Protecção contra descargas atmosféricas: aplicação informática de identificação das vulnerabilidades das edificações e de apoio à concepção da protecção

A concepção de instalações eléctricas deve garantir condições de segurança para as pessoas e equipamentos. Para tal é exigida, quer por força de regulamentação ou de normalização, a instalação de dispositivos que garantam a detecção e a protecção contra os defeitos mais comuns nas instalações eléctricas como, por exemplo, as sobreintensidades e as sobretensões. Susceptíveis de criar sobretensões perigosas nas instalações eléctricas, as descargas atmosféricas podem ainda causar danos estruturais elevados, o que, em algumas actividades económicas, torna fundamental a implementação de medidas de protecção contra este fenómeno natural. A protecção contra descargas atmosféricas directas consiste em identificar as vulnerabilidades das estruturas e, nesses locais, implementar dispositivos de captura, direccionamento e escoamento da descarga atmosférica à terra, em condições de segurança. O presente trabalho, desenvolvido no âmbito da dissertação de Mestrado em Engenharia Electrotécnica, visa desenvolver e implementar uma ferramenta computacional, baseada em programas de desenho assistido por computador (CAD) de utilização corrente na área de projecto de arquitectura e de engenharia, que permita, no âmbito de normas internacionais, a análise e implementação de sistemas de protecção em edifícios contra descargas atmosféricas de uma forma rápida e expedita. Baseado num programa CAD 3D, que permite a modelização tridimensional das estruturas a proteger, a ferramenta desenvolvida tentará identificar as suas vulnerabilidades das estruturas às descargas atmosféricas directas, com o intuito de implementar as medidas de protecção mais adequadas do ponto de vista técnico económico. Prevê-se que a ferramenta resultante deste estudo, o Simulador do Modelo Electrogeométrico (SIMODEL), possibilite aos projectistas e particularmente aos alunos das unidades curriculares na área do projecto de instalações eléctricas da Área Departamental de Engenharia de Sistemas e Potencia e Automação (ADESPA) do ISEL, estudar e implementar sistemas de protecção contra descargas atmosféricas (SPDA) baseados na normalização internacional do CENELEC e da IEC, nomeadamente as normas da série 62305.

Impacto da integração dos veículos eléctricos nos edifícios multi-habitacionais, nas redes de distribuição de baixa tensão e no diagrama de carga nacional

Associado à escassez dos combustíveis fósseis e ao desejado controlo de emissões nocivas para a atmosfera, assistimos no mundo ao desenvolvimento do um novo paradigma — a mobilidade eléctrica. Apesar das variações de maior ou menor arbítrio político dos governos, do excelente ou débil desenvolvimento tecnológico, relacionados com os veículos eléctricos, estamos perante um caminho, no que diz respeito à mobilidade eléctrica, que já não deve ser encarado como uma moda mas como uma orientação para o futuro da mobilidade. Portugal tendo dado mostras que pretende estar na dianteira deste desafio, necessita equacionar e compreender em que condições existirá uma infra-estrutura nacional capaz de fazer o veículo eléctrico vingar. Assim, neste trabalho, analisa-se o impacto da mobilidade eléctrica em algumas dessas infra-estruturas, nomeadamente nos edifícios multi-habitacionais e redes de distribuição em baixa tensão. São criados neste âmbito, quatro perfis de carregamento dos EVs nomeadamente: nas horas de chegada a casa; nas horas de vazio com início programado pelo condutor; nas horas de vazio controlado por operador de rede (“Smart Grid”); e um cenário que contempla a utilização do V2G. Com a obrigação legal de nos novos edifícios serem instaladas tomadas para veículos eléctricos, é estudado, com os cenários anteriores a possibilidade de continuar a conceber as instalações eléctricas, sem alterar algumas das disposições legais, ao abrigo dos regulamentos existentes. É também estudado, com os cenários criados e com a previsão da venda de veículos eléctricos até 2020, o impacto deste novo consumo no diagrama de carga do Sistema Eléctrico Nacional. Mostra-se assim que a introdução de sistemas inteligentes de distribuição de energia [Smartgrid e vehicle to grid” (V2G)] deverá ser encarada como a solução que por excelência contribuirá para um aproveitamento das infra-estruturas existentes e simultaneamente um uso acessível para os veículos eléctricos.

Avaliação do aumento da eficiência energética de uma central de frio

Dissertação para a obtenção do grau de Mestre Em Engenharia Electrotécnica Ramo de Energia

Otimização de consumo energético de equipamento de grande potência

Um dos princípios da Gestão é: “If you cannot measure it, you cannot improve it.” In The Economist – 26.Dez.2008, idea of 19th century English physicist Lord Kelvin. Embora seja uma afirmação aplicável à gestão económica, também pode ser utilizada no domínio da gestão da energia. Este trabalho surge da necessidade sentida pela empresa Continental - Industria Têxtil do Ave, S.A. em efetuar uma atualização dos seus standards de produção, minimizando os seus consumos de eletricidade e gás natural. Foi necessário efetuar o levantamento dos consumos em diversas máquinas e equipamentos industriais, caracterizando e analisando os consumos ao longo de todo o processo produtivo. Para o tratamento de dados recolhidos foi desenvolvida uma folha de cálculo em MS Office ExcelTM com metodologia adequada ao equipamento em análise, que dará apoio ao decisor para a identificação dos aspetos que melhorem o processo produtivo e garantam uma elevada eficiência energética. Porém, não se enquadra no âmbito do Plano Nacional de Racionalização de Energia, sendo uma “auditoria energética” ao processo produtivo. Recentemente, a empresa, tem vindo a utilizar equipamentos eletrónicos que permitem otimizar o funcionamento mecânico dos equipamentos e das potências instaladas dos transformadores, na tentativa de racionalizar o consumo da energia elétrica. Outros equipamentos como, conversores de frequência para controlo de motores, balastros eletrónicos que substituem os convencionais balastros ferromagnéticos das lâmpadas de descarga fluorescente, têm sido incluídos ao nível das instalações elétricas, sendo gradualmente substituída a eletromecânica pela eletrónica. Este tipo de soluções vem deteriorar as formas de onda da corrente e da tensão do sistema pela introdução de distorções harmónicas. Faz ainda parte deste trabalho, um estudo de uma solução que melhore, simultaneamente o fator de potência e reduza as harmónicas presentes num posto de transformação localizado no seio da fábrica. Esta solução, permite melhorar a qualidade da energia elétrica e as condições de continuidade de serviço, garantindo melhores condições de exploração e incrementando a produtividade da empresa.

Ventilação de locais afetos a serviços técnicos elétricos

A correta ventilação de locais afetos a serviços técnicos elétricos, nomeadamente postos de transformação e salas de grupos geradores, reveste-se de extrema importância como garantia da continuidade e qualidade do serviço prestado, durabilidade dos materiais e equipamentos e da segurança das instalações e utilizadores. A ventilação dos locais afetos a serviços técnicos elétricos pode ser natural ou mecânica, dependendo das suas caraterísticas e das necessidades de ar para ventilação e combustão, quando aplicável. Os técnicos responsáveis pelo projeto de instalações elétricas não detém, em regra, um conhecimento muito profundo sobre este tema, sendo os seus projetos realizados com base em especificações e metodologias gerais disponibilizadas pelos fabricantes e comercializadores dos materiais e equipamentos. O projeto de uma solução de ventilação para um local afeto a serviços técnicos eléctricos exige o conhecimento de todos os ganhos térmicos no interior do espaço, o conhecimento das soluções técnicas e tecnológicas de ventilação bem como as metodologias de dimensionamento aplicáveis a cada situação. Sendo a fase de projeto elétrico, em regra, uma atividade com prazos apertados, pode conduzir ao menosprezar de certos aspetos particulares que carecem de investigação e tempo para serem desenvolvidos, o que pode resultar em projetos e mapas de quantidades que apresentam desvios da solução ideal para o cliente, podendo resultar em investimentos mais elevados, quer na fase de execução, quer na fase de exploração das instalações. Neste sentido, pretendeu-se com o presente trabalho, tratar o tema da ventilação de locais afetos a serviços técnicos, atendendo ao enquadramento normativo e regulamentar das instalações, às soluções técnicas e tecnológicas disponíveis no mercado e às metodologias de dimensionamento, apresentadas pelos documentos normativos e regulamentares. Pretendeu-se também desenvolver uma ferramenta informática de auxilio ao dimensionamento das soluções de ventilação de locais afetos a serviços técnicas eléctricos destinados a postos de transformação e grupos geradores de modo a reduzir o tempo normalmente exigido por esta tarefa, o que se traduzirá numa maior rentabilidade do tempo de projeto, assim como a normalizar as soluções apresentadas e minimizar a probabilidade de erro do dimensionamento das soluções, reduzindo assim a probabilidade de gastos em “trabalhos a mais” provenientes de erros em projeto, poupança em materiais presentes no mapa de quantidades, maior eficácia na execução da empreitada, poupança em gastos durante a exploração e desta forma numa proximidade entre as partes interessadas com o dimensionamento da ventilação do espaço técnico elétrico.

Análise da Qualidade de Energia em Instalações Eléctricas com MiniProdução

Com a alteração da legislação energética em Portugal, nomeadamente a implementação da legislação de Micro e Minigeração, a produção distribuída cresceu de forma exponencial na rede elétrica nacional, diminuindo por um lado as perdas no transporte e distribuição, e por outro aumentando a complexidade na gestão do trânsito de potência ao Distribuidor. No entanto a motivação desta dissertação prende-se com o facto de que as centrais de produção distribuída, em particular as de tecnologia fotovoltaica, pela sua dimensão, serem instaladas nos pontos de consumo, em paralelo com a instalação elétrica de utilização do cliente e como tal, têm sido verificadas diversas anomalias no funcionamento e exploração das mesmas, por influência da má qualidade de energia resultante das más condições de funcionamento e exploração em que se encontram as instalações de consumo. A presente dissertação pretende apresentar uma descrição das anomalias mais frequentes verificadas nas centrais fotovoltaicas de minigeração com origem na qualidade da energia que transita das instalações elétricas de consumo ligadas ao mesmo ponto de interligação com a rede elétrica nacional. Como base de fundamento, foram demonstradas através de três casos práticos reais, algumas das mais frequentes e prejudiciais anomalias descritas na presente dissertação. Foram escolhidos 3 casos reais com diferentes tipos de instalação de consumo sendo que um deles não apresenta qualquer anomalia de forma a comprovar o bom funcionamento em condições normais de ambas as instalações. Foram encontradas e demonstradas várias soluções paras os diferentes tipos de anomalias, no entanto esta dissertação vai permitir não só a resolução deste tipo de anomalias em centrais fotovoltaicas em exploração e já com prejuízos avultados mas também introduzir em futuras instalações a análise da qualidade da energia nas instalações de consumo em fase preliminar de estudo de implementação de centrais fotovoltaicas de minigeração e de autoconsumo, precavendo futuros problemas de rentabilidade técnico-económica. Este estudo, irá certamente servir de motor de impulsão para a preocupação com a Qualidade da Energia essencialmente dentro das instalações elétricas de consumo sensibilizando os seus gestores energéticos. Poderá ainda impulsionar a reformulação do Regulamento de Qualidade de Serviço para exigências ainda mais apertadas de forma a incorporar algumas das anomalias aqui descritas, sendo por isso um elemento de alerta para todos os “Players” do Sistema Elétrico Nacional tendo como limite a melhoria continua da Segurança e da Qualidade da energia na rede elétrica beneficiando da sensibilização de todos os intervenientes.

Toimittajien ja alihankkijoiden hyväksyntä projektiliiketoiminnassa

Työ on tehty Siemens Osakeyhtiön Logistiikka ja Osto yksik6ssa. Tavoitteena oli kartoittaa toimittajien hallintamallin toimivuutta sekä pyrkiä parantamaan toimittajien valintaa. Ostettaessa toimittajilta palveluita toteutettaviin projekteihin toimittajien hallintamalli toimii perustana sille, kuinka toimittaja valitaan ja mitä toimittajan valinnassa on otettava huomioon. Laadukkaaseen lopputulokseen pyrittäessä on erittäin tärkeää, että projektiin saadaan toimittaja, joka täyttää kaikki sille asetetut laadulliset, taloudelliset sekä tekniset vaatimukset. Työ pohjautuu teoriassa esitettyihin projektin määrittelemiseen, hankintatoimeen, toimittajien luokitteluun, yhteisty6n kehittämiseen sekä laatujohtamiseen. Työ toteutettiin haastattelututkimuksella, jossa haastateltiin Siemens Osakeyhtiön viiden eri toimialan projektipäällikköä. Tarkoituksena oli perehtyä toimialojen tapoihin hankkia toimittajia toteutettaviin projekteihin. Tutkimuksen pääpaino oli toimittajissa, jotka toteuttavat sdhk6asennuksia, kaytt6onottoa, suunnittelua, kokoonpanoa sekä rakentamista. Haastattelujen perusteella tutustuttiin toimialojen totutettuihin projekteihin, joita verrattiin haastattelusta saatuihin tuloksiin. Havaintojen perusteella annettiin kehitysehdotuksia, joilla kyettäisiin parantamaan toimittajien valintaa sekä toimittajien hallintamallia.

Análisis estratégico para la empresa

En este proyecto se realizará una investigación del método analítico, en donde se utilizará una herramienta descrita en el libro “Análisis estructural de sectores estratégicos” (Restrepo & Rivera, 2008) que permitirá comparar los sectores de la construcción y las variables de mercado, para poder plantear una estrategia adecuada que le permita a la empresa Redes y Proyectos de Energía S.A. ser competitiva y cumplir con las necesidades y expectativas de sus clientes. Por este motivo se ve la necesidad de proponer una estrategia de crecimiento para que Redes y Proyectos de Energía S.A., pueda orientarse estratégicamente y pueda llegar a ser una empresa corporativa sostenible y fuertemente posicionada en el sector de las instalaciones eléctricas de media y baja tensión, telecomunicaciones y automatización, puesto que el mismo, ha evolucionado y crecido de una manera acelerada, por lo cual se considera necesario incursionar en nuevos campos y estrategias para mantener su crecimiento y que pueda ser perdurable. Los estudios que van a permitir proponer estas tácticas se soportan en un análisis de aplicación de pruebas económicas como son: Análisis de Hacinamiento, Levantamiento de Panorama Competitivo, Análisis estructural de la Fuerzas del Mercado y Estudio de Competidores, (Restrepo & Rivera, 2006, pág. 29) en donde con un análisis estructural de sectores, se investigarán las necesidades del sector, exigencias de los clientes y se examinará que estará pasando con los competidores, para que se pueda precisar el modelo de negocio que la empresa debe seguir y plantear alternativas que generen un escenario futuro exitoso.

The impact of fuse link manufacturers on arc flash energy

The traditional operational and hazard control paradigm of an electrical installation has several issues pertaining to the diversity of equipment. A large maintenance inventory is a reason for concern for any manager, but the arc flash hazard is a particularly new phenomenon and the effects of equipment diversity on this phenomenon are even newer. The class of arc hazard can be increased, simply by changing the fuse link or circuit breaker manufacturer. Management pressure to operate as well as non-standard practices and installations are also partly responsible. The aim of this study is to take a typical situation in an industrial plant and to statistically simulate, by means of a dedicated software program, the fuse arc flash interruption performance of various manufacturers. The purpose of this study is to obtain a more objective indication of the influence of different fuse link manufacturers on arc flash incident energy. © 2011 IEEE.

Arc-flash energy: The impact of fuse link manufacturers

The traditional operational and hazard control paradigm of an electrical installation has several issues pertaining to the diversity of equipment. A large maintenance inventory is a reason for concern for any manager, but the arc-flash hazard is a particularly new phenomenon, and the effects of equipment diversity on this phenomenon are even newer. The class of arc hazard can be simply increased by changing the fuse link or circuit breaker manufacturer. Management pressure to operate as well as nonstandard practices and installations are also partly responsible. The aim of this article is to take a typical situation in an industrial plant and to statistically simulate, by means of a dedicated software program, the fuse arc-flash interruption performance of various manufacturers. The purpose of this article is to obtain a more objective indication of the influence of different fuse link manufacturers on arc-flash incident energy. © 1975-2012 IEEE.

Estudo de controladores aplicados a inversores para UPS com operação ilhada

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Proteção de sistemas eletricos industriais: relés e suas aplicações em subestações

Electrical installations in industries involving high currents and voltages considered. On the other side is the common appearance of electrical failures, caused by human error, defects in electrical equipment or electrical installation aging itself. These failures are varied, those with the highest rate of occurrence and cause much damage to electrical installations, are overcurrent and overvoltage. Therefore there is a need to project a system that can detect and minimize possible effects caused by faults in electrical installations industries. Protection systems in electric industries emerge as an alternative to control especially voltage and current magnitudes. Engineered based on the functions of the relays, protection systems are an indispensable tool for any industrial substation. But the project of such systems becomes increasingly more complex, due to technological development. Electrical equipment not develop at the same speed that the protective devices (relays), making it indispensable knowledge of integration of technologies

Um estudo de novos paradigmas na realização de projetos de instalação elétrica residencial (automação)

Through awareness of new trends of consumption of the population with regard to housing, comfort, entertainment, security and sustainability, it was crafted a work that set out to study and develop the concept of home automation and how it will revolutionize the electrical installation projects and energy savings. A pre-wiring project, taking into account, basically, the installed load, is presented as a basis for comparison. The protocols for communication between intelligent devices in an automation environment, used in the work, are the X-10, LonWorks and UPnP. The home network is studied and divided into subsystems, for a better understanding, which are the lighting, audio, video and multimedia system, security, air conditioning and central vacuum system, and the idea of integrated design and system integrator is introduced, showing the change necessity in the design philosophy of electrical installations. The main means of energy savings in an automated home, such as dimerization, master off and smart meters are presented and, finally, it was concluded that there is a need to structure electrical installation projects more comprehensive with regard to home automation, in order to become more efficient and useful to users

Nuevos desarrollos en la medida de descargas parciales y técnicas avanzadas de análisis para el diagnóstico del estado de los aislamientos en sistemas eléctricos de alta tensión

En esta tesis se desarrolla una investigación sobre las técnicas de medida de descargas parciales (DP) que se aplican en medidas on-line, en condiciones normales de operación de las instalaciones eléctricas de alta tensión (AT). También se realiza un estudio de técnicas avanzadas de procesado y análisis de las señales medidas, que permiten realizar diagnósticos precisos del estado de los aislamientos eléctricos de AT. Uno de los objetivos fundamentales de la tesis ha sido disponer de un procedimiento eficaz de medida y procesado de las señales de DP, para la realización de medidas on-line tanto de forma itinerante, como mediante monitorización temporal o permanente. La implementación del nuevo procedimiento de medida permite obtener resultados satisfactorios en la detección, identificación y localización de defectos de aislamiento. Se ha dedicado especial interés al desarrollo de un método de clasificación de señales, que permite separar pulsos de ruido y diferentes fuentes de DP, presentes de forma simultánea en las instalaciones de AT. El estudio de la clasificación de señales se ha completado con la aplicación de un método para la detección de manera asistida, de los diferentes grupos de pulsos de ruido y de DP. La aplicación de este método de detección de grupos de pulsos, facilita la labor de los técnicos especialistas a la hora de diagnosticar el estado de los elementos aislantes. Al efecto de verificar de forma práctica las aportaciones de la tesis, se han realizado medidas de DP tanto en laboratorio como en campo. Las medidas experimentales en laboratorio se han efectuado en el Laboratorio de Alta Tensión de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería y Diseño Industrial (LAT-UPM), de la Universidad Politécnica de Madrid. Por otro lado, las medidas experimentales en campo se han llevado a cabo en instalaciones de AT propiedad de compañías de transporte y distribución de energía eléctrica. La realización de ensayos de DP en estas instalaciones ha sido posible, gracias a los proyectos de investigación llevados a cabo por el grupo de trabajo del LAT-UPM, con diferentes empresas del sector durante los diez últimos años. ABSTRACT This thesis develops techniques for measuring partial discharges (PD) that are applied in on-line measurements, under normal operating conditions of the high voltage (HV) electrical installations. In addition there are studied advanced techniques for the processing and analysis of the measured signals, that permit precise diagnostics of the state of HV electrical insulation systems. One of the fundamental objectives of the thesis is to make available an effective procedure for measuring and processing PD signals, for making on-line measurements, either in an itinerant way or in temporary or permanent monitoring. The implementation of the new measurement procedure yields satisfactory results in the detection, identification and localization of insulation defects. Special attention has been devoted to the development of a method for classifying signals, that separates noise pulses and various PD sources present simultaneously in the HV installations. The study of the classification of signals has been completed by the application of a method for detecting, in a user assisted manner, the different groups of noise pulses and of PD. The application of this method for detecting groups of pulses facilitates the work of the specialist technicians to diagnose the condition of the insulation elements. To demonstrate the practical value of the thesis, PD measurements were made in laboratory as well as in field installations. The experimental measurements in laboratory were made in the High Voltage Laboratory (LAT-UPM) of the High Technical School of Engineering and Industrial Design, of the Polytechnic University of Madrid. Field measurements were realized in the HV installations of companies providing electrical energy transport and distribution. The realization of PD tests in these facilities was possible thanks to the research projects carried out by the working group of the LAT-UPM during the last ten years, with different companies operating in the sector.

Cost models for engineering services

This thesis describes the procedure and results from four years research undertaken through the IHD (Interdisciplinary Higher Degrees) Scheme at Aston University in Birmingham, sponsored by the SERC (Science and Engineering Research Council) and Monk Dunstone Associates, Chartered Quantity Surveyors. A stochastic networking technique VERT (Venture Evaluation and Review Technique) was used to model the pre-tender costs of public health, heating ventilating, air-conditioning, fire protection, lifts and electrical installations within office developments. The model enabled the quantity surveyor to analyse, manipulate and explore complex scenarios which previously had defied ready mathematical analysis. The process involved the examination of historical material costs, labour factors and design performance data. Components and installation types were defined and formatted. Data was updated and adjusted using mechanical and electrical pre-tender cost indices and location, selection of contractor, contract sum, height and site condition factors. Ranges of cost, time and performance data were represented by probability density functions and defined by constant, uniform, normal and beta distributions. These variables and a network of the interrelationships between services components provided the framework for analysis. The VERT program, in this particular study, relied upon Monte Carlo simulation to model the uncertainties associated with pre-tender estimates of all possible installations. The computer generated output in the form of relative and cumulative frequency distributions of current element and total services costs, critical path analyses and details of statistical parameters. From this data alternative design solutions were compared, the degree of risk associated with estimates was determined, heuristics were tested and redeveloped, and cost significant items were isolated for closer examination. The resultant models successfully combined cost, time and performance factors and provided the quantity surveyor with an appreciation of the cost ranges associated with the various engineering services design options.