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Os sistemas de controle solar auxiliam no controle da radiação solar incidente no envoltório, e, de acordo com a NBR 15220-3, é recomendável seu uso para a zona bioclimática 3, na cidade de Porto Alegre. Assim, com a ação de retrofitting, é possível utilizar os sistemas de controle solar como modo de adaptar o envoltório das edificações ao clima local e aos padrões de consumo atuais. Dessa forma, o retrofitting do envoltório pode contribuir com a redução do consumo energético e a dependência de sistemas de refrigeração e aquecimento mecânico. Logo, o objetivo da dissertação é qualificar e quantificar energeticamente os sistemas de controle solar com vistas à redução do consumo energético nos ambientes construídos. Um estudo de caso foi realizado na cidade de Porto Alegre, onde um edifício foi selecionado perante um conjunto de edificações existentes. Com o auxílio de um método expedito de cálculo energético, foi realizada a avaliação energética do envoltório da edificação atual e do seu retrofitting proposto. A edificação passou de nível energético E para nível A, comprovando o êxito do estudo de retrofitting aplicado. A pesquisa concluiu que, alinhado com o encontrado na revisão da literatura, as edificações com grandes aberturas orientadas para oeste são um equívoco de projeto no clima de Porto Alegre e que as ações de retrofitting são uma alternativa de adaptação ao clima local, tornando os edifícios eficientes energeticamente. / Shading systems help to control the incident solar radiation on the envelope, and, according to NBR 15220-3, its use is recommended for the bioclimatic zone 3, in the city of Porto Alegre. Hence, with retrofitting, it is possible to use shading systems as a way of adapting the building envelope to the local climate and current consumption patterns. Thus, the retrofitting of the envelope can contribute to the reduction of the energy consumption and of the dependence on systems of refrigeration and mechanical heating. Therefore, the objective of this dissertation is to qualify and quantify the energy of shading systems in order to reduce energy consumption in built environments. Thus, a case study was conducted in the city of Porto Alegre, where a building was selected from a set of existing buildings. We performed an energetic evaluation of current envelope of buildings and its proposed retrofitting by using a facilitated method for energy calculation. The buildings moved from energy level E to level A, proving the success of the study on the applied retrofitting. We conclude that, as also shown in literature review; buildings with large openings oriented to the west in Porto Alegre are a design misconception due to the city’s climate. Thus, retrofitting actions are alternative ways to adapt to the local climate so that buildings are energy efficient.

Os sistemas de controle solar auxiliam no controle da radiação solar incidente no envoltório, e, de acordo com a NBR 15220-3, é recomendável seu uso para a zona bioclimática 3, na cidade de Porto Alegre. Assim, com a ação de retrofitting, é possível utilizar os sistemas de controle solar como modo de adaptar o envoltório das edificações ao clima local e aos padrões de consumo atuais. Dessa forma, o retrofitting do envoltório pode contribuir com a redução do consumo energético e a dependência de sistemas de refrigeração e aquecimento mecânico. Logo, o objetivo da dissertação é qualificar e quantificar energeticamente os sistemas de controle solar com vistas à redução do consumo energético nos ambientes construídos. Um estudo de caso foi realizado na cidade de Porto Alegre, onde um edifício foi selecionado perante um conjunto de edificações existentes. Com o auxílio de um método expedito de cálculo energético, foi realizada a avaliação energética do envoltório da edificação atual e do seu retrofitting proposto. A edificação passou de nível energético E para nível A, comprovando o êxito do estudo de retrofitting aplicado. A pesquisa concluiu que, alinhado com o encontrado na revisão da literatura, as edificações com grandes aberturas orientadas para oeste são um equívoco de projeto no clima de Porto Alegre e que as ações de retrofitting são uma alternativa de adaptação ao clima local, tornando os edifícios eficientes energeticamente. / Shading systems help to control the incident solar radiation on the envelope, and, according to NBR 15220-3, its use is recommended for the bioclimatic zone 3, in the city of Porto Alegre. Hence, with retrofitting, it is possible to use shading systems as a way of adapting the building envelope to the local climate and current consumption patterns. Thus, the retrofitting of the envelope can contribute to the reduction of the energy consumption and of the dependence on systems of refrigeration and mechanical heating. Therefore, the objective of this dissertation is to qualify and quantify the energy of shading systems in order to reduce energy consumption in built environments. Thus, a case study was conducted in the city of Porto Alegre, where a building was selected from a set of existing buildings. We performed an energetic evaluation of current envelope of buildings and its proposed retrofitting by using a facilitated method for energy calculation. The buildings moved from energy level E to level A, proving the success of the study on the applied retrofitting. We conclude that, as also shown in literature review; buildings with large openings oriented to the west in Porto Alegre are a design misconception due to the city’s climate. Thus, retrofitting actions are alternative ways to adapt to the local climate so that buildings are energy efficient.

Os sistemas de controle solar auxiliam no controle da radiação solar incidente no envoltório, e, de acordo com a NBR 15220-3, é recomendável seu uso para a zona bioclimática 3, na cidade de Porto Alegre. Assim, com a ação de retrofitting, é possível utilizar os sistemas de controle solar como modo de adaptar o envoltório das edificações ao clima local e aos padrões de consumo atuais. Dessa forma, o retrofitting do envoltório pode contribuir com a redução do consumo energético e a dependência de sistemas de refrigeração e aquecimento mecânico. Logo, o objetivo da dissertação é qualificar e quantificar energeticamente os sistemas de controle solar com vistas à redução do consumo energético nos ambientes construídos. Um estudo de caso foi realizado na cidade de Porto Alegre, onde um edifício foi selecionado perante um conjunto de edificações existentes. Com o auxílio de um método expedito de cálculo energético, foi realizada a avaliação energética do envoltório da edificação atual e do seu retrofitting proposto. A edificação passou de nível energético E para nível A, comprovando o êxito do estudo de retrofitting aplicado. A pesquisa concluiu que, alinhado com o encontrado na revisão da literatura, as edificações com grandes aberturas orientadas para oeste são um equívoco de projeto no clima de Porto Alegre e que as ações de retrofitting são uma alternativa de adaptação ao clima local, tornando os edifícios eficientes energeticamente. / Shading systems help to control the incident solar radiation on the envelope, and, according to NBR 15220-3, its use is recommended for the bioclimatic zone 3, in the city of Porto Alegre. Hence, with retrofitting, it is possible to use shading systems as a way of adapting the building envelope to the local climate and current consumption patterns. Thus, the retrofitting of the envelope can contribute to the reduction of the energy consumption and of the dependence on systems of refrigeration and mechanical heating. Therefore, the objective of this dissertation is to qualify and quantify the energy of shading systems in order to reduce energy consumption in built environments. Thus, a case study was conducted in the city of Porto Alegre, where a building was selected from a set of existing buildings. We performed an energetic evaluation of current envelope of buildings and its proposed retrofitting by using a facilitated method for energy calculation. The buildings moved from energy level E to level A, proving the success of the study on the applied retrofitting. We conclude that, as also shown in literature review; buildings with large openings oriented to the west in Porto Alegre are a design misconception due to the city’s climate. Thus, retrofitting actions are alternative ways to adapt to the local climate so that buildings are energy efficient.

京都大学 / 0048 / 新制・論文博士 / 博士(地球環境学) / 乙第12836号 / 論地環博第9号 / 新制||地環||25(附属図書館) / 31374 / (主査)教授 ショウ ラジブ, 教授 岡﨑 健二, 准教授 古川 愛子 / 学位規則第4条第2項該当 / Doctor of Global Environmental Studies / Kyoto University / DFAM

A obsolescência das Máquinas-Ferramentas (MFs) é um processo natural de envelhecimento neste tipo de equipamento. Esse processo compreende uma série de degradações tecnológicas, os quais se instalam e ocorrem em toda estrutura física de uma MF, independentemente da tecnologia utilizada. As degradações podem, no entanto, ser resultantes de vários fatores, como uso, aplicação, regime de trabalho, dentre outros. Os aspectos tecnológicos ficam mais evidentes quando se analisam as máquinas a Comando Numérico Computadorizado (CNC). Por sua vez, o CNC é um equipamento que apresenta uma evolução constante, mas que muitas vezes não pode ser facilmente incorporado às máquinas já existentes sem um processo de retrofitting anteriormente definido. Um processo de retrofitting pode ser considerado como um processo que permite aplicar incrementos tecnológicos em uma MF. Mais recentemente, diversos estudos têm apresentado tendências que fazem uma ligação entre MFs e sustentabilidade, sem, no entanto, definir ou propor modelos. Estudar os aspectos do comportamento das MFs existentes e poder aplicar recursos das novas tecnologias pode contribuir para melhorar os aspectos de sua produtividade e, por conseguinte, contribuir para uma produção mais sustentável. No entanto, isso deve ser feito a partir de uma metodologia que oriente um processo de tomada de decisão. Dessa forma, este trabalho propõe um método de referência aplicado a retrofitting de máquinas a partir da definição de coeficientes e de índices numéricos cujos resultados atuam como ferramenta orientativa a um processo de tomada de decisão. O método é aplicado a diversos tipos de MFs e os resultados indicam a viabilidade ou não de um retrofitting. / The obsolescence of Machine Tools (MT) may be defined is a natural process of aging in this type of equipment. This process comprises a series of technological degradation, which settles and occurs across the entire and physical structure of a MT, regardless of the technology used. The degradations may, however, be due to several factors such as usage, application, machining process and so on. The technology aspects are more evident when analyzing the machines Computerized Numerical Control (CNC). By the other hand the CNC is an equipment which naturally contributes with a constant evolution, but they often cant be easily incorporated into an existing machine without a procedure for retrofitting previously defined. A process of retrofitting can be defined and considered as a process incorporates technology resulting in increments of technology to a MT. However, the addressing of such process is usually applied without any models or tools within a process of decision making. More recently, several studies have shown trends making a connection between MT and sustainability without, however, defining templates for such process. The studies of all aspects of the behavior of an existing MT, even with its limitations, suggest the resources of new technologies can help to improve in general all aspects of their productivity and therefore contribute to a more sustainable production. However, this must be done from a methodology that guides the process of decision making. This decision process represents a process that results from a technological gain in a MT or not. Thus, this work proposes a reference method applied to retrofitting machines by defining a series coefficients and numerical indices whose results intends to be used as a tool for helping a decision-making process.

A obsolescência das Máquinas-Ferramentas (MFs) é um processo natural de envelhecimento neste tipo de equipamento. Esse processo compreende uma série de degradações tecnológicas, os quais se instalam e ocorrem em toda estrutura física de uma MF, independentemente da tecnologia utilizada. As degradações podem, no entanto, ser resultantes de vários fatores, como uso, aplicação, regime de trabalho, dentre outros. Os aspectos tecnológicos ficam mais evidentes quando se analisam as máquinas a Comando Numérico Computadorizado (CNC). Por sua vez, o CNC é um equipamento que apresenta uma evolução constante, mas que muitas vezes não pode ser facilmente incorporado às máquinas já existentes sem um processo de retrofitting anteriormente definido. Um processo de retrofitting pode ser considerado como um processo que permite aplicar incrementos tecnológicos em uma MF. Mais recentemente, diversos estudos têm apresentado tendências que fazem uma ligação entre MFs e sustentabilidade, sem, no entanto, definir ou propor modelos. Estudar os aspectos do comportamento das MFs existentes e poder aplicar recursos das novas tecnologias pode contribuir para melhorar os aspectos de sua produtividade e, por conseguinte, contribuir para uma produção mais sustentável. No entanto, isso deve ser feito a partir de uma metodologia que oriente um processo de tomada de decisão. Dessa forma, este trabalho propõe um método de referência aplicado a retrofitting de máquinas a partir da definição de coeficientes e de índices numéricos cujos resultados atuam como ferramenta orientativa a um processo de tomada de decisão. O método é aplicado a diversos tipos de MFs e os resultados indicam a viabilidade ou não de um retrofitting. / The obsolescence of Machine Tools (MT) may be defined is a natural process of aging in this type of equipment. This process comprises a series of technological degradation, which settles and occurs across the entire and physical structure of a MT, regardless of the technology used. The degradations may, however, be due to several factors such as usage, application, machining process and so on. The technology aspects are more evident when analyzing the machines Computerized Numerical Control (CNC). By the other hand the CNC is an equipment which naturally contributes with a constant evolution, but they often cant be easily incorporated into an existing machine without a procedure for retrofitting previously defined. A process of retrofitting can be defined and considered as a process incorporates technology resulting in increments of technology to a MT. However, the addressing of such process is usually applied without any models or tools within a process of decision making. More recently, several studies have shown trends making a connection between MT and sustainability without, however, defining templates for such process. The studies of all aspects of the behavior of an existing MT, even with its limitations, suggest the resources of new technologies can help to improve in general all aspects of their productivity and therefore contribute to a more sustainable production. However, this must be done from a methodology that guides the process of decision making. This decision process represents a process that results from a technological gain in a MT or not. Thus, this work proposes a reference method applied to retrofitting machines by defining a series coefficients and numerical indices whose results intends to be used as a tool for helping a decision-making process.

O trabalho tem como objetivo abordar e investigar a viabilidade técnica e econômica da proposta de substituição de um motor de corrente continua, por um motor síncrono com imãs permanentes. O passo inicial foi a análise de dados referentes à manutenção preventiva do motor em operação comparado ao motor de indução e o resultado foi que se teria grande vantagens. Foi observado que o mercado oferecia uma solução inovadora, que mudou a trajetória dos estudos. Esta solução é o motor síncrono de imã permanentes, que é um motor brushless de corrente alternada, com dimensões reduzidas para a mesma potência de um motor indução trifásico. As perdas por efeito Joule no rotor que praticamente são as maiores, neste caso são desprezíveis, pois o rotor é equipado internamente com imãs de Terras Raras, o Neodímio Ferro Boro de alta energia, que desta forma minimizam também a temperatura no motor aumentando sua vida útil. Além disso, para aplicações onde se tem a necessidade de controle de torque com velocidades baixas é a melhor solução. Estas e outras qualidades fizeram a diferença na escolha deste motor para a aplicação, onde é necessário o controle de torque com a velocidade baixa. Neste trabalho se descreve todas as etapas do retrofiting, incluindo as comparações do sistema atual com duas propostas, através de simulações no software MATLAB, que demonstraram que as expectativas iniciais foram alcançadas, identificando o motor síncrono de imãs permanentes mais indicado nos dias de hoje para a substituição. / The work had as objective approach and investigate the technical and economic viability of the proposed replacement of a DC motor, by a permanent magnets synchronous motor. The initial step was the analysis of data on preventive maintenance of the motor in operation compared to the induction motor and the result was that it would have great advantages. It was observed that the market offered an innovative solution, which changed the course of the studies. This solution is permanent magnet synchronous motor, which is a brushless AC motor with reduced dimensions at the same power of a three phase induction motor. The Joule losses in the rotor which practically are the biggest. this case are not important, because the rotor is fitted internally with Rare Earths Magnets Neodymium Iron Boron the high energy, which thus also minimize the temperature in the motor increasing its lifetime. Also, for application where there is the need to control torque at low speeds is the best solution. These and other qualities made the difference in the choice of this motor to the application, where it is necessary to control torque with low speed. We describe all stages of Retrofitting, including comparisons of the current system with two proposals, through simulations in MATLAB, which have shown that initial expectations were met, identifying the permanent magnet synchronous motor best suited these days for the replacement.