sistemas de controle de iluminação inteligente em túneis: segurança, operação e manutenção -...

Sistemas de controle de iluminação inteligente em túneis: segurança,

operação e manutençãoSantiago Forteza

Nyx Hemera Technologies inc.

AGENDA

I.CONSIDERAÇÕES PRELIMINARES

II.SEGURANÇA

III.OPERAÇÃO E MANUTENÇÃO

O OBJETIVO DA ILUMINAÇÃO

Motoristas deveriam ser capazes de se aproximar, entrar, atravessar e sair do túnel, tanto de dia como de noite, com o mesmo nível de segurança e conforto do caminho antes da entrada do túnel.

• Segurança do usuário• Tarefa visual (adaptação,

buraco negro, etc.)• Normas ou padrões de

iluminação• Sustentabilidade• Gestão de energia• Questões ambientais• O custo total para a vida útil

do túnel (100 - 150, CI, COAM)

• Estética• Viabilidade técnica• Poluição luminosa• Outros serviços• Áreas de conflito

* The changing tunnel lighting standards landscape, John Rands, 2015

Desafios e considerações para iluminação de túneis

DEFINIÇÃO DE INFRAESTRUTURA SUSTENTAVEL

“… .. A construção das infraestruturas ambientalmente sustentáveis é definida como a gestão adequada e eficiente dos impactos e riscos negativos, indo além da conformidade com as normas a fim de promover impactos

ambientais e sociais positivos… (Banco Mundial, 20144)”

*http://www.bancomundial.org/es/events/2014/03/10/infraestructura-ambientalmente-sostenible

A norma técnica é suficiente?• *As normas são apenas um registro por escrito das

melhores práticas no momento em que foram escritos.• Uma norma técnica é potencialmente incapaz de

considerar de forma consistente os requisitos de:• 100% de todos os túneis• Novas tecnologias em evolução• Inovação (questionando, observando,

experimentando, redes e associado **)• Como as regras não podem cobrir todos os casos, é

necessário utilizar julgamento profissional do engenheiro.

• Não à abordagem minimalista (requisitos mínimos)

* The changing tunnel lighting standards landscape, John Rands, 2015 ** Innovators DNA, Jeffrey H. Dyer, Hal B. Gregersen, and Clayton M. Christensen, HBR, 2009

NORMATIVA BRASILERA

ABNT NBR 5181: 2013. 5.1.4. Casos especiais

a. Prover, sempre que possível, …, fotocontroles e controles manuais para a ligação dos circuitos diurnos e noturnos e reguladores de luminancia para as fontes luminosas.

8.1. Luminância na zona de limiar do túnel Os níveis de luminancia na zona de limiar do túnel podem ser determinados pelos métodos tabular e de luminancia de velamento equivalente

II. Segurança Illuminaçao dos túneis

• TCRP REPORT 86/NCHRP REPORT 525, Research sponsored by the Federal Transit Administration in cooperation with the Transit Development Corporation and by the American Association of State Highway and Transportation Officials in cooperation with the Federal Highway Administration, TRANSPORTATION SECURITY, Volume 12: Making Transportation, Tunnels Safe and Secure, TRANSPORTATION RESEARCH BOARD, WASHINGTON, D.C., 2006, www.TRB.org

% Fixo

II. Segurança

Human Factors Analysis of Underground Environmentsafe Dr. Gunnar D. Jenssen , Senior Research Scientist, , SINTEF Technology and Society

Safety vs Security: Understanding the difference may son sabe lives, Spencer Coursen, August 2014

SEG

URAN

ÇA

= PERCEÇÃO (FÍSICA / EMOCIONAL) USUARIO

= PROCESSO NORMAS / OPERADOR

Ar Espaço Luz

Segurança

Orientação

Estética

Físico

Cognit

ivo &

emoc

ional

Cognit

ivo

Emoc

ional

II. Segurança



• Um problema comum com instalações subterrâneas para uso público é as sensações de perigo (falta de luz natural, de variação da paisagem, de referência da localização) e aprisionamento (estreito, molhado, falta de saídas de fuga visíveis) que geram:

• Associações catastróficas desagradáveis com fogo, água, desmoronamento.• Como é a experiência das pessoas com túneis? (estudos noruegueses,

chineses, suecos e austríacos)• 15% acham desagradável / têm medo• 20% sentem-se ansiosos (50% mulheres)• 2-3% apresentam claustrofobia severa• Túneis rodoviários longos: 30% consideram perigoso (20% homens, 40% mulheres, 45%

idosos – um motorista de 60 anos precisa 8 vezes mais de luz do que um de 20 anos)

• Os túneis rodoviários têm um efeito negativo considerável sobre a sensação de segurança e conforto dos motoristas. Assim, é necessário tornar os túneis mais atrativos para os motoristas.

II. Segurança



• 2/3 dos acidentes ocorrem na zona de limiar dos túneis, 1/3 na zona interior dos túneis.

• Reações frequentes: enrijecer membros (reduzir a velocidade), vertigens, respiração ofegante, agitação descontrolada, calafrio, suor, agarrar o volante com força, ação evasiva súbita, frenagem de emergência, pânico (alta velocidade).

• A probabilidade de ocorrência de um acidente e a probabilidade de lesões são menores nos túneis do que em estradas abertas. No entanto, se ocorrer um acidente em um túnel, a gravidade das lesões sofridas é significativamente mais elevada do que em trechos abertos de auto-estradas. Em um túnel, o risco de morte em um acidente de trânsito é duas vezes maior do que em trechos abertos de auto-estradas.

• Em túneis com tráfego bi-direcional, a probabilidade de morte em um acidente de trânsito é 2,3 vezes maior que em túneis com tráfego unidirecional.

II. Segurança Perigos e ameaças


• Quais são os perigos naturais e as possíveis ameaças que eu enfrento?

• Quais são as áreas vulneráveis do meu túnel?• Quais problemas aconteceriam?• Como posso evitar esses perigos e ameaças?• Como posso me preparar caso esses problemas

ocorram?


David Bohm, física teórica, neuropsicologia e epistemologia

« O que necessitamos primeiro, é nos dar conta cada vez mais do perigo extremamente grande de continuar com uma maneira fragmentada de pensar »- Edgar Morin, a méthode 3: a connaissance da connaissance, París Seuil, 1986

III. Operação e manutençãoUma visão filosófica*

14

III. Operação e manutençãoUma visão filosófica*

Lógica = coerênciaTodo – ParteFim – Meios Matéria – Forma (ordem)

Ordem de intenção

Ordem de execução

Lógica relativa según o punto de vista

Principes de logique, definition, énonciation, raisonnement, Victor Thibaudeau, PUL, 2006 14

15

III. Ciclo de vida do projeto

Comportamento de custos e esforço durante ciclo de vida de projeto

Ante - Projeto

Fase de Definição

Fase de Planejamento

Fase de Execução

Fase de Encerramento

Pós - Projeto

Início Duração Fim

Cust

os e

nív

el d

e es

forç

o

Definição

Planejamento

Execução

Encerramento

16

III. Ciclo de vida da solução (túnel, sistemas EM, renovaçoes)

Necessidades Eng. preliminar

Eng. de Especificação Construção AOM Disposição

Comportamento de custos durante ciclo de vida da solução

100%

80%

60%

40%

20%

0 %

Cust

os, n

ivel

de

influ

enci

a, ri

sco

(%)

Tempo

Custos incorridos

Custos comprometidos

Influência, atores, risco, incerteza(PIARC, ITA)

Custos relativos à mudança

Facilidade de mudança

17

Necessidades Eng. Preliminar

Eng. de Especificação Construção O & M Disposição

Ciclo de vida do túnel e sistemas EM

Fase Definição Fase Planejamento

Fase execução

Fase de encerramento

Ciclo de vida do projeto

III. Fragmentação: Ciclo de vida do projeto vs. Ciclo de vida da solução

18

Tempo

100%

80%

60%

40%

20%

0 %

Cust

os

(%)


Custos efectivados

• Custos de AOM• Custos de energia• Custos socio-ambientais

III. Fragmentação: Ciclo de vida do projeto vs. Ciclo de vida da solução

18

19

III. Fragmentação do ciclo de vida da solução

Necessidades• Governo• Normas• Usuários ?• Políticos• Operador?

Eng. Preliminar• Governo• Auditores• Consultores• Financeiros

Eng. Detalhe• Governo• Consultores• Auditores• Financeiros

Construção

• Governo• Construtor• Provedores• Auditores• Financeiros• Políticos

AOM• Governo• Operador 30

a VS 100 a• Financeiros

Disposiçao

• Governo

Colaboração e SupervisãoTwo to Tango: Public-Private Collaboration for Productive Development Policies - See more at: https://publications.iadb.org/handle/11319/7694#sthash.YomhFlSO.dpufhttps://publications.iadb.org/handle/11319/7694

20

Colaboração e Supervisão

Elkington, 1994, 1997)

Tempo

100%

80%

60%

40%

20%

0 %

Cust

os

(%)


Custos efetivados

• Custos de AOM

• Custos de energia

• Custos socio-ambientais (visão amplia), emissão, acidentes, engarrafamentos, etc.

Tempo

100%

80%

60%

40%

20%

0 %

Cust

os (%

)Custos comprometidos

Custos efetivadosTriple

Bottom Line*

21

ANO Número de acidentes graves (No. feridos e mortes) - 195 túneis Itália

2 Faixas 3 Faixas Total por ano2006 246 (251* + 6**) 33 (33* + 1**) 279 (284* + 7**)

2007 180 (184* + 5**) 33 (33* + 0**) 213 (217* + 5**)

2008 122 (124* + 3**) 15 (15* + 0**) 137 (139* + 3**)

2009 120 (122* + 3**) 120 (13* + 0**) 133 (135* + 3**)

Total 668 ( 681* + 17**) 94 ( 94* + 1**) 762 ( 775* + 18**)

*Accident rates in road tunnels and social cost evaluation, Ciro Caliendo, Maria Luisa de Guglielmo, University of Salerno, Dept. Civil Engineering, Via Ponte Don Melillo 83030 (Salerno) Italy.

III.Fragmentação: Custos socio-ambientais; o custo de acidentes*

ANO Custo acidentes em €- 195 túneis Itália

Total por ano Custo mortes 1

Custo feridos1

Custo General 1

Total por 4 anos

Total 762 ( 775* + 18**) 1 503 990 * 18 42 219 * 775 10 896 * 762 68 094 297

(*) No. de feridos (**) No. de mortes, 1 Custo produtivo, Custo Médico, Custo geral em 2010Durante os 100 anos de ciclo de vida seriam € 1 702 357 425 !!!

21

Equivalente a um túnel de 4 kmEquivalente a 100 km de túnel

22http://www.bancomundial.org/es/news/infographic/2016/09/08/death-in-the-air-air-pollution-costs-money-and-lives.print

III.Fragmentação: Custos socio-ambientais; o custo da contaminação. Banco Mundial*

231 International Energy Agency, 2014

EE

↑ Economia de energia ↓ Emissões

GEI

↑ Segurança energética

↓ Transp. e Distrib. Energia

↓ Preços de energia

↑ Macro economia

↑ Produtiv.industrial

↓ Pobreza↑ Saúde e bem estar

↑ Emprego

↓ Poluição

↑ Gestão de recursos

↑ Rendim. disponíveis

↓ Presup. Públicos

↑ Valor ativos

III.Fragmentação: Os impactos positivos da eficiência energética. IEA*

24

Investimento

• Custos instalação, AOM, disposição, trocas / custos comprometidos futuros

• Ciclo de vida / vida útil

Sistema A

Sistema B

Sistema C

III. Custo do ciclo de vida dos sistemas eletromecânicos

Cust

os e

taxa

s de

falh

as

Tempo

A

B

C

Sistema A

25


Cust

os a

cum

ulati

vos (

com

pra,

in

stal

ação

, ope

raçã

o, m

anut

ençã

o,

adm

inist

raçã

o, d

ispos

ição

, tro

ca)

Tempo

A

B

C

Payback1 a 5 anos

Retorno sobre o investimento incremental em um sistema com ótimo desempenho

III. Ordem de magnitude custos anuais AOM (€, 2005)*

TIPO DE TÚNEL ENERGIA MANUTENÇÃO PESSOAL TOTAL

Interurbano 1,4 km, bi.

14 790 35 800 33 000 83 500

Interurbano 4,8 km, bi.

145 7002 118 000 kWh

374 000 813 000 1 332 700

Urbano 0,9 km2 tubos, uni.

43 500 84 300 31 100 158 900

Urbano 2,5 km2 tubos, uni.

134 500 149 400 729 000 1 012 900

Urbanos 18,2 km, uni.

904 00013 051 615 kWh

889 000 1 465 000 3 258 000

*Guide pour a maîtrise des coûts de fonctionnement des tunnels routiers, da conception à l’exploitation, J-C, Martin, CETU, 2005

20 % 30 % 50 %

Sistema C5% -10 %

Do custo de investimento

Urbano, 1.8 km, bi. $ 541 602 $ 402 303 $ 349 257 $ 1 293 162 $ 6 707 603

COMPENSAÇÕES

28

Ventilación43%

Aire acondicionado (cuartos eléctricos y datos)15%

Otros1%

TIC1%

Sistema de incendios8%

Sistema de tráfico3%

Drenaje15%

Alumbrado HPS15%

Distribuição da potência instalada

III.Potência e consumo elétrico de sistemas EM

* Zero energy tunnel concept, Rimma Dzhusupova, TUE, 2012

29

III. Ciclo de vida do sistema de iluminação e do sistema de controle de iluminação

Necessidades Eng. Preliminar

Eng. de Especifica

çãoInstalação em andamento O & M Retiro

Ciclo de vida do sistema de iluminação e do sistema de controle de iluminação

SegurançaTarefa visualIlum normalIlum emerg.Ilum urg.ABNT NBR 5181IES-RP-22-11

Tabelas CIELumináriasLuminânciaVelocidadeTráfego

Medidas terrenoOtimizaçãoFotometriaQuantidadesDisposiçãoNíveisControle individual vs grupo

Necessidade de uma instalação de qualidade para otimizar a O&MPossibilidade sem cabeamento de controle

Lavagem de luminárias!Sensores !Troca de lâmpadas!Reparação?Controle sem cabeamento = sem M

Troca de de luminárias e controle (melhor sem cabeamento de controle)

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*Guide pour la maîtrise des coûts de fonctionnement des tunnels routiers, de la conception à l’exploitation, J-C, Martin, CETU, 2005

III. Ciclo de vida do sistema de iluminação e do sistema de controle de iluminação

Cables

Conductos / bandejas

Cajas de conexiones

Luminarias

Fuentes de luz HPS

Fuentes de luz fluorescentes

Fuentes de luz LED

Fotómetros

Modulos de control centrales

Modulos de control intermediarios / PLC

Modulos de control locales

- 5 10 15 20 25 30

Diferentes fontes* Influências térmicasInfluências mecânicasInfluências eletrônicasInfluências elétricasInfluências meio ambientaies

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III. Custo do ciclo de vida do sistema de controle de iluminaçãoNÍVEL 1 NÍVEL 0

Custos totais de investimento , X2 Custo total do ciclo de

vida

Custo de propiedad

TCO/ LCC

Custos totais de instalação, X2 (com ou sem cabeamento)

Custos totais de instalação de circuitos de lógica cabeada de controle, X1

Custos totais de andamento, X2

Custos totais de AOM (preventivo e curativo), X2

Custos totais de emissão de gases a efeito estufa e outros custos socio-ambientais

Custos totais de retiro e reciclado

Custos totais financeiros

ISO-DIS 15686-5.2 2016

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NÍVEL 2b NÍVEL 2a NÍVEL 1Controladores principais redundantes Custos

totais investimento , X2

Controladores intermediários

Controladores locais

Caixas de conexões

Software + Programação

Cabeamento e conexões

Eletrodutos, fixações e calhas

Fotômetros (Lum / Ilum) SensoresTráfego, velocidade

Pista molhada / seca

III. Custo do ciclo de vida do sistema de controle de iluminação

33

NÍVEL 3 NÍVEL 2 NÍVEL 1Mão de obra / logística Controladores principais

redundantes Custos totais

instalação , X2/X1

Mão de obra / logística Controladores intermediários


Mão de obra / logística Caixas de conexões


Mão de obra / logística Cabeamento e conexões

Mão de obra / logística Eletrodutos, fixações e calhas

Mão de obra / logística Sensores


34

NÍVEL 3 NÍVEL 2 NÍVEL 1Mão de obra / logística Cabeamento e conexões Custos

totais instalação

decircuitos,

X2/X1


Mão obra calificada Custos totais em

andamentoLogística

Mão de obra / logística Formação


35

NÍVEL 3 NÍVEL 2 NÍVEL 1$/KWh Energia Custos totais

AOM (preventivo)

Mão de obra / logística Calibração sensores

Mão de obra / logística Lavagem luminárias

Mão de obra / logística Troca de lâmpadas

Mão de obra / logística Troca de lâmpadas Custos totais AOM (corretivo)Mão de obra / logística

Reparação de conexões, eletrodutos, cabeamento (alimentação / controle)

Mão de obra / logística Controladores intermediários

Mão de obra / logística Controladores locais


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NÍVEL 3 NÍVEL 2 NÍVEL 1Mão de obra / logística Controladores principais

redundantes Custos totais retiro, X2/X1

Mão de obra / logística Controladores intermediarios


Mão de obra / logística Caixas de conexões


Mão de obra / logística Cabeamento e conexões


Mão de obra / logística Sensores


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III. Economias possíveis em sistema de controle de iluminação.

Túnel Midtown, Manhattan, NY .

• Controle por grupos vs controle por corrente portadora• 2 Tubos / longitude: 1828 m• 1900 luminárias LED

– 858 caixas de conexão eliminadas– > 4572 m de vedação impermeável eliminados– > 914 m de eletrodutos para cabeamento de controle eliminados– > 30 480 m de cabeamento de controle eliminados– 8 armários de contactores eliminados– 11 464 conexões eliminadas

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III. Sistema com cabeamento vs. PL. Impacto nos custos de ciclo de vida. Se Midtown, estivesse em Brasil…

ITENS eliminados AQUISIÇÃOBRL

INSTALAÇÃOBRL

MANUTENÇÃOBRL

RETIROBRL

Caixas de conexões $ 148.268,95 $ 44.480,68 $ 22.240,34 $44.480,68

Eletrodutos $ 39.486,54 $ 11.845,96 $5.922,98 $ 11.845,96

Cabeamento $ 1.087.034,59 $ 326.110,37 $ 163.055,18 $ 326.110,37

Armarios conectores

$ 4.668,84 $ 1.400,65 $ 700,326 $ 1.400,65

Total: $ 2.868.176,36

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NÍVEL 2 NÍVEL 1

InteressesCustos totais

financeiros

40

Conclusão e recomendação• Introduzir a análise do ciclo de vida o “Triple

Bottom Line”, considerando custos e benefícios econômicos, sociais e ambientais em leis, políticas, normas, “manuais do proprietário” e sistemas de gestão de manutenção.

• Desenvolver um quadro regulamentado técnico que padroniza a adquisição, processamento e difusão de dados para a análise do potencial, do estado atual e retrospectiva de custos e benefícios do ciclo de vida para túneis.

• Educar! Educar! Educar!

41

PERGUNTAS & RESPOSTAS• SANTIAGO FORTEZA, MBA• Diretor de Desenvolvimento de Negócios,

América Latina

• Nyx Hemera Technologies inc.

• Cellular: 418-254-5993

• SKYPE: santiagofortezamacbookpro

• Email: [email protected]

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Presentations & Public Speaking