Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T15:13:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 226189.pdf: 83354526 bytes, checksum: 4f7bdf3741e6ad97686158678152ea9b (MD5) / Dentro do universo de máquinas elétricas girantes, a máquina assíncrona trifásica é a mais amplamente empregada nos acionamentos industriais. São empregadas tanto nas aplicações com velocidade e torque constante como nas aplicações em que são exigidas variações de velocidade. A máquina de indução trifásica duplamente alimentada sem escovas apresenta-se como uma alternativa para as aplicações que requerem um ajuste de velocidade, porque apresenta maior flexibilidade no controle com o conversor de potência reduzida. Para grandes potências esta redução do conversor proporciona uma drástica redução no custo do conjunto motor/conversor, tornando esta alternativa bastante atraente. O presente trabalho mostra o estado atual da arte com relação à máquina assíncrona trifásica sem escovas. A máquina é estudada do ponto de vista de projeto, modelagem e análise de performance. A modelagem é feita para o regime permanente através do circuito equivalente, que quando resolvido proporciona a análise da performance em regime permanente da máquina. No regime dinâmico são utilizadas as matrizes de transformação das variáveis do sistema de referência da máquina para o sistema de referência arbitrário, permitindo desta maneira uma completa análise da dinâmica da máquina. Do modelo dinâmico resultam as equações de espaço de estado que podem ser usadas para se fazer o controle da máquina. Uma análise das excitações eletromagnéticas geradas no entreferro, e suas influências na vibração da estrutura do pacote de chapas da máquina é desenvolvida no trabalho. A análise da vibração é importante porque a máquina assíncrona trifásica duplamente alimentada sem escovas compartilha dois enrolamentos capazes de gerar excitações eletromagnéticas intensas no entreferro, cujas respostas devem ser minimizadas. O foco principal do estudo é mostrar a viabilidade de uso desta máquina em aplicações que exigem regulação de velocidade, como a geração de energia elétrica através de turbinas eólicas e aplicações industriais onde requer baixas velocidades, porém com partida de alta inércia. No trabalho é dedicado um capítulo para as regras básicas de projeto, com o objetivo de orientar o projetista na fase do projeto garantindo o bom desempenho da máquina. É feita também a análise de algumas aplicações, onde é mostrada a viabilidade de uso da máquina sem escovas, com a vantagem de apresentar menos manutenção devido ao fato de não necessitar de escovas. In the universe of the electric machines, the three phase asynchronous machines are widely used on the industrial drives. They are used when constant torque and constant speed are required as well as when speed and torque control are employed. The brushless double fed three phase asynchronous machine is a good alternative for variable speed application because it presents a high control flexibility reduced power converters. For large output power, the converter power reduction provides a drastic cost reduction of the set (motor and converter), what becomes this solution a good pay back. The present job shows the state of the art related to brushless double fed three phase asynchronous machines. The machine is studied from the point of view of the project, modeling and performance analysis. The modeling for the steady state condition is made by the equivalent circuit, and when it is adequately solved it provides the steady state behavior of the machine. For the dynamic condition, the transformation of the machine variables to the arbitrary reference system is made through the transformation matrix. With this model is possible to perform the dynamic analysis of the machine. From the dynamic model the space state equations are obtained to make the machine control strategy. An analysis of the electromagnetic excitation produced in the air gap, and its influences on the vibration of the lamination core structure is developed in this work. The vibration analysis is important for the brushless double fed three phase asynchronous machine because it shares two three phase winding, that can generate strong electromagnetic excitation and whose vibration responses must be minimized. The main focus of this work is to show the viability of the brushless double fed three phase asynchronous machine in the application which speed and torque regulation are required, as such wind power generation, and industrial application with low speed and high inertia. A chapter is dedicated to basic project rules, as a guide line for the machine designer to guarantee a good machine performance. Some application analysis are made, and they show the viability of the brushless double fed three phase asynchronous machine due to the fact it does not need brushes and consequently, less maintenance.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T14:52:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 233094.pdf: 1543562 bytes, checksum: a6d20be229dc45bb4dc0133c9a78c76e (MD5) / O objetivo deste trabalho é a otimização do custo de seções transversais de concreto armado, utilizando um algoritmo de programação matemática. Como aplicação, serão otimizadas as seções transversais da viga principal de uma ponte rodoviária, considerando apenas o momento fletor. A otimização deve buscar o menor custo, considerando as dimensões das peças, disposições construtivas, resistência dos materiais e esforços solicitantes. Além de respeitar as restrições impostas por normas, processos de fabricação, transporte e montagem. Foram desenvolvidos algoritmos para dimensionamento de seções transversais em concreto armado de geometria retangular, circular e seção "T", com carregamento axial e flexão em torno de um eixo. Também foram desenvolvidos códigos computacionais para geração das linhas de influência e envoltória de esforços para uma viga principal de pontes rodoviárias com a superestrutura em viga contínua. As linhas de influência são obtidas através de uma seqüência de soluções e pós-processamento da estrutura com carregamento unitário, utilizando elementos finitos com elementos de viga 2D. Para otimizar as seções, adotou-se o Método da Penalidade Exterior pela facilidade de implementação em problemas não lineares, como é o caso de uma seção de concreto armado. The aim of this dissertation is the optimization of the cross section in reinforced concrete beams employing mathematical programming algorithms. As an application, one will optimize the cross section of the main beam of a bridge, considering bending moment only. The optimization process aims at finding the smallest material cost, by considering the structures dimension, layout, strength of the materials and the applied loads. Besides, it must be in accordance with the design norms, fabrication process, transportation limitations and building procedures. Algorithms for dimensionality of cross section of reinforced concrete to rectangular, circle and "T" section, with axial and bending loading, were developed. Also, was implemented, computational code for influence lines and involved generation of loading for a main beam of a bridge with the superstructure in continuous beam. The influence lines are obtained through of sequential solutions and pos-processing of structure under unit loading, employing finite elements with 2D element beam. To optimization of sections, Method of External Penalty was employing by facilities of implement for nonlinear problems, like is the case of cross section of reinforced concrete.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2013-07-16T00:12:22Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Este trabalho apresenta uma generalização na arte de associar as bobinas dos enrolamentos das máquinas elétricas, ampliando as possibilidades de formação dos caminhos paralelos de corrente para a criação dos pólos magnéticos. O fundamento trata sobre a formação de uma onda de Ampère-condutores para originar a FMM e os respectivos pólos magnéticos nos enrolamentos, a partir de ondas de tensão elétrica com amplitudes menores. O trabalho é validado experimentalmente através de protótipos com os enrolamentos propostos, testes e análises comparativas com as máquinas convencionais. Criou-se uma solução para os problemas relativos ao sistema de isolamento dos Motores de Indução alimentados por Inversores de Freqüência. Esta solução foi validada experimentalmente e consiste de motores com enrolamentos generalizados associados com conversores estáticos de freqüência com múltiplas unidades inversoras. Melhorias adicionais como a "Eliminação ou Redução das Tensões de Modo Comum", "Redução dos Componentes Harmônicos nos Enrolamentos Espargidos" e "Melhoria no Método de Partida com Enrolamento Dividido (Part Winding)" são também apresentados.

O estudo de traÃado para obras lineares apresenta-se como um tema de suma importÃncia nas fases de concepÃÃo e definiÃÃo das diretrizes a serem estudadas para elaboraÃÃo de projetos de infraestrutura de transportes. A definiÃÃo do traÃado de uma via deve ser feita observando o resultado do estudo das alternativas de traÃado e a comparaÃÃo entre elas, matematicamente existem infinitas possibilidades de alternativas de traÃado entre pontos sucessivos o que dificulta a escolha de uma Ãnica soluÃÃo. A dificuldade em se definir critÃrios e parÃmetros objetivos para determinaÃÃo de uma Ãrea de estudo e consequentemente a melhor alternativa de traÃado motivou o estudo apresentado. As anÃlises de traÃado atuais se limitam a diretrizes prÃ-estabelecidas em um nÃmero reduzido, o que pode induzir a escolhas de traÃados que conduzam a custos mais elevados e Ãs condiÃÃes de operaÃÃo e manutenÃÃo indesejadas para a futura via. PropÃe-se um mÃtodo de definiÃÃo da melhor faixa para estudo de traÃado para obras de infraestrutura de transporte tomando como base dados topogrÃficos, considerando custos de implantaÃÃo e de operaÃÃo. O mÃtodo sugerido consiste na varredura tridimensional da regiÃo onde se insere a obra em estudo, apontando as melhores faixas para desenvolvimento do projeto baseando-se na topografia, considerando caracterÃsticas geomÃtricas do projeto, Ãreas de restriÃÃo, custos de implantaÃÃo e de operaÃÃo. O mÃtodo de seleÃÃo proposto foi aplicado em uma variante ferroviÃria de oito quilÃmetros, onde foram analisadas 729 alternativas e definida a melhor faixa para o estudo de traÃado. Os resultados foram comparados ao projeto executivo e feitas as mesmas consideraÃÃes utilizadas no projeto o que demonstraram a viabilidade da metodologia. / The study of horizontal alignment for linear works presented is an issue of paramount importance in the design and definition of the guidelines to be studied for the preparation of transport infrastructure projects. Setting the tracing of a track must be made observing the result of the study of alignment alternatives and comparing them, mathematically there is infinite possibilities for alignment alternatives between successive points making it difficult to choose a single solution. The difficulty in defining criteria and objective parameters for determining an area of study and therefore the best alternative route led the study presented. The current trace analysis is limited to pre-set guidelines on a limited number, which can induce choices paths leading unwanted higher costs and operating and maintenance conditions for future route. It is proposed a better range setting method for the study of horizontal alignment for transport infrastructure projects based on topographic data considering deploying and operating costs. The suggested method is the three-dimensional scan of the region which includes the work under study, pointing out the best tracks for development based on the topography design, considering geometric characteristics of the project, restriction areas, deployment and operating costs. The proposed selection method was applied in a railway variant of eight kilometers, where 729 alternatives were analyzed and then set the best track for the study of horizontal alignment. The results were compared to the executive project and the same considerations used in the project were made which demonstrated the feasibility of the methodology.

Made available in DSpace on 2016-08-17T14:52:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Reginaldo Isaias Braga.pdf: 1510667 bytes, checksum: 681b1cdce694568db4239625f302fc05 (MD5) Previous issue date: 2004-07-02 / This thesis deals with implementation of a railway control interlocking simulator whose functional requirements can be adaptive, that is, modified, complemented or same redefined, through an approach based on Finite State Machines. Depending on its requirements, a controller of rail traffic can assume simple or critics characteristics in terms of safety or fault tolerance. The modeling based on the Finite State Machine approach provides the conditions for the adaptability of some functional requirements. This characteristic is emphasized better when we used automated tools of definition of state machines, which allow the easy integration with the remaining of the software application. A detailed discussion about safety's considerations in design of mission and safety critical systems is presented. Emphasis is given in the subjects related to the safety software. A methodology and tool (SpecTRM-RL) that implements it, derived of recent researches in safety software, is shown. These considerations are fundamental in the design and requirements analysis in railway s interlocking control systems. These kinds of systems can be classified as mission and safety critical and they are progressively migrating for relay based controllers to microprocessor-based controllers where in the whole or partly safety's requirements are implemented by software. Fault tolerance techniques either in software or hardware are fundamental in the context of this work. A selection of the most usual in systems that demand high reliability was detailed with the goal of emphasizing its potential application in the case study of a railway control-interlocking simulator. / Este trabalho trata da implementação de um simulador de controle de tráfego ferroviário cujos requisitos funcionais possam ser adaptáveis, isto é, modificados, complementados ou mesmo redefinidos, através de uma abordagem baseada em máquinas de estado finitas. Dependendo de seus requisitos, um controlador de tráfego ferroviário pode assumir características simples ou críticas em termos de segurança ou tolerância a falhas. A modelagem baseada na abordagem de máquinas de estado provê as condições para a adaptabilidade de alguns requisitos funcionais. Esta característica é melhor enfatizada quando usamos ferramentas automatizadas de definição de máquinas de estado, que permitem a fácil integração com o restante da aplicação. É apresentada uma discussão detalhada sobre as considerações de segurança que devem ser seguidas em um projeto de missão e segurança crítica, onde é dada ênfase nas questões relacionadas à segurança do software. Uma metodologia e ferramenta (SpecTRM-RL) que a implementa, derivada de pesquisas recentes em software de segurança é mostrada. Estas considerações desempenham um papel fundamental no projeto e análise de requisitos em sistemas de controle metroferroviários. Por serem estes classificados como de missão e segurança críticas e principalmente por estarem migrando gradativamente de dispositivos com lógica de controle baseada em relês para controladores microprocessados onde no todo ou em parte os requisitos de segurança são implementados por software. Também de fundamental importância no contexto deste trabalho são as técnicas de tolerância a falha tanto em hardware como em software. Uma seleção das mais usuais em sistemas que demandam elevada confiabilidade foi detalhada com objetivo de enfatizar a aplicabilidade no estudo de caso de um simulador de intertravamento ferroviário.

Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2015-01-27T18:33:19Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_PesagemMovimentoCaracterizacao.pdf: 5817774 bytes, checksum: bffe4c7106d0747f52959b54504702a0 (MD5) / Rejected by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br), reason: on 2015-01-29T18:13:44Z (GMT) / Submitted by Edisangela Bastos (edisangela@ufpa.br) on 2015-01-30T17:50:00Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_PesagemMovimentoCaracterizacao.pdf: 5817774 bytes, checksum: bffe4c7106d0747f52959b54504702a0 (MD5) / Approved for entry into archive by Albirene Aires (albireneufpa@gmail.com) on 2015-02-02T12:06:43Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_PesagemMovimentoCaracterizacao.pdf: 5817774 bytes, checksum: bffe4c7106d0747f52959b54504702a0 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-02-02T12:06:43Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22974 bytes, checksum: 99c771d9f0b9c46790009b9874d49253 (MD5) Dissertacao_PesagemMovimentoCaracterizacao.pdf: 5817774 bytes, checksum: bffe4c7106d0747f52959b54504702a0 (MD5) Previous issue date: 2014 / Nesta dissertação é apresentado o desenvolvimento de algoritmos para aplicação do método Bridge-Weigh In Motion (B-WIM) para a pesagem em movimento de trens e para a caracterização do tráfego ferroviário, permitindo-se obter informações sobre a velocidade de passagem dos trens, número e espaçamento entre eixos. Os sistemas B-WIM a partir de uma simples instrumentação permitem determinar as cargas por eixo de veículos em movimento, eliminando o efeito dinâmico. Foram implementados os algoritmos para a determinação dos valores referentes a geometria do trem e das cargas, que foi validado a partir de um exemplo teórico, onde se simulou a passagem de um trem de características conhecidas sobre a ponte e as cargas por eixos foram determinadas com 100% de exatidão. Além disso, foi feito um exemplo numérico em elementos finitos, de um viaduto em concreto armado para aplicação do método, onde foi feita a determinação das cargas por eixo para diferentes velocidades de passagem do trem. A fim de reduzir o tempo de processamento nas análises do exemplo numérico, foi desenvolvido um algoritmo para a geração de cargas nodais no modelo numérico que reduziram o tempo de processamento em até 96% quando comparado com a análise de múltiplos passos (“Multi-Step”), que simula automaticamente a passagem do trem sobre a estrutura. Finalmente, o método foi testado em um caso real a partir de monitorações realizadas em um viaduto de concreto armado da Estrada de Ferro Carajás. Apesar de não ter sido possível a determinação das cargas por eixo da locomotiva, foi possível medir precisamente o peso bruto total da locomotiva quando se utilizou o modelo constitutivo de Collins & Mitchell (1991) para o concreto. / This Master’s Thesis presents the development of algorithms for application of Bridge- Weigh In Motion (B-WIM) for weighing moving trains and method for the characterization of rail traffic, allowing up to obtain information about the speed of passage of trains , number and axle spacing. The B-WIM systems from a simple instrumentation for determining the axle loads of moving vehicles, eliminating the dynamic effect. The algorithms for determining the values related the geometry of the train and axle loads were implemented, which was validated from a theoretical example, where we simulated the passage of a train of known characteristics over the bridge and axle loads were determined 100% accuracy. In addition, a numerical example was done in finite element method, of a reinforced concrete viaduct for application of the method, where was determine axle loads for different speeds of train passage. In order to reduce the processing time of the analysis in the numerical example, an algorithm for generating the numerical model nodal loads was implemented that have reduced processing time by 96% compared to the analysis of multi-step, which automatically simulates the passage of the train over the structure. Finally, the method was tested on a real case from monitoring tests realized on a reinforced concrete viaduct in the Carajás Railroad. Although it was not possible to determine the axle load locomotive, it was possible to measure accurately the gross weight of the locomotive when using the constitutive model of Collins and Mitchell (1991) for concrete.

[pt] Na indústria da construção, conhecida por sua natureza dinâmica e caótica, muitas vezes há acidentes de trabalho. Os métodos de planejamento existentes que abordam incertezas, no entanto, frequentemente ignoram as variáveis de segurança, e a literatura relevante é escassa. Este estudo introduz um novo método de planejamento de obras focado na influência de ocorrências de segurança na duração do projeto, especificamente em projetos de construção de usinas de energia. A principal hipótese é que eventos de segurança durante a construção afetam significativamente a duração do projeto, levando a cronogramas deficientes quando não considerados no processo de planejamento. Utilizando a teoria de processos estocásticos, particularmente o processo de quase-nascimento e morte, o estudo explora como os estados de segurança influenciam os estados de atraso. Modelos de redes neurais complementam o modelo estocástico para previsão de séries temporais bivariadas derivadas dos estados estocásticos. Dados reais de projetos demonstram que os eventos de segurança, supondo eventos de atraso planejados, são mais do que o dobro do valor dos estados de atraso. A aplicação do modelo estocástico a um projeto real com um atraso planejado de 8 dias indica um estado de segurança mais provável de 19. Os modelos de memória de curto prazo de longo prazo superam os métodos estatísticos na previsão de séries temporais bivariadas, com uma métrica de estimação quadrática média raiz significativamente menor. A abordagem de planejamento de construção híbrida proposta mostra-se adequada para as fases de pré-construção e construção, oferecendo melhores indicadores de tomada de decisão e apoiando a gestão de segurança reativa. / [en] The construction industry, known for its dynamic and chaotic nature, often experiences work accidents. Existing planning methods addressing uncertainties, however, frequently overlook safety variables, and the relevant literature is scarce. This study introduces a novel construction planning method focused on investigating the impact of safety incidents on project duration, specifically in energy infrastructure construction projects. The main hypothesis is that safety events during construction significantly affect project duration, leading to deficient schedules when not considered in the planning process. Utilizing stochastic process theory, particularly the quasi birth and death process, the study explores how safety states influence delay states. Neural network models complement the stochastic model for forecasting bivariate time series derived from safety and delay stochastic states. Real-life project data demonstrates that safety events, assuming planned delay events, are over double the delay states value. Applying the stochastic model to a real project with a planned 8-day delay indicates a most probable safety state of 19. Long short-term memory models outperform statistical methods in bivariate time series forecasting, with a significantly smaller root mean square estimation metric. The proposed hybrid construction planning approach proves suitable for both pre-construction and construction phases, offering improved decision-making indicators and supporting reactive safety management.