[pt] A medição da velocidade de fluidos tem relevância considerável em aplicações industriais e científicas, nas quais medições com baixa incerteza são geralmente requeridas. Nesta tese, tem-se como objetivo projetar e modelar um sistema de medição de velocidade de vento utilizando fusão de dados das informações dos tempos de trânsito obtidas pelas técnicas de detecção de limiar e diferença de fase. Para este propósito, este trabalho é composto por duas partes principais. Na primeira parte, apresenta-se uma análise da propagação de incertezas das técnicas de detecção de limiar e diferença de fase considerando duas estruturas para a medição da velocidade do vento, e faz-se a comparação das faixas de medição e suas incertezas associadas para cada estrutura de medição. Na segunda parte deste trabalho, faz-se um estudo das técnicas de fusão de dados aplicadas a instrumentação e medição, identificandose duas técnicas principais baseadas em: (a) estimação de máxima probabilidade (MLE – Maximum Likelihood Estimation), (b) relação de compatibilidade fuzzy e operadores OWA (Order Weighted Average) com agregação parcial. Em seguida, estas técnicas de fusão são aplicadas para a estimação do tempo de trânsito, considerando-se várias medições independentes do tempo de trânsito obtidas pelas técnicas de detecção de limiar e diferença de fase. Finalmente, realiza-se uma análise da incerteza quantificando-se a incerteza de cada medição sobre o resultado final de fusão. Apresenta-se um estudo de caso englobando estas duas partes do trabalho, desenvolvendo-se o projeto e modelagem de um instrumento de medição de velocidade do vento com baixa incerteza, considerando-se as incertezas associadas, e o uso de técnicas adequadas de fusão de dados para prover informações com maior exatidão e confiabilidade. Resultados experimentais são realizados em um túnel de vento de baixa velocidade com o objetivo de verificar a consistência dos estudos teóricos apresentados. / [en] Flow speed measurement has considerable relevance in industrial and scientific applications, where measurements with low uncertainty are required. In this work, a system for wind speed measurement using ultrasonic transducers is designed and modelled. This system makes use of data fusion techniques for the time-of-flight estimation, combining independent information provided by the threshold detection and phase difference methods. For this purpose, this work consists of two main parts. The first part presents an analysis of uncertainty and error propagation concerning the threshold detection and phase difference techniques and considering two structures for the wind speed measurement. Measurement ranges are associated uncertainties are then compared for each of those estrutures. In the second part of this work, data fusion techniques applied to instrumentation and measurement are studied; two main techniques are singled out: (a) Maximum Likelihood Estimation (MLE), (b) Fuzzy compatibility relation and Order Weighted Average (OWA) operators with partial aggregation. These fusion techniques are then applied to the time-of-flight estimation, by considering several independent measurements obtained through the threshold detection and phase difference techniques. Finally, uncertainty analysis is carried out by quantifying the influence of each independent measurement on the global fusion result. A case study is also presented, where an instrument for wind speed measurements with low uncertainty is designed and modelled. Appropriate techniques of data fusion aimed at improving accuracy and realiability are considered. Experiments are performed in a wind tunnel in order to verify the consistency of the results in view of the theoretical studies.

[pt] O objetivo da dissertação é avaliar a gestão da função metrológica em uma unidade de exploração e produção de óleo e gás de uma grande empresa de energia no Brasil e propor ações de melhoria a partir dos resultados do diagnóstico da referida função. Desde a emissão da Portaria Conjunta n°1 ANP/Inmetro, em junho de 2000, as atividades de exploração e produção de petróleo e gás natural no Brasil passaram por um acelerado processo de reestruturação organizacional e de adequação das instalações de medição para atender ao novo marco regulatório. Nesse contexto, a motivação da pesquisa vincula-se a uma real necessidade de melhoria da gestão da função metrológica em uma unidade de exploração e produção de óleo e gás natural da Petrobras, particularmente no que tange à consolidação da cultura metrológica e ao desenvolvimento de competências associadas a novos requisitos de medição de vazão de óleo e gás natural. A metodologia compreende: (i) pesquisa bibliográfica e documental sobre os temas centrais; (ii) proposição de modelo conceitual para avaliação da gestão da função metrológica; (iii) elaboração e aplicação do instrumento de pesquisa; (iv) estudo de caso da Unidade de Operações de Exploração e Produção da Petrobras no Espírito Santo e de quatro unidades incorporadas ao caso; (v) proposição de ações frente aos desafios e oportunidades reveladas no diagnóstico situacional. Destacam-se como resultados da pesquisa: (i) o modelo conceitual para avaliação da gestão da função metrológica, com foco na medição de vazão de óleo e gás natural; (ii) o diagnóstico da situação atual da gestão da função metrológica na referida Unidade e em quatro unidades incorporadas ao estudo de caso; (iii) mapeamento dos desafios e oportunidades associados à efetiva gestão da função metrológica nas unidades analisadas. Como conclusão, a pesquisa mostra que o modelo conceitual proposto foi adequado para os fins a que se destina, constituindo um importante instrumento de avaliação e retroalimentação para a gestão da função metrológica. Esse modelo poderá ser disseminado em outros contextos organizacionais de exploração e produção de óleo e gás natural. / [en] The objective of this dissertation is two-fold: (i) to assess the management of metrological function of an oil and gas exploration and production unit within a large energy enterprise in Brazil; and (ii) to propose recommendations for its improvement. Since the creation of Portaria Conjunta n 1 ANP/Inmetro, in June 2000, oil and gas exploration and production activities in Brazil have suffered an accelerated process of organizational reengineering and adapted all their measurement installations to attend the new regulatory framework. In this context, the motivation of this research arose from Petrobras’needs to have an assessment tool capable of measuring efficiency and efficacy of its metrological function, incorporating in the analytical framework elements concerning organizational culture and development of competences towards attendance of new metrological requirements. The methodology comprises: (i) bibliographic and documentary research on the central themes of dissertation; (ii) propose of a conceptual model for assess metrological function management, which links theoretical approaches reviewed; (iii) development and application of a survey questionnaire, based on this conceptual framework; (iv) case study focusing on the metrological function at Exploration and Production Operational Unit of Espírito Santo and its four subunities; (v) formulation of improvement actions for Petrobras metrological function at the selected unities, and suggestions for future research and replication in other organizational contexts. As a conclusion, it can be said that the proposed assessment model fulfilled expectations and assumptions formulated at the very beginning of this research. According to the opinion of managers and teams involved, the model is an useful management and learning tool for improve the management of metrological function and has a large potential for replication in other organizational contexts from the empirical evidences achieved.

Submitted by Samira Prince (prince@ufpa.br) on 2012-06-01T15:19:19Z No. of bitstreams: 2 Dissertacao_ExpansaoCapacidadeTransmissao.pdf: 3825118 bytes, checksum: cb9c006597bd5d42e4b1bcae1fcac247 (MD5) license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) / Approved for entry into archive by Samira Prince(prince@ufpa.br) on 2012-06-01T15:20:14Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertacao_ExpansaoCapacidadeTransmissao.pdf: 3825118 bytes, checksum: cb9c006597bd5d42e4b1bcae1fcac247 (MD5) license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-06-01T15:20:14Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertacao_ExpansaoCapacidadeTransmissao.pdf: 3825118 bytes, checksum: cb9c006597bd5d42e4b1bcae1fcac247 (MD5) license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Previous issue date: 2011 / Esta dissertação de mestrado apresenta dois projetos, sendo um referente ao sistema Tramo Oeste, e o outro ao sistema Pará – Maranhão; relacionado ao trecho Marabá – Santa Maria, com bombeamento remoto e amplificação Raman. A dissertação trata da expansão da capacidade de transmissão do sistema óptico da Eletronorte, no Tramo Oeste. Atualmente, esse sistema opera à taxa STM1 (155 Mb/s). Também é usada uma nova tecnologia para eliminação de estações repetidoras, através do bombeamento remoto. Essa técnica se fundamenta no uso de amplificadores ópticos bombeados remotamente, por meio das fibras ópticas do cabo OPGW (Optical Ground Wire) já instaladas no sistema.Esses amplificadores ópticos são constituídos somente por componentes passivos; e, além disso, podem ser acomodados em caixas de emendas ópticas; as quais são fixadas nas torres das linhas de transmissão do sistema, ao longo do enlace; sendo que as fontes ópticas para a realização do bombeamento remoto são localizadas e alimentadas nas próprias subestações terminais. A simulação dos sistemas é através de um software comercial de simulação Optisystem 4.1™. Esta dissertação propõe mudanças nos sistemas ópticos para aumentar a capacidade de transmissão por WDM; bombeamento remoto para estações sem repetição, e uso de amplificação Raman. Aborda-se ainda, a concepção de um backbone óptico DWDM, que é um convênio de cooperação técnica entre a Eletronorte e o Governo do Estado do Pará; e os resultados das simulações desse backbone óptico. É feita uma análise crítica comparativa deste, com os projetos dos sistemas ópticos do Tramo Oeste e do sistema Pará – Maranhão; referente ao trecho Marabá – Santa Maria. / This MSC Thesis present two projects: being one referring to Tramo Oeste System and the other to Pará – Maranhão System, relative to link Marabá – Santa Maria, remote pumping and Raman amplification. The MSC Thesis treats of the expansion of the transmission capacity of Eletronorte optical system, in the Tramo Oeste. Nowadays, this system operate in STM1 (155 Mbit/s) rate. Also it is used a new technology to elimination the repeaters station across remot pumping. This technique is based in use of remotely pumped optical amplifier across optical fibers of the OPGW (Optical Ground Wire) cable already installed in the system. This optics amplifiers are constituted only passives components part, and there add to that, it is can be accommodated in optics correction boxes that are fixed in transmission lines towers of system to the long link being that the pump optics souces to realization of remote pumping are located and also supplied in property terminus substation. The simulation of the systems it is across of an commercial software of simulation optisystem 4.1TM . This MSC Thesis dissertation propose changes in the optical systems to increase the transmission capacity across WDM, remote pumping to repeaterless systems and utilization of Raman amplification. It is broached still the conception of a DWDM optical backbone that it is a technique cooperation accord between Eletronorte and Government of Pará State, and the simulations results of these optical backbone. It is done an comparative critical analysis of that with the projects of opticals systems of Tramo Oeste and of the Pará – Maranhão System, relative to the link Marabá – Santa Maria.