Sistemas de controle de Iluminação inteligente em túneis: segurança, operação e manutenção - Santiago Forteza

1. Sistemas de controle de iluminação
inteligente em túneis: segurança,
operação e manutenção
Santiago Forteza
Nyx Hemera Technologies inc.

2. AGENDA
I.CONSIDERAÇÕES PRELIMINARES
II.SEGURANÇA
III.OPERAÇÃO E MANUTENÇÃO

3. 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.

4. • 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

5. 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

6. 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

7. 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

8. II. Segurança
Illuminaçao dos túneis
• TCRP REPORT 86/NCHRP REPORT 525, Research sponsored by the Federal Transit Administration in cooperation with the Transit DevelopmentCorporation and by the American Associationof State Highway and TransportationOfficialsin
cooperation with the Federal Highway Administration,TRANSPORTATIONSECURITY, Volume 12: Making Transportation,Tunnels Safe and Secure, TRANSPORTATIONRESEARCH BOARD, WASHINGTON,D.C., 2006, www.TRB.org
% Fixo

9. 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
SEGURANÇA
= PERCEÇÃO (FÍSICA / EMOCIONAL) USUARIO
= PROCESSO NORMAS / OPERADOR
Ar Espaço Luz
Segurança
Orientação
Estética

10. 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
• 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.

11. 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
• 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.

12. II. Segurança
Perigos e ameaças
• TCRP REPORT 86/NCHRP REPORT 525, Research sponsored by the Federal Transit Administration in cooperation with the Transit DevelopmentCorporation and by the American Associationof State Highway and TransportationOfficialsin
cooperation with the Federal Highway Administration,TRANSPORTATIONSECURITY, Volume 12: Making Transportation,Tunnels Safe and Secure, TRANSPORTATIONRESEARCH BOARD, WASHINGTON,D.C., 2006, www.TRB.org
• 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?

13. • TCRP REPORT 86/NCHRP REPORT 525, Research sponsored by the Federal Transit Administration in cooperation with the Transit DevelopmentCorporation and by the American Associationof State Highway and TransportationOfficialsin
cooperation with the Federal Highway Administration,TRANSPORTATIONSECURITY, Volume 12: Making Transportation,Tunnels Safe and Secure, TRANSPORTATIONRESEARCH BOARD, WASHINGTON,D.C., 2006, www.TRB.org
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 manutenção
Uma visão filosófica*

14. 14
III. Operação e manutenção
Uma visão filosófica*
Lógica = coerência
Todo – Parte
Fim – 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. 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
Custoseníveldeesforço
Definição
Planejamento
Execução
Encerramento

16. 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 %
Custos,niveldeinfluencia,risco(%)
Tempo
Custos incorridos
Custos
comprometidos
Influência, atores, risco,
incerteza(PIARC, ITA)
Custos relativos
à mudança
Facilidade
de mudança

17. 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. 18
Tempo
100%
80%
60%
40%
20%
0 %
Custos
(%)
Custos
comprometidos
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. 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 Supervisão
Two 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. 20
Colaboração e Supervisão
Elkington, 1994, 1997)
Tempo
100%
80%
60%
40%
20%
0 %
Custos
(%)
Custos
comprometidos
Custos
efetivados
• Custos de AOM
• Custos de energia
• Custos socio-
ambientais (visão
amplia), emissão,
acidentes,
engarrafamentos,
etc.
Tempo
100%
80%
60%
40%
20%
0 %
Custos(%)
Custos
comprometidos
Custos
efetivadosTriple
Bottom
Line*

21. 21
ANO
Número de acidentes graves (No. feridos e mortes) - 195 túneis Itália
2 Faixas 3 Faixas Total por ano
2006 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 2010
Durante os 100 anos de ciclo de vida seriam € 1 702 357 425 !!!
21
Equivalente a um túnel de 4 km
Equivalente a 100 km de túnel

22. 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*

23. 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. 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
Custosetaxasdefalhas
Tempo
A
B
C
Sistema A

25. III. Custo do ciclo de vida dos
sistemas eletromecânicos
25
Custosacumulativos(compra,
instalação,operação,manutenção,
administração,disposição,troca)
Tempo
A
B
C
Payback
1 a 5
anos
Retorno sobre o
investimento incremental
em um sistema com
ótimo desempenho

26. III. Custo do ciclo de vida dos
sistemas eletromecânicos

27. 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.
145 700
2 118 000 kWh
374 000 813 000 1 332 700
Urbano 0,9 km
2 tubos, uni.
43 500 84 300 31 100 158 900
Urbano 2,5 km
2 tubos, uni.
134 500 149 400 729 000 1 012 900
Urbanos 18,2 km,
uni.
904 000
13 051 615 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 C
5% -10 %
Do custo de
investimento
Urbano, 1.8 km, bi. $ 541 602 $ 402 303 $ 349 257 $ 1 293 162 $ 6 707 603
COMPENSAÇÕES

28. 28
Ventilación
43%
Aire acondicionado
(cuartos eléctricos y
datos)
14%
Otros
1%
TIC
1%
Sistema de
incendios
8%
Sistema de tráfico
3%
Drenaje
15%
Alumbrado HPS
15%
Distribuição da potência instalada
III.Potência e consumo elétrico
de sistemas EM
* Zero energy tunnel concept, Rimma Dzhusupova, TUE, 2012

29. 29
III. Ciclo de vida do sistema de
iluminação e do sistema de
controle de iluminação
Necessidades
Eng.
Preliminar
Eng. de
Especifica
ção
Instalação em
andamento
O & M Retiro
Ciclo de vida do sistema de iluminação e do sistema de controle de iluminação
Segurança
Tarefa visual
Ilum normal
Ilum emerg.
Ilum urg.
ABNT NBR
5181
IES-RP-22-
11
Tabelas CIE
Luminárias
Luminância
Velocidade
Tráfego
Medidas
terreno
Otimização
Fotometria
Quantidades
Disposição
Níveis
Controle
individual vs
grupo
Necessidade
de uma
instalação de
qualidade
para otimizar
a O&M
Possibilidade
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
cabeament
o de
controle)

30. *Guide pour la maîtrise des coûts de fonctionnementdes tunnels routiers, de la conceptionà l’exploitation,J-C, Martin, CETU, 2005
30
III. Ciclo de vida do sistema de
iluminação e do sistema de
controle de iluminação
- 5 10 15 20 25 30
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
Diferentes fontes* Influências térmicas
Influências mecânicas
Influências eletrônicas
Influências elétricas
Influências meio ambientaies

31. 31
III. Custo do ciclo de vida do
sistema de controle de
iluminação
NÍVEL 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

32. 32
NÍVEL 2b NÍVEL 2a NÍVEL 1
Controladores principais
redundantes
Custos
totais
investime
nto , X2
Controladores intermediários
Controladores locais
Caixas de conexões
Software + Programação
Cabeamento e conexões
Eletrodutos, fixações e calhas
Fotômetros (Lum / Ilum) Sensores
Tráfego, velocidade
Pista molhada / seca
III. Custo do ciclo de vida do
sistema de controle de
iluminação

33. 33
NÍVEL 3 NÍVEL 2 NÍVEL 1
Mão de obra / logística Controladores principais
redundantes
Custos
totais
instalação ,
X2/X1
Mão de obra / logística Controladores intermediários
Controladores locais
Mão de obra / logística Caixas de conexões
Software + Programação
Mão de obra / logística Cabeamento e conexões
Mão de obra / logística Eletrodutos, fixações e calhas
Mão de obra / logística Sensores
III. Custo do ciclo de vida do
sistema de controle de
iluminação

34. 34
NÍVEL 3 NÍVEL 2 NÍVEL 1
Mão de obra / logística Cabeamento e conexões
Custos
totais
instalação
de
circuitos,
X2/X1
Mão de obra / logística Eletrodutos, fixações e calhas
Mão obra calificada
Custos
totais em
andamento
Logística
Mão de obra / logística Formação
III. Custo do ciclo de vida do
sistema de controle de iluminação

35. 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
III. Custo do ciclo de vida do
sistema de controle de iluminação

36. 36
NÍVEL 3 NÍVEL 2 NÍVEL 1
Mão de obra / logística Controladores principais
redundantes
Custos
totais
retiro,
X2/X1
Mão de obra / logística Controladores intermediarios
Controladores locais
Mão de obra / logística Caixas de conexões
Software + Programação
Mão de obra / logística Cabeamento e conexões
Mão de obra / logística Eletrodutos, fixações e calhas
Mão de obra / logística Sensores
III. Custo do ciclo de vida do
sistema de controle de iluminação

37. 37
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

38. III. Sistema com cabeamento vs. PL.
Impacto nos custos de ciclo de vida.
Se Midtown, estivesse em Brasil…
38
ITENS eliminados AQUISIÇÃO
BRL
INSTALAÇÃO
BRL
MANUTENÇÃO
BRL
RETIRO
BRL
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

39. 39
III. Custo do ciclo de vida do
sistema de controle de
iluminação
NÍVEL 2 NÍVEL 1
Interesses
Custos
totais
financeiros

40. 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. 41
PERGUNTAS & RESPOSTAS
• SANTIAGO FORTEZA, MBA
• Diretor de Desenvolvimento de Negócios, América Latina
• Nyx Hemera Technologies inc.
• Cellular: 418-254-5993
• SKYPE: santiagofortezamacbookpro
• Email: sforteza@nyx-hemera.com