Dissertação apresentada para obtenção do grau de Doutor em Engenharia Electrotécnica e de Computadores na Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, sob a orientação do Prof. Doutor Diogo de Paiva Brandão

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (Estruturas). Universidade do Porto. Faculdade de Engenharia. 2011

Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica (Opção de Construções Mecânicas). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Nesta dissertação visa-se estudar e propor alternativas de solução para a proteção de estruturas e sistemas elétricos contra fogo numa unidade de craqueamento catalítico de uma refinaria de petróleo, por meio de proteção passiva. A proteção passiva tem por finalidade garantir a integridade das estruturas sujeitas a incêndio, durante um determinado período de tempo, para possibilitar, no caso da refinaria, a realização de procedimentos de parada da unidade de forma segura e controlar o incêndio a fim de diminuir a possibilidade de propagação do fogo para outras áreas. Com base em técnicas de análise de riscos fez-se a identificação de zonas potencialmente sujeitas a cenários de acidente envolvendo jato de fogo e/ou incêndio em poça. A delimitação das áreas onde haveria necessidade de proteção passiva foi realizada com base em modelos para jatos de fogo e incêndio em poça já estabelecidos na literatura. O dimensionamento da proteção passiva de estruturas e sistemas elétricos com o uso de diversos materiais usados comercialmente para este fim foi estimado com base em equações empíricas desenvolvidas por Jeanes, 1980, Stanzak, 1973 e PABCO, 1984, e, para alguns casos particulares foi feita uma verificação por solução numérica da equação da condução do calor em meio sólido.Assim, foram determinados quais os materiais mais adequados em cada caso de aplicação e qual a espessura em que deve ser aplicado para que a temperatura no elemento estrutural ou no sistema elétrico não atinja a sua determinada temperatura crítica em um período de tempo pré-determinado. Para os casos de elementos estruturais como colunas de sustentação da unidade de seção cilíndrica, o principal material para proteção passiva é a argamassa projetada e para perfil I, é o emprego de placas de gesso. Já para o caso de sistemas elétricos, podem ser utilizadas tanto tintas intumescentes quanto as mantas reforçadas com fibras minerais, esta escolha depende da geometria do sistema em que será empregado. Da comparação entre estes dois métodos pode-se concluir que o dimensionamento da proteção passiva fazendo o uso das correlações empíricas é menos conservativo que para o caso do uso da equação da difusão do calor resolvida por método numérico. Porém, os resultados diferem dentro de um limite considerado aceitável (em torno de 15%) levando-se em consideração os erros embutidos em cada método de cálculo. É importante mencionar que as correlações empíricas são de mais simples aplicação por possuir apenas operações matemáticas básicas. Usando as correlações empíricas para os perfis cilíndricos de aço (diâmetro de 0,1524 m e espessura de parede de 0,0254 m), a espessura de revestimento estimada com o uso das correlações empíricas necessária para garantir que a temperatura na interface entre os dois materiais não atinja 550°C em duas horas seria de 13,5 mm para argamassa projetada, 19,7 mm para vermiculita com silicato de sódio e 34,5 mm para recobrimento com concreto com proteção do tipo contorno. Fazendo o mesmo cálculo pelo método numérico proposto, os resultados foram de 15,53 mm para argamassa projetada, 22,06 mm para vermiculita com silicato de sódio e 38,98 mm para recobrimento com concreto com proteção do tipo contorno. Fazendo o mesmo cálculo pelo método numérico proposto, os resultados foram de 15,53 mm para argamassa projetada, 22,06 mm para vermiculita com silicato de sódio e 38,98 mm para recobrimento com concreto com proteção do tipo contorno. Cabe ressaltar que com a realização desta dissertação busca-se uma integração entre o mestrado acadêmico e o meio empresarial com o desenvolvimento de trabalhos de natureza acadêmica que tenham aplicação direta na prática. Espera-se assim permitir que Universidade dê retorno à sociedade que a mantém e propiciar que setores da sociedade possam usufruir da capacidade disponível na academia.

Nesta dissertação visa-se estudar e propor alternativas de solução para a proteção de estruturas e sistemas elétricos contra fogo numa unidade de craqueamento catalítico de uma refinaria de petróleo, por meio de proteção passiva. A proteção passiva tem por finalidade garantir a integridade das estruturas sujeitas a incêndio, durante um determinado período de tempo, para possibilitar, no caso da refinaria, a realização de procedimentos de parada da unidade de forma segura e controlar o incêndio a fim de diminuir a possibilidade de propagação do fogo para outras áreas. Com base em técnicas de análise de riscos fez-se a identificação de zonas potencialmente sujeitas a cenários de acidente envolvendo jato de fogo e/ou incêndio em poça. A delimitação das áreas onde haveria necessidade de proteção passiva foi realizada com base em modelos para jatos de fogo e incêndio em poça já estabelecidos na literatura. O dimensionamento da proteção passiva de estruturas e sistemas elétricos com o uso de diversos materiais usados comercialmente para este fim foi estimado com base em equações empíricas desenvolvidas por Jeanes, 1980, Stanzak, 1973 e PABCO, 1984, e, para alguns casos particulares foi feita uma verificação por solução numérica da equação da condução do calor em meio sólido.Assim, foram determinados quais os materiais mais adequados em cada caso de aplicação e qual a espessura em que deve ser aplicado para que a temperatura no elemento estrutural ou no sistema elétrico não atinja a sua determinada temperatura crítica em um período de tempo pré-determinado. Para os casos de elementos estruturais como colunas de sustentação da unidade de seção cilíndrica, o principal material para proteção passiva é a argamassa projetada e para perfil I, é o emprego de placas de gesso. Já para o caso de sistemas elétricos, podem ser utilizadas tanto tintas intumescentes quanto as mantas reforçadas com fibras minerais, esta escolha depende da geometria do sistema em que será empregado. Da comparação entre estes dois métodos pode-se concluir que o dimensionamento da proteção passiva fazendo o uso das correlações empíricas é menos conservativo que para o caso do uso da equação da difusão do calor resolvida por método numérico. Porém, os resultados diferem dentro de um limite considerado aceitável (em torno de 15%) levando-se em consideração os erros embutidos em cada método de cálculo. É importante mencionar que as correlações empíricas são de mais simples aplicação por possuir apenas operações matemáticas básicas. Usando as correlações empíricas para os perfis cilíndricos de aço (diâmetro de 0,1524 m e espessura de parede de 0,0254 m), a espessura de revestimento estimada com o uso das correlações empíricas necessária para garantir que a temperatura na interface entre os dois materiais não atinja 550°C em duas horas seria de 13,5 mm para argamassa projetada, 19,7 mm para vermiculita com silicato de sódio e 34,5 mm para recobrimento com concreto com proteção do tipo contorno. Fazendo o mesmo cálculo pelo método numérico proposto, os resultados foram de 15,53 mm para argamassa projetada, 22,06 mm para vermiculita com silicato de sódio e 38,98 mm para recobrimento com concreto com proteção do tipo contorno. Fazendo o mesmo cálculo pelo método numérico proposto, os resultados foram de 15,53 mm para argamassa projetada, 22,06 mm para vermiculita com silicato de sódio e 38,98 mm para recobrimento com concreto com proteção do tipo contorno. Cabe ressaltar que com a realização desta dissertação busca-se uma integração entre o mestrado acadêmico e o meio empresarial com o desenvolvimento de trabalhos de natureza acadêmica que tenham aplicação direta na prática. Espera-se assim permitir que Universidade dê retorno à sociedade que a mantém e propiciar que setores da sociedade possam usufruir da capacidade disponível na academia.

Nesta dissertação visa-se estudar e propor alternativas de solução para a proteção de estruturas e sistemas elétricos contra fogo numa unidade de craqueamento catalítico de uma refinaria de petróleo, por meio de proteção passiva. A proteção passiva tem por finalidade garantir a integridade das estruturas sujeitas a incêndio, durante um determinado período de tempo, para possibilitar, no caso da refinaria, a realização de procedimentos de parada da unidade de forma segura e controlar o incêndio a fim de diminuir a possibilidade de propagação do fogo para outras áreas. Com base em técnicas de análise de riscos fez-se a identificação de zonas potencialmente sujeitas a cenários de acidente envolvendo jato de fogo e/ou incêndio em poça. A delimitação das áreas onde haveria necessidade de proteção passiva foi realizada com base em modelos para jatos de fogo e incêndio em poça já estabelecidos na literatura. O dimensionamento da proteção passiva de estruturas e sistemas elétricos com o uso de diversos materiais usados comercialmente para este fim foi estimado com base em equações empíricas desenvolvidas por Jeanes, 1980, Stanzak, 1973 e PABCO, 1984, e, para alguns casos particulares foi feita uma verificação por solução numérica da equação da condução do calor em meio sólido.Assim, foram determinados quais os materiais mais adequados em cada caso de aplicação e qual a espessura em que deve ser aplicado para que a temperatura no elemento estrutural ou no sistema elétrico não atinja a sua determinada temperatura crítica em um período de tempo pré-determinado. Para os casos de elementos estruturais como colunas de sustentação da unidade de seção cilíndrica, o principal material para proteção passiva é a argamassa projetada e para perfil I, é o emprego de placas de gesso. Já para o caso de sistemas elétricos, podem ser utilizadas tanto tintas intumescentes quanto as mantas reforçadas com fibras minerais, esta escolha depende da geometria do sistema em que será empregado. Da comparação entre estes dois métodos pode-se concluir que o dimensionamento da proteção passiva fazendo o uso das correlações empíricas é menos conservativo que para o caso do uso da equação da difusão do calor resolvida por método numérico. Porém, os resultados diferem dentro de um limite considerado aceitável (em torno de 15%) levando-se em consideração os erros embutidos em cada método de cálculo. É importante mencionar que as correlações empíricas são de mais simples aplicação por possuir apenas operações matemáticas básicas. Usando as correlações empíricas para os perfis cilíndricos de aço (diâmetro de 0,1524 m e espessura de parede de 0,0254 m), a espessura de revestimento estimada com o uso das correlações empíricas necessária para garantir que a temperatura na interface entre os dois materiais não atinja 550°C em duas horas seria de 13,5 mm para argamassa projetada, 19,7 mm para vermiculita com silicato de sódio e 34,5 mm para recobrimento com concreto com proteção do tipo contorno. Fazendo o mesmo cálculo pelo método numérico proposto, os resultados foram de 15,53 mm para argamassa projetada, 22,06 mm para vermiculita com silicato de sódio e 38,98 mm para recobrimento com concreto com proteção do tipo contorno. Fazendo o mesmo cálculo pelo método numérico proposto, os resultados foram de 15,53 mm para argamassa projetada, 22,06 mm para vermiculita com silicato de sódio e 38,98 mm para recobrimento com concreto com proteção do tipo contorno. Cabe ressaltar que com a realização desta dissertação busca-se uma integração entre o mestrado acadêmico e o meio empresarial com o desenvolvimento de trabalhos de natureza acadêmica que tenham aplicação direta na prática. Espera-se assim permitir que Universidade dê retorno à sociedade que a mantém e propiciar que setores da sociedade possam usufruir da capacidade disponível na academia.

A abordagem tradicional de gestão de projetos trata como similares todos os projetos, sem considerar o contexto de cada um, e carece de uma fundamentação teórica mais ampla e aprofundada. Nesta abordagem, projetos mais complexos, nos quais, muitas vezes, as soluções somente emergem ao longo do projeto, são gerenciados da mesma forma que projetos simples, com objetivos claros e soluções evidentes. Como consequência, os projetos, em sua maioria, não têm atingido seus propósitos, deixando assim de agregar valor às organizações, além de gerar litígios entre clientes e empresas executoras. Alternativamente à abordagem tradicional, o presente trabalho abordou um modelo de Sistema de Gestão de Projeto (SGP) para os projetos de instalações industriais baseado nos princípios de Integrated Project Delivery (IPD), associado às práticas de Lean Project Delivery System (LPDS) e termos comerciais voltados a contratos relacionais. É uma forma de gerir projetos de maneira mais colaborativa entre as partes, através da construção de times integrados, compartilhamento de riscos e benefícios, redução das perdas no processo e geração de valor. Inicialmente, o presente trabalho buscou caracterizar as práticas correntes da gestão de projetos de instalação industrial, por meio de um estudo de caráter exploratório realizado numa indústria de base. Posteriormente, foram realizadas entrevistas com agentes chaves de clientes e executores, com o objetivo de coletar a experiência destes agentes com as práticas correntes. Adicionalmente às entrevistas, foram realizados dois estudos de caso breves em projetos de construção. Através da análise das entrevistas e casos estudados, foi possível levantar as principais barreiras e oportunidades para implantação desta nova abordagem no contexto industrial brasileiro. Por fim, o presente trabalho desenvolveu um modelo para a implantação gradual desta nova abordagem para gestão dos projetos de instalações da indústria de base, levando em consideração o contexto atual e o patamar a ser alcançado. / The traditional project management approach treats projects similarly without enough consideration of the context, and needs a broader and deeper theoretical foundation. In this approach, complex projects, in which solutions only emerge along the process, are managed similarly to simple projects, which have clear objectives and known solutions. Moreover, processes are assumed to be sequential and fragmented, and being divided in many small parts. Consequently, the majority of projects do not achieve their purposes, being ineffective in terms of generating value for stakeholders, and there is often litigation between client and contractors. As an alternative to the traditional approach, this study discusses a new form of Project Delivery System (PDS) to be used in industrial installation projects, based on Integrated Project Delivery (IPD) principles, associated with Lean Project Delivery System (LPDS) practices, and the commercial terms of relational contracts. In this PDS, project management is based on collaboration and integration among parts, and risks and benefits are shared, reducing process waste and improving value generation. Initially, this study sought to understand the existing project management practices in industrial installation projects, through an exploratory study on a base industry. Then, a set of interviews was carried out with key stakeholders, such as clients and subcontractors, with the aim of collecting data about their experience with existing practices. Additionally, two brief case studies in construction projects that had some innovative project management practices were undertaken. Based on the interviews and cases studies, the main barriers and opportunities for use the new PDS approach in the Brazilian industrial context were identified. Finally, a model for the gradual implementation of the proposed PDS in base industry projects was built, considering the current state and the desired state of project management practices.

A abordagem tradicional de gestão de projetos trata como similares todos os projetos, sem considerar o contexto de cada um, e carece de uma fundamentação teórica mais ampla e aprofundada. Nesta abordagem, projetos mais complexos, nos quais, muitas vezes, as soluções somente emergem ao longo do projeto, são gerenciados da mesma forma que projetos simples, com objetivos claros e soluções evidentes. Como consequência, os projetos, em sua maioria, não têm atingido seus propósitos, deixando assim de agregar valor às organizações, além de gerar litígios entre clientes e empresas executoras. Alternativamente à abordagem tradicional, o presente trabalho abordou um modelo de Sistema de Gestão de Projeto (SGP) para os projetos de instalações industriais baseado nos princípios de Integrated Project Delivery (IPD), associado às práticas de Lean Project Delivery System (LPDS) e termos comerciais voltados a contratos relacionais. É uma forma de gerir projetos de maneira mais colaborativa entre as partes, através da construção de times integrados, compartilhamento de riscos e benefícios, redução das perdas no processo e geração de valor. Inicialmente, o presente trabalho buscou caracterizar as práticas correntes da gestão de projetos de instalação industrial, por meio de um estudo de caráter exploratório realizado numa indústria de base. Posteriormente, foram realizadas entrevistas com agentes chaves de clientes e executores, com o objetivo de coletar a experiência destes agentes com as práticas correntes. Adicionalmente às entrevistas, foram realizados dois estudos de caso breves em projetos de construção. Através da análise das entrevistas e casos estudados, foi possível levantar as principais barreiras e oportunidades para implantação desta nova abordagem no contexto industrial brasileiro. Por fim, o presente trabalho desenvolveu um modelo para a implantação gradual desta nova abordagem para gestão dos projetos de instalações da indústria de base, levando em consideração o contexto atual e o patamar a ser alcançado. / The traditional project management approach treats projects similarly without enough consideration of the context, and needs a broader and deeper theoretical foundation. In this approach, complex projects, in which solutions only emerge along the process, are managed similarly to simple projects, which have clear objectives and known solutions. Moreover, processes are assumed to be sequential and fragmented, and being divided in many small parts. Consequently, the majority of projects do not achieve their purposes, being ineffective in terms of generating value for stakeholders, and there is often litigation between client and contractors. As an alternative to the traditional approach, this study discusses a new form of Project Delivery System (PDS) to be used in industrial installation projects, based on Integrated Project Delivery (IPD) principles, associated with Lean Project Delivery System (LPDS) practices, and the commercial terms of relational contracts. In this PDS, project management is based on collaboration and integration among parts, and risks and benefits are shared, reducing process waste and improving value generation. Initially, this study sought to understand the existing project management practices in industrial installation projects, through an exploratory study on a base industry. Then, a set of interviews was carried out with key stakeholders, such as clients and subcontractors, with the aim of collecting data about their experience with existing practices. Additionally, two brief case studies in construction projects that had some innovative project management practices were undertaken. Based on the interviews and cases studies, the main barriers and opportunities for use the new PDS approach in the Brazilian industrial context were identified. Finally, a model for the gradual implementation of the proposed PDS in base industry projects was built, considering the current state and the desired state of project management practices.

A abordagem tradicional de gestão de projetos trata como similares todos os projetos, sem considerar o contexto de cada um, e carece de uma fundamentação teórica mais ampla e aprofundada. Nesta abordagem, projetos mais complexos, nos quais, muitas vezes, as soluções somente emergem ao longo do projeto, são gerenciados da mesma forma que projetos simples, com objetivos claros e soluções evidentes. Como consequência, os projetos, em sua maioria, não têm atingido seus propósitos, deixando assim de agregar valor às organizações, além de gerar litígios entre clientes e empresas executoras. Alternativamente à abordagem tradicional, o presente trabalho abordou um modelo de Sistema de Gestão de Projeto (SGP) para os projetos de instalações industriais baseado nos princípios de Integrated Project Delivery (IPD), associado às práticas de Lean Project Delivery System (LPDS) e termos comerciais voltados a contratos relacionais. É uma forma de gerir projetos de maneira mais colaborativa entre as partes, através da construção de times integrados, compartilhamento de riscos e benefícios, redução das perdas no processo e geração de valor. Inicialmente, o presente trabalho buscou caracterizar as práticas correntes da gestão de projetos de instalação industrial, por meio de um estudo de caráter exploratório realizado numa indústria de base. Posteriormente, foram realizadas entrevistas com agentes chaves de clientes e executores, com o objetivo de coletar a experiência destes agentes com as práticas correntes. Adicionalmente às entrevistas, foram realizados dois estudos de caso breves em projetos de construção. Através da análise das entrevistas e casos estudados, foi possível levantar as principais barreiras e oportunidades para implantação desta nova abordagem no contexto industrial brasileiro. Por fim, o presente trabalho desenvolveu um modelo para a implantação gradual desta nova abordagem para gestão dos projetos de instalações da indústria de base, levando em consideração o contexto atual e o patamar a ser alcançado. / The traditional project management approach treats projects similarly without enough consideration of the context, and needs a broader and deeper theoretical foundation. In this approach, complex projects, in which solutions only emerge along the process, are managed similarly to simple projects, which have clear objectives and known solutions. Moreover, processes are assumed to be sequential and fragmented, and being divided in many small parts. Consequently, the majority of projects do not achieve their purposes, being ineffective in terms of generating value for stakeholders, and there is often litigation between client and contractors. As an alternative to the traditional approach, this study discusses a new form of Project Delivery System (PDS) to be used in industrial installation projects, based on Integrated Project Delivery (IPD) principles, associated with Lean Project Delivery System (LPDS) practices, and the commercial terms of relational contracts. In this PDS, project management is based on collaboration and integration among parts, and risks and benefits are shared, reducing process waste and improving value generation. Initially, this study sought to understand the existing project management practices in industrial installation projects, through an exploratory study on a base industry. Then, a set of interviews was carried out with key stakeholders, such as clients and subcontractors, with the aim of collecting data about their experience with existing practices. Additionally, two brief case studies in construction projects that had some innovative project management practices were undertaken. Based on the interviews and cases studies, the main barriers and opportunities for use the new PDS approach in the Brazilian industrial context were identified. Finally, a model for the gradual implementation of the proposed PDS in base industry projects was built, considering the current state and the desired state of project management practices.

Orientador: Walmir de Freitas Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-13T11:32:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Trindade_FernandaCasenoLima_M.pdf: 1160331 bytes, checksum: 8645597088992da29acb335423c8dbc4 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Sistemas industriais modernos são instalações bastante complexas com elevado grau de automatização e com capacidade de operar de forma isolada (ilhada) da rede elétrica após a ocorrência de contingências devido à utilização de geradores próprios compostos principalmente por máquinas síncronas e turbinas térmicas. Tais instalações, na presença de geradores, são denominadas genericamente como consumidores autoprodutores. Como muitos desses autoprodutores são conectados em redes de distribuição e subtransmissão de energia elétrica, tais consumidores estão sujeitos às normas técnicas requeridas por essas concessionárias. Assim, a desconexão da instalação industrial logo após a ocorrência de um ilhamento na rede de distribuição é um procedimento obrigatório. Imediatamente após a detecção do ilhamento pelo sistema de proteção da instalação industrial, a rede de distribuição e o sistema industrial são separados (isolados). Esta separação é realizada através da abertura do disjuntor instalado no lado de baixa tensão do transformador (lado do consumidor) que faz a conexão entre os dois sistemas. Então, a concessionária pode realizar os procedimentos necessários para reenergização da rede. Logo após a realização da separação dos sistemas, é necessário adotar uma série de medidas que garanta que o sistema industrial possa continuar operando isoladamente de forma adequada. Basicamente, três ações devem ser tomadas: (a) mudança do modo de operação do regulador de velocidade e do sistema de excitação dos geradores síncronos; (b) implementação do sistema de rejeição de carga e (c) alteração dos ajustes dos relés de sobrecorrente do sistema de proteção da rede industrial. Nesse contexto, o objetivo desta dissertação de mestrado é investigar tais procedimentos e propor metodologias de análise dessas questões previamente mencionadas de forma a obter um melhor entendimento do problema. Com o desenvolvimento dessas metodologias, objetiva-se que os estudos desses procedimentos automáticos possam ser realizados de forma mais eficiente e sistemática. / Abstract: Modern industrial systems are very sophisticated installations with a high number of automatic processes and capability of isolated (islanded) operation after contingences by using onsite generators composed mainly by synchronous machines and steam turbines. Such installations, in the presence of generators, are generically called autoproducers. Since many of these autoproducers are connected to electrical power distribution and subtransmission grids, they must respect the technical recommendations imposed by these utilities. As a consequence, the disconnection of these systems from the grid after islanding occurrence is a mandatory procedure. Soon after the islanding detection by the industrial protection system, the industry and the grid must be electrically separated (isolated) by opening the circuit breaker installed at the low voltage side of the interconnection transformer. Thus, after the separation, the utility can carry out the necessary technical procedures to restore the network. From the industrial system perspective, after the separation, it is necessary to take control actions to guarantee that the industrial system continues operating with quality and reliability. Basically, three actions must be taken: (a) change the operation mode of the speed governor and excitation system of the generators; (b) implement the load shedding system and (c) change the settings of the protection system overcurrent relays. In this context, the objective of this master thesis is to investigate these procedures and propose methods for analysis in order to obtain a better understanding of these issues. With this methodologies development, it is expected that new automatic proceedings can be achieved in a more efficient and systematic way. / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica