas do campus da UFSM geram diversos desafios referentes a administração de gastos de energia, operação e controle da rede de energia interna. Visando resolver este problema, foi criado o comitê de eficiência energética para estudar os perfis de consumo dos diferentes setores do campus, onde o consumo médio geral é de 1,2 GWh/mês em períodos de aula. Isto representa cerca de 10 milhões de reais em energia elétrica gastos em um ano, ou seja, cada ação de eficiência energética elaborada pode trazer resultados significativos para os cofres públicos.

Sistema de medição inteligente


Visando o desenvolvimento de ferramentas de suporte para a análise do consumo de energia e ações de eficiência energética no campus UFSM, a Fox IoT auxiliou na implantação do sistema de monitoramento de transformadores dentro das instalações do campus. O campus possui mais de 80 transformadores que são instalados em subestações internas em cada edifício. O sistema implantado tem a capacidade de acompanhamento em tempo real do consumo de cada edifício, além do monitoramento de todas as grandezas elétricas que envolvem este processo.

A solução atualmente conta com mais de 60 unidades em monitoramento, representando cerca de 70% da carga com monitoramento ativo. A demanda monitorada ultrapassa o montante de 6 GW, distribuídos nos diversos centros de ensino. A Figura a seguir mostra a instalação de alguns medidores na UFSM.


O monitoramento tem servido como análises de consumo de maneira descentralizada, possibilitando a recompensa a centros de ensino que apresentarem maiores economias e ações de eficiência.

Estas análises do consumo de energia fazem parte do projeto do campus inteligente. O projeto do campus inteligente é composto por diferentes diretrizes que transformam a UFSM num laboratório vivo, usada para testar diferentes tecnologias de comunicação de longo alcance, sistemas inteligentes, entre outras tecnologias. Além das análises do consumo de energia, a UFSM também possui projetos de iluminação inteligente, responsáveis por gerenciar a iluminação exterior dos prédios, garantindo uma melhor qualidade dos serviços. Outros projetos que estão sendo testados no campus fazem o uso de religadores de energia que buscam reduzir o tempo de interrupção de fornecimento no casos de problemas não permanentes. O deslocamento interno também faz uso de tecnologias inovadoras, o exemplo disto são os ônibus de uso interno do campus que percorrem toda a UFSM e suas posições podem ser acompanhadas em tempo real pelo aplicativo.

Para alcançar a inteligência no sistema de distribuição de energia elétrica o primeiro passo é dado pelo monitoramento e a análise dos dados. As vantagens do sistema de monitoramento dos transformadores já foram citadas anteriormente nos textos das vantagens de monitorar os transformadores e no texto de o que é possível descobrir monitorando os transformadores.

O projeto do Campus Inteligente da UFSM faz parte de uma longa jornada de projetos desenvolvidos pela Universidade e recentemente apoiado o Projeto de P&D/ANEEL de Eficiência Energética e Minigeração Solar Fotovoltaica, fomentado pelo Grupo CPFL Energia, o qual permitiu que a solução da Fox IoT fosse implementada.


Vantagens:


Medição centralizada: Os dados do consumo de energia elétrica das principais construções da UFSM em um único local e em quase tempo real. Com estas informações, os deslocamentos das equipes técnicas são mais assertivas em casos de problemas na rede.


Tomada de decisões baseados em valores reais: Como já mencionado anteriormente a UFSM é um laboratório vivo. Para a pesquisa, é importante a utilização de dados reais para o desenvolvimento de novas tecnologias. Um exemplo disto, é o cálculo da demanda de painéis fotovoltaicos que usaram como base as informações obtidas pelos medidores e seus históricos de consumos.


Análise entre consumo e geração: Para realizar o balanço entre a energia gerada e a energia consumida é necessário o entendimento dos dois lados. A UFSM conta com uma geração distribuída significativa e pretende realizar a expansão dessa geração no campus. Desta forma o monitoramento pode auxiliar em diversas análises, aumentando a eficiência e assim diminuindo a conta de energia


Detecção de desperdício: um assunto recorrente em nossas publicações mas que merece um foco quando estamos falando de energia elétrica. Conseguir localizar e compreender os desperdícios é uma etapa fundamental para garantir uma boa qualidade de energia.


Um exemplo das informações presentes na plataforma de monitoramento pode ser visualizado na Figura a seguir. Os dados foram extraídos do centro de tecnologia da UFSM, com os dados das últimas 24h do dia 12/11/2020.



Os demais medidores estão instalados nas entradas dos centros de ensinos e estruturas que possuem um alto consumo de energia. A figura a seguir mostra os locais onde os medidores da UFSM estão instalados, todos eles enviam as informações por uma rede sem fio de longo alcance. O aglomerado de medidores próximo do centro da imagem é o local da moradia estudantil.



A seguir, os relatos dos professores responsáveis desde a implantação até o acompanhamento do sistema na UFSM.


O professor Dr. Daniel Bernardon coordenador do Projeto de Eficiência Energética da UFSM relata “como coordenador do Projeto de P&D/ANEEL de Eficiência Energética e Minigeração Solar Fotovoltaica, fomentado pelo Grupo CPFL Energia, adquirimos mais de 60 (sessenta) medidores inteligentes com a FOX IoT. Os mesmos estão em pleno funcionamento na universidade com medições em tempo real usando sistema de comunicação sem fio, além do desenvolvimento de uma central de medição, onde são verificadas as medições e indicadores via painel. Para a universidade o sistema significa um passo importante no conceito de campus inteligente e sustentável, caracterizando-se como um laboratório vivo e beneficiando as atividades de ensino e pesquisa da instituição. Os medidores e sistemas de comunicação têm se tornado cada vez mais viáveis, e as tecnologias desenvolvidas pela FOX IoT são bastante inovadoras e robustas, além do atendimento diferenciado da empresa quanto à disponibilidade e empenho para atender as demandas do cliente.


O professor Dr. Tiago Marchesan, diretor do Centro de Tecnologia, complementa “o sistema de monitoramento implantado na UFSM permite estabelecer uma gestão energética integrada com uma visão em tempo quase real das características de consumo do Centro de Tecnologia. Sem o sistema da FOX IoT a redução dos gastos com energia e sua gestão seriam inviáveis.



De uma forma geral o sistema implantado na UFSM auxilia diversas frentes, desde a gestão do consumo energético até a manutenção da rede elétrica interna no campus. Os dados obtidos também são usados para análises e simulações mais aprofundadas como por exemplo um planejamento de expansão do campus e até mesmo o projeto de usinas fotovoltaicas que serão instaladas.

Você acha que este sistema também pode ser usado por sua instituição, empresa ou se interessou no conteúdo? Entre em contato, será um prazer conversar sobre.

Obrigado pela leitura até aqui e nos vemos na próxima.



Publicado por: Henrique Horquen Martins¹ e Filipe Carloto²


¹Eng. de Computação, Hardware Developer & Application Engineer na Fox IoT.

²Eng. Eletricista, CEO e Co-fundador da Fox IoT.


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