Orientador: Carlos Alberto Mariotoni / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-18T13:01:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SantosJunior_JoubertRodriguesdos_M.pdf: 1721866 bytes, checksum: cf2e393c88c57023c89b2c8d0199f0c8 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Este trabalho pretende proporcionar uma visão aplicada à Segurança no trabalho em Sistemas Elétricos Industriais na Região Metropolitana de Campinas. A segunda maior causa de acidente de trabalho no Brasil é com eletricidade, proporcionando um custo muito alto para país, sabendo disto o Ministério do Trabalho revisou a Norma Regulamentadora de número 10 que fala sobre Segurança em Instalações e Serviços em Eletricidade. Através de pesquisa em campo e formulário enviado às industrias foi possível traçar um perfil das condições das instalações elétricas visando a Norma Regulamentadora de número 10 do Ministério do Trabalho - NR10. Foi possível detectar as não conformidades mais comuns nas instalações elétricas, além de um comparativo do nível de adequação das indústrias com a NR-10. O estudo indica um alto índice de risco de acidente elétrico, devido ao descaso e, principalmente, à não utilização das boas práticas de manutenção. Os nomes das industrias avaliadas não são citadas no texto mantendo-se o sigilo, porém, foram autorizados a divulgação dos resultados / Abstract: This paper intends to provide a vision applied to the Safty at work in Industrial Electrical systems in the Metropolitan Region of Campinas. The second bigger cause of industrial accident in Brazil is with electricity, providing a high cost for the country, regarding this the Ministry of Work revised NR-10 that is about Safty in Installations and Services in Electricity. Through field research and form sent to the industries, it was possible to trace a profile of the conditions of the electric installations aiming at NR-10 of the Ministry of Work - NR10. It was possible to detect the non-conformities more common in the electric installations, beyond a comparative degree of the level of adequacy of the industries with the NR-10. The study indicates a high index of risk of electric accident, due to the disregard and, mainly, to the non use of the good practical of maintenance. The names of the evaluated industries are not mentioned in the text having remained itself the secrecy, however, the revelation of the results had been authorized / Mestrado / Recursos Hidricos / Mestre em Engenharia Civil

Este trabalho apresenta uma metodologia computacional para coordenação automática de dispositivos de proteção contra sobrecorrente em sistemas elétricos industriais radiais, tendo como principais vantagens a exatidão nos cálculos dos ajustes e a proposição automática de soluções para eventuais problemas de coordenação, sempre que possível. A metodologia é utilizada tanto para proteção individual contra sobrecorrente dos equipamentos quanto para coordenação dos dispositivos de proteção do sistema. É feito um estudo detalhado dos requisitos de proteção de sobrecorrente dos equipamentos empregados em sistemas elétricos industriais, como motor, cabo e transformador, bem como dos dispositivos mais utilizados, fusível e disjuntor de baixa tensão, com ênfase para a proteção por meio de relés digitais de sobrecorrente. O método é usado para o desenvolvimento de uma ferramenta computacional. Há uma exposição dos algoritmos utilizados para busca e cálculo dos ajustes dos dispositivos de cada equipamento. Por fim é realizado um teste da ferramenta com dois exemplos de sistemas elétricos industriais, mostrando que o mesmo apresenta bom desempenho quanto à exatidão no cálculo dos ajustes e na redução do tempo despendido em estudos de coordenação da proteção e seletividade. / This work presents a computational methodology for automatic overcurrent coordination of protection devices in radial industrial electrical systems, which main advantages are the accuracy in the devices\' settings calculation and the automatic proposition of solutions to coordination problems, whenever it is possible. The methodology is used both for equipment individual overcurrent protection and for protection devices coordination. A detailed study of the overcurrent protection requirements of the equipments used in industrial electrical systems, such as motor, cable and transformer is carried out, as well as of the most used protection devices, fuses and low voltage circuit breaker, with emphasis on the protection by means of overcurrent digital relays. The method is used to develop a computational tool. There is an explanation of the search and settings calculation algorithms applied to the devices of each equipment. Finally, two examples of industrial electrical systems are used to assess the performance of the proposed methodology. It is shown that it presents good performance on the accuracy in the calculation of the devices settings and on amount of time spent on protection coordination and selectivity studies.

Este trabalho apresenta uma metodologia para a alocação de fontes de reativos em sistemas de energia elétrica. A metodologia é baseada no multiplicador de Lagrange, o qual indica a sensibilidade entre a função objetivo perdas de potência ativa na transmissão, e as restrições injeções de potência reativa. Os multiplicadores de Lagrange são obtidos impondo-se as condições de estacionaridade à função Lagrangeana Aumentada, a qual é associada ao problema de Fluxo de Carga Ótimo. A metodologia é comparada com o método Simplex e com o sistema original. Testes foram realizados com os sistemas AEP14 e AEP30 que mostraram a eficiência da metodologia. / This work presents a methodology for the allocation of reactive sources in electrical power systems. The methodology is based on Lagrange\'s multiplier that points out the sensibility between the objective function - transmission active power loss and the constraints reactive power injections. The Lagrange\'s multipliers are obtained by imposing the conditions of stationarity at Augmented Lagrangeana function, that is connected to the Optimal Load Flow problem. The methodology is compared with the Simplex method and the original system. Tests were canied out with AEP14 and AEP30 systems, that showed the efficiency of the methodology.

Com o aumento do uso de sistemas elétricos, eletrônicos e programáveis em aplicações de diversos domínios, tais como entretenimento, realização de transações financeiras, distribuição de energia elétrica, controle de processos industriais e sinalização e controle em transporte de passageiros e carga, é essencial que as políticas de manutenção utilizadas sejam capazes de minimizar os custos associados a eventuais falhas que afetem negativamente os serviços providos. Ao longo das últimas décadas, foi sedimentada a tendência de que a adoção de técnicas de manutenção preditiva representa uma das abordagens mais viáveis e promissoras para que falhas de sistemas utilizados em diversas aplicações possam ser detectadas antes de elas efetivamente ocorrerem. Considerando-se que uma parcela significativa dos estudos recentes na área de manutenção preditiva de sistemas apresenta como limitação o custo elevado para se instalar uma infraestrutura específica para realizar a coleta de dados que serão usados para dar suporte à predição das falhas futuras de um sistema, o modelo proposto no presente estudo visa permitir que os índices de dependabilidade e as falhas futuras de sistemas elétricos, eletrônicos e programáveis sejam estimados utilizando-se dados já disponíveis de falhas e manutenções passadas. Para tanto, foram empregadas técnicas como processos estocásticos, filtragem Kalman e modelos de incorporação de dados de histórico preconizados no padrão internacional RIAC-HDBK-217Plus. Como principal conclusão do presente trabalho, é possível ressaltar que foi possível atingir, com o modelo proposto, o objetivo de suporte à manutenção preditiva de sistemas elétricos, eletrônicos e programáveis a partir do uso de dados preexistentes de histórico operacional; no entanto, foram constatadas limitações no grau de utilização prática do modelo em situações nas quais a quantidade dos dados de histórico disponíveis para consulta é pequena. / With the increased use of electrical, electronic and programmable systems in various application fields such as entertainment, financial transactions, power distribution, industrial process control and signaling and control of transportation modes, it is essential for the maintenance policies used in those systems to be able to minimize the costs of any faults that may adversely affect the services provided. Over the past decades, the use of predictive maintenance techniques has shown to be a viable and promising approach to detect faults before they actually occur in systems used in different application fields. Considering that a significant part of the recent scientific research in the area of predictive maintenance usually demands high-cost infrastructure to be installed to support the acquisition of all the data that will be used to calculate the prediction of future faults of a system, the model proposed within this study was designed to allow both dependability levels and future faults of electrical, electronic and programmable systems to be estimated using past faults and maintenance data that may already be available. For this purpose, techniques such as stochastic processes, Kalman filtering and models prescribed within the international standard RIAC-HDBK-217Plus to incorporate history data to dependability calculation were used. As the main conclusion of this study, it is possible to highlight that the main objective of the model proposed, related to its ability to support predictive maintenance of electrical, electronic and programmable systems through the use of pre-existing operating history data, has been reached; nevertheless, limitation of practical use of the model was verified in situations in which not enough operating data is available.

Este trabalho apresenta uma metodologia computacional para coordenação automática de dispositivos de proteção contra sobrecorrente em sistemas elétricos industriais radiais, tendo como principais vantagens a exatidão nos cálculos dos ajustes e a proposição automática de soluções para eventuais problemas de coordenação, sempre que possível. A metodologia é utilizada tanto para proteção individual contra sobrecorrente dos equipamentos quanto para coordenação dos dispositivos de proteção do sistema. É feito um estudo detalhado dos requisitos de proteção de sobrecorrente dos equipamentos empregados em sistemas elétricos industriais, como motor, cabo e transformador, bem como dos dispositivos mais utilizados, fusível e disjuntor de baixa tensão, com ênfase para a proteção por meio de relés digitais de sobrecorrente. O método é usado para o desenvolvimento de uma ferramenta computacional. Há uma exposição dos algoritmos utilizados para busca e cálculo dos ajustes dos dispositivos de cada equipamento. Por fim é realizado um teste da ferramenta com dois exemplos de sistemas elétricos industriais, mostrando que o mesmo apresenta bom desempenho quanto à exatidão no cálculo dos ajustes e na redução do tempo despendido em estudos de coordenação da proteção e seletividade. / This work presents a computational methodology for automatic overcurrent coordination of protection devices in radial industrial electrical systems, which main advantages are the accuracy in the devices\' settings calculation and the automatic proposition of solutions to coordination problems, whenever it is possible. The methodology is used both for equipment individual overcurrent protection and for protection devices coordination. A detailed study of the overcurrent protection requirements of the equipments used in industrial electrical systems, such as motor, cable and transformer is carried out, as well as of the most used protection devices, fuses and low voltage circuit breaker, with emphasis on the protection by means of overcurrent digital relays. The method is used to develop a computational tool. There is an explanation of the search and settings calculation algorithms applied to the devices of each equipment. Finally, two examples of industrial electrical systems are used to assess the performance of the proposed methodology. It is shown that it presents good performance on the accuracy in the calculation of the devices settings and on amount of time spent on protection coordination and selectivity studies.

Submitted by JÚLIO HEBER SILVA (julioheber@yahoo.com.br) on 2017-07-21T17:52:36Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Tiago Henrique Vivas e Silva - 2017.pdf: 5148275 bytes, checksum: 451ab8d12dacefd5609d711aa1677179 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-07-24T11:16:07Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Tiago Henrique Vivas e Silva - 2017.pdf: 5148275 bytes, checksum: 451ab8d12dacefd5609d711aa1677179 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-24T11:16:08Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Tiago Henrique Vivas e Silva - 2017.pdf: 5148275 bytes, checksum: 451ab8d12dacefd5609d711aa1677179 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-05-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This work have its main theme on the maintenance in Power Transformers in energy substations. Power Transformers have great importance in power transmission and distribution systems. In addition to being essential to perform the transformation between diferent levels of electrical voltage from generation to consumption, the cost of these equipments represents a considerable part of the investment in the system. A failure in a transformer can compromise the supply of electricity to an entire region of the city, which represents a lack of billing and fines to the power distribution company, as well as the repair costs of the equipment that failed. In this dissertation one of the main techniques used to diagnose power transformers using the Dissolved Gas Analysis (DGA) are discussed, as well as the use of Fuzzy Logic in conjunction with the diferente analysis techniques. The differential of this work is the development of a computational tool that allows the grafical visualization of diagnosis evolution for each equipment over time and provides a final result by a flowchart that considers all diagnosis of the traditional techniques approached with application of Fuzzy Logic. The result obtained is the development of a software that implements the proposed methodology and graphically presents the diagnostics of each equipment present in the company’s database. The software allows the analysis of the current operational state of the equipment and his evolution over time, subsidizing the decision of the maintenance professional regarding maintenance in the equipment. / Este trabalho tem como tema central o planejamento da manutenção em transformadores de potência em subestações. Os transformadores de potência têm uma grande importância nos sistemas de transmissão e distribuição de energia elétrica. Além de serem essenciais para efetuar a transformação entre os diferentes níveis de tensão elétrica ao longo do sistema desde a geração até o consumo, o valor destes equipamentos representa uma parcela considerável do investimento das concessionárias no sistema. Uma falha em um transformador de potência pode comprometer o fornecimento de energia elétrica para uma região inteira da cidade, o que representa falta de faturamento e multas para a concessionária, além dos próprios custos de reparação do equipamento que falhou. Nesta dissertação é abordada uma das principais técnicas utilizadas para diagnósticos de transformadores de potência: a Análise de Gases Dissolvidos (AGD), bem como a utilização da lógica Fuzzy em conjunto com os diferentes métodos de análise desta técnica. O diferencial deste trabalho está no desenvolvimento de uma ferramenta computacional que permite a visualização gráfica da evolução do diagnóstico de cada equipamento ao longo do tempo e fornece um resultado final através de um fluxograma que considera os diagnósticos de todas as técnicas tradicionais abordadas com a aplicação da lógica Fuzzy. O resultado obtido é o desenvolvimento de um software que implementa a metodologia proposta e apresenta, de forma gráfica, os diagnósticos de cada equipamento presente no banco de dados da empresa. O software permite a análise do atual estado operacional do equipamento e a evolução deste diagnóstico ao longo do tempo, subsidiando a tomada de decisão do profissional da manutenção quanto às manutenções no equipamento.

As empresas concessionárias de energia elétrica convivem com elevados custos de manutenção em suas redes de distribuição de energia elétrica; em particular um dos motivos está ligado a preço e durabilidade de cruzetas de madeira, seja na sua instalação inicial, seja na sua troca que pode ocorrer freqüentemente, havendo a necessidade de utilização de madeiras nobres em princípios as quais, além do preço, sofrem restrições ambientais em seus usos. Este trabalho visa à análise destas vigas de madeira, do ponto de vista de ensaios mecânicos e suas simulações computacionais, com base em madeiras com menores restrições ambientais, submetidas ou não a impregnação com resina poliuretana derivada do óleo de mamona. É apresentado, também, um texto para o auxílio de futuros leitores e usuários na aplicação do software ANSYS. / The power supply dealership companies live together with high maintenance costs on electrical systems, in private one of reasons is linked to the cost and durability of wood crossarms, either in its initial installation, either in its exchange that can occur frequently, having the necessity of noble wood use in principles which, beyond the price, suffer enviromental restrictions in its uses. This work aims at to the analysis of these beams wooden, of the point of view of mechanical tests and its computational simulation, on the basis of wood with lesser enviromental restrictions, submitted or not to the impregnation with castor-oil polyurethane resin. It is presented, also, a text for the aid of reading and using futures in the application of software ANSYS.

Ao final desta pesquisa deseja-se que haja uma metodologia eficiente, cuja finalidade será auxiliar o usuário na transformação de modelos matemáticos e computacionais codificados para computadores sequenciais, em modelos paralelos otimizados para executarem em microcomputadores pessoais modernos, constituídos de CPU com múltiplos núcleos ou de híbridos (CPU + GPGPU) integrados no mesmo chip, com ou sem processadores gráficos (GPGPU) densamente paralelos instalados, mantendo a qualidade de seus resultados originais, com respeito à sua precisão numérica, mas com uma diminuição considerável no tempo de processamento. A emergência, em meados da década 2000, dessas novas arquiteturas de hardware elevou a capacidade de processamento dos microcomputadores pessoais aos patamares dos computadores de grande porte de apenas alguns anos atrás. Este trabalho de pesquisa apresenta duas metodologias, onde a primeira metodologia é composta de três partes e a segunda de duas partes. Somente a terceira parte da primeira metodologia é dependente de tecnologias de hardware. / At the end of this research project, an efficient methodology is expected with the purpose of assisting users in the processing of mathematical and computer models coded for sequential computers in parallel models that are optimized to run on modern personal computers, consisting of a CPU with multiple or hybrid (CPU + GPGPU) cores integrated into the same chip, with or without massively parallel graphics processors (GPGPU) installed. This will ensure the original quality of the results with respect to numerical accuracy, but with a considerable reduction in processing time. The emergence of these new hardware architectures in the mid-2000s increased the processing power of personal computers to the levels of mainframe computers from just a few years previously. This research work presents two methodologies, where the first methodology is composed of three parts and the second methodology is composed of two parts. Only the third part of the first methodology is dependent on hardware technologies.

Com o aumento do uso de sistemas elétricos, eletrônicos e programáveis em aplicações de diversos domínios, tais como entretenimento, realização de transações financeiras, distribuição de energia elétrica, controle de processos industriais e sinalização e controle em transporte de passageiros e carga, é essencial que as políticas de manutenção utilizadas sejam capazes de minimizar os custos associados a eventuais falhas que afetem negativamente os serviços providos. Ao longo das últimas décadas, foi sedimentada a tendência de que a adoção de técnicas de manutenção preditiva representa uma das abordagens mais viáveis e promissoras para que falhas de sistemas utilizados em diversas aplicações possam ser detectadas antes de elas efetivamente ocorrerem. Considerando-se que uma parcela significativa dos estudos recentes na área de manutenção preditiva de sistemas apresenta como limitação o custo elevado para se instalar uma infraestrutura específica para realizar a coleta de dados que serão usados para dar suporte à predição das falhas futuras de um sistema, o modelo proposto no presente estudo visa permitir que os índices de dependabilidade e as falhas futuras de sistemas elétricos, eletrônicos e programáveis sejam estimados utilizando-se dados já disponíveis de falhas e manutenções passadas. Para tanto, foram empregadas técnicas como processos estocásticos, filtragem Kalman e modelos de incorporação de dados de histórico preconizados no padrão internacional RIAC-HDBK-217Plus. Como principal conclusão do presente trabalho, é possível ressaltar que foi possível atingir, com o modelo proposto, o objetivo de suporte à manutenção preditiva de sistemas elétricos, eletrônicos e programáveis a partir do uso de dados preexistentes de histórico operacional; no entanto, foram constatadas limitações no grau de utilização prática do modelo em situações nas quais a quantidade dos dados de histórico disponíveis para consulta é pequena. / With the increased use of electrical, electronic and programmable systems in various application fields such as entertainment, financial transactions, power distribution, industrial process control and signaling and control of transportation modes, it is essential for the maintenance policies used in those systems to be able to minimize the costs of any faults that may adversely affect the services provided. Over the past decades, the use of predictive maintenance techniques has shown to be a viable and promising approach to detect faults before they actually occur in systems used in different application fields. Considering that a significant part of the recent scientific research in the area of predictive maintenance usually demands high-cost infrastructure to be installed to support the acquisition of all the data that will be used to calculate the prediction of future faults of a system, the model proposed within this study was designed to allow both dependability levels and future faults of electrical, electronic and programmable systems to be estimated using past faults and maintenance data that may already be available. For this purpose, techniques such as stochastic processes, Kalman filtering and models prescribed within the international standard RIAC-HDBK-217Plus to incorporate history data to dependability calculation were used. As the main conclusion of this study, it is possible to highlight that the main objective of the model proposed, related to its ability to support predictive maintenance of electrical, electronic and programmable systems through the use of pre-existing operating history data, has been reached; nevertheless, limitation of practical use of the model was verified in situations in which not enough operating data is available.

Com o objetivo de orientar e agilizar a busca do local de curto circuitos em redes primárias aéreas de distribuição de energia, esta pesquisa propõe uma metodologia para localização de áreas com maior probabilidade de ser sede do defeito, utilizando variáveis Heurísticas. A metodologia Heurística se aplica em problemas que envolvem variáveis com incertezas, que podem ser avaliadas por meio de recursos empíricos e na experiência de especialistas. Dentre as variáveis influentes no cálculo de curto circuito, foram consideradas como mais relevantes: a resistência de defeito, a tensão pré falta, a impedância do sistema equivalente a montante da subestação e a impedância da rede. A metodologia proposta se fundamenta no conhecimento das correntes e tensões oscilografadas no barramento da subestação por ocasião da ocorrência de um curto circuito e, por outro lado no pré-calculo de correntes de curto circuito heurísticas ao longo da rede. No âmbito da pesquisa foram realizados testes de campo para levantamento da variável heurística resistência de defeito, resumidos neste texto e documentados no CD - ROM em anexo. Foi desenvolvido um software que permitiu a efetiva aplicação da proposta desta pesquisa em vários alimentadores de uma Distribuidora, cujos resultados comprovaram a eficiência da metodologia. / With the aim of guiding and speeding up the search of a short circuits place in primary networks of energy distribution this research proposes a methodology for locating higher probability areas of fault, making use of Heuristic variables. The Heuristic methodology is applied in problems that involve variables with uncertainties, which can be evaluated with empirical tools and specialists experience. Among the influential variables in the short circuit calculation, as most relevant were considered: the faults resistance, the pre fault tension, the equivalent system impedance upstream of the substation and the electrical grid impedance. The proposed methodology relies on the knowledge of currents and tensions oscillografed in the substation bus in consequence of a short circuit and, in another way on the pre calculation of heuristic short circuit currents along the grid. In the research scope field tests were performed with the aim of collecting the fault resistance heuristic variable, resumed in this text and documented on the CD-ROM attached. A software that allowed the actual implementation of this researchs purpose in various feeders of a distributor has been developed, with results that confirmed the efficiency of this methodology.