Este documento apresenta o plano de trabalho de um aluno da Faculdade de Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Uberlândia para seu projeto de modelagem e elaboração de componentes de ambientes virtuais relacionados a subestações de energia elétrica, utilizando técnicas de computação gráfica e realidade virtual. O objetivo é investigar métodos para modelagem 3D eficiente destes componentes visando aplicações no ensino e treinamento. A metodologia inclui revisão bibliográfica, escolha de software, modelagem

1. Universidade Federal de Uberlândia
Faculdade de Engenharia
Elétrica
Plano de trabalho do Aluno
Título:
Modelagem
Componentes
de
e
Elaboração
Ambientes
de
Virtuais
relacionados com Subestações de Energia
Elétrica.
Uberlândia, Junho de 2013.

2. 1
TÍTULO
Modelagem e elaboração de componentes de ambientes virtuais
relacionados com Subestaçõesde Energiaelétrica.
2
INTRODUÇÃO
Atualmente, as palavras produtividade e qualidade fazem parte do cotidiano da
sociedade como sendo frutos da globalização. O mesmo ocorre quando se fala sobre
Manutenção e Treinamento de pessoas. Tradicionalmente a manutenção e o treinamento
de pessoas eram considerados como uma despesa das empresas [3].Entretanto hoje, elas
são consideradas um investimento por ser um item fundamental no sucesso das
mesmas[1].
De fato, o grau de desenvolvimento industrial de um país está diretamente ligado
com a organização da manutenção. Além disso, com o envelhecimento ou degradação
dos equipamentos e instalações, surgiu à necessidade de racionalização das técnicas e
dos procedimentos de manutenção [2].
Um modelo 3D é uma simplificação de objetos do mundo real. Os modelos
podem realizar planos detalhados, assim como planos mais gerais, com uma visão
panorâmica do sistema [4]. Um bom modelo inclui detalhes e componentes de grande
importância e omite os componentes menores que não necessitam de representação em
determinado nível de abstração, é importante determinar a quantidade de polígonos
ideal para representar um modelo real. Isto porque o processo computacional é
diretamente proporcional ao conjunto de polígonos do modelo.Na modelagem, podemos
delimitar o problema que estamos estudando, dividindo-o em vários problemas
menores, restringindo a atenção a um único aspecto por vez até chegar à solução.
Com ênfasena formação de Engenheiros Eletricistas, uma das áreas de atuação
dos mesmos é na manutenção de sistemas de geração, transmissão e distribuição de
energia elétrica. Um problema encontrado pelas empresasé que estes profissionais
chegam ao mercado com déficit de aprendizado[9]. Este assunto também foi tratadoem
um artigo da Folha de São Paulo, onde há o alerta que o país “perde US$ 15 bilhões
com má formação de engenheiros” [10].

3. A informática já se firmou como recurso importante de complementação de
ensino em muitas as áreas assim como na Educação e Operação de ambientes
virtuais.Asnovas tecnologias possibilitammaior rapidez e melhor qualidade nos
desenvolvimentos de engenharia, redução de protótipos físicos e simulação de acesso a
ambientes inacessíveis para o homem ou perigosos.Além de poder treinar operadores
nesses mesmos ambientes ou portando equipamentos caros com o uso de softwares de
simulação de ambiente, jogos educativos, planejamento de obras,etc [10].
No entanto, modelar qualquer elemento com bom realismo é um grande desafio,
dada a extrema complexidade e quantidade detalhes, que os elementos possam vir a ter.
Um exemplo de modelagem detalhada e próxima do real é a do personagem do filme
“Piratas do Caribe” mostrado na Figura 1, que mostra o uso de técnicas de texturização,
edição de malha e animação [11]. É de grande importância poder gerar com a maior
semelhança do real possível quanto de menor numero de polígonos, já que um ambiente
de uma subestação é grande e com vários detalhes importantes em cada elemento e ao
ser
reproduzido
possuirá
vários
elementos
modelados.
Modelagem de elementos é uma área de pesquisa atual e com crescente
importância
para
a
Computação
Gráfica,pois
pesquisadores
da
área
estão
constantemente tentando identificar formas mais eficientes para produzir cenários cada
vez mais realísticos. Entretanto, para componentes de uma subestação elétrica, que são
muitos e complexos, não existem modelos foto realísticos à disposição da academia e
do mercado.

4. 3
3.1
OBJETIVO
OBJETIVOS GERAIS
Investigar técnicas computacionais que permitam uma modelagem 3D eficiente
de componentes de uma subestação elétrica. Os modelos gerados devem ser simples e
de processamento mais rápido que os tradicionais. Além disso, este trabalho visa
identificar técnicas que possibilitem a modelagem física destes componentes, isto é,
como o componente deve comportar quando estiver em sena com outros componentes e
receber uma ação do usuário no ambiente virtual.
3.2
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Estudar diferentes sistemas de modelagem.
Verificar quando um elemento deve conter alto grau de realismo e quando deve
se omitir detalhes e quais os meios para isto. Este objetivo visa maior eficiência na
geração da subestação virtual.
Modelarcomponentes elétricos de uma subestação.
Investigar técnicas que suportem a eliminação de polígonos.
Utilizar texturas de fotos reais e também reproduzir texturas simples dentro do
software de modelagem verificando qual ficaria mais próxima do real e não acarretaria
baixa velocidade de processamento do modelo.
Elaborarumametodologia demodelagem 3D baseada em contexto.
Verificar a usabilidade e a veracidade dosmétodos elaborados e das subestações
geradas por estes métodos.
4
DELIMITAÇÃO DO PROBLEMA A SER SOLUCIONADO
A proposta de um método de elaboração e modelagem de modelos relacionados
com subestações elétricas trará maior conhecimento das técnicas de modelagem e seus
problemas,bem como sua aplicação no ensino e operações de subestações elétricas.
Acredita-se, em particular, que as subestações 3D geradas podem ser empregadas no
ensino de cursos de graduação em Engenharia Elétrica.

5. De fato, vários são os problemas ao se recriar um modelo virtual seja para
treinamento, visualização de um ambiente, estudo de um sistema e ou criação de jogos,
pois, cada tipo de atividade que se vai realizar neste ambiente, demanda-se um nível de
realidade e de processamento computacional diferente [7].
5
JUSTIFICATIVA
A utilização de técnicas de Realidade Virtual (RV) no presente projeto justifica
se pelo fato de que elas providenciam melhor a visualização e manipulação do objeto de
estudos, aumentando a capacidade de percepção do usuário em relação [8].
A Realidade Virtual, através de técnicas de imersão e manipulação direta de
objetos, consegue transmitir ao utilizador a sensação de um espaço físico (virtual) que o
rodeia e com o qual ele interage, contribuindo para a memorização do seu futuro posto
de trabalho [Sá 1999].
É aceito no mundo acadêmico queRV, é uma técnica avançada de interface, em
que o usuário pode realizar imersão, navegação e interação em um ambiente artificial
tridimensional
gerado
por
computador,
utilizando
canais
multi-sensoriais
(Burdea&Coiffet, 1994; Jacobson, 1991;Krueger, 1991).
Assim, o modelador poderá utilizar estes métodos não somente para modelagem
de ambientes de subestações elétricas mais também para outros sistemas.
As produções das técnicas aqui propostas se justificam, pois,com o aumento das
produções de ambientes virtuais e a falta de trabalhos relacionados com modelagem 3D
de elementos que possam trazer melhores processamentos computacionais destes
sistemas. Além do que a modelagem de uma subestação e a navegação neste ambiente
torna possível a interação do usuário com cada elemento e como trabalho futuro poderá
se tornar um sistema de aprendizado para alunos entre outros profissionais da área.
6
CONCEITOS BÁSICOS
Com aplicação na maioria das áreas do conhecimento e com um grande
investimento das indústrias na produção de hardware, software e dispositivos de entrada
e saída especiais, a Realidade Virtual vem experimentando um desenvolvimento
acelerado nos últimos anos e indicando perspectivas bastante promissoras para os

6. diversos segmentos vinculados com a área.O objetivo dessa tecnologia é recriar ao
máximo a sensação de realidade para um usuário, levando-o a adotar essa interação
como uma de suas realidades temporais [5].
A ideia de interação está ligada com a capacidade de o computador detectar as
entradas do usuário e modificar instantaneamente o mundo virtual e as ações sobre ele
(capacidade reativa). Em suma, uma realidade ficcional, contudo através de relações
intelectuais, compreendemos como sendo muito próxima do universo real que
conhecemos [6]. Para tanto, a RV é:
Imersão: está diretamente ligada com o sentimento de se estar dentro do
ambiente virtual.
Interação: está diretamente ligada com a capacidade de o computador detectar as
entradas do usuário e modificar instantaneamente o ambiente virtual e as ações sobre ele
(capacidade reativa).
Envolvimento: está ligada com o grau de motivação para o engajamento de uma
pessoa com determinada atividade.
Uma questão importante define o fato da Realidade Virtual poder ser imersiva
ou não imersiva. Um sistema imersivo é obtido, normalmente, com o uso de capacete de
visualização, mas existem outros sistemas baseados em salas com projeções. Além do
fator visual, os dispositivos ligados com os outros sentidos também são importantes
para o sentimento de imersão [8].
Já um sistema não-imersivo é obtido através dos periféricos comuns, como
monitor, mouse, ou teclado. De qualquer maneira, os dispositivos baseados em sentidos
acabam dando algum grau de imersão com o uso de monitores, mantendo sua
caracterização e importância.
7
METODOLOGIA
A natureza do problema deste projeto, que consiste nas dificuldades encontradas
por modeladoresna criação de modelos que são perfeitos para cada requisito dos
sistemas, exige a escolha de métodos eficientes para que sua solução seja alcançada com
menores preços, maior processamento, maior nível de realidade e com sucesso. Logo, os
primeiros esforços devem estar direcionados para a fundamentação teórica do projeto,
através de um levantamento bibliográfico, criando uma grande base de dados acerca

7. decomo se faz a modelagem de elementos e a influência do meio que ele se encontra,
para as modelagens sejam as mais fiéis possíveis.
Em seguida, será desenvolvido um estudo sobre o software de modelagem a ser
utilizado na modelagem de objetos tridimensional afim de que se possa escolher aquela
que melhor usabilidade do presente trabalho. Este deverá permitir a integração de outros
diversos recursos como animações, efeitos sonoro e afim, de modo a motivar cada o
modelador com os métodos.Como os sistemas3D estão baseados na utilização de
Realidade Virtual, deve-se considerar os modelos e os cenários deverão ser modelados,
levando em consideração seu comportamento, dados técnicos e geometria, para que
estes estejam o mais próximo da realidade.
Em seguida serão feitos estudos de modelos antigos para verificar se estão
adequados a seu sistema e se o método utilizado para modelagem é eficaz. Usuários em
potencial são convidados para avaliar o sistema RV desenvolvido.
O trabalho de modelagem será dividido em duas partes: uma geométrica e a
outra comportamental. A primeira levará em conta a forma dos objetos em geral,
observando-se dimensão, tamanho, cor (ou textura) e posição no espaço, priorizando a
fidelidade desse aspecto. Já a segunda irá considerar a interação dos objetos em um
cenário comum, baseado nas definições comportamentais.
Depois desta etapa com todos os objetos modelados, os métodos de modelagem
serão avaliados com todas as interações, de acordo com sua usabilidade. Este estudo
deve ter a possibilidade de novas avaliações e conclusões.
Serão feitos teste em cenas com vários modelos para verificar a veracidade do
estudo do método de modelagem.
Por fim, será elaborado um estudo conclusivo, baseado no uso dos métodos de
modelagem e sua usabilidade no processo de criação de ambientes virtuais, a fim de
verificar se os resultados atendem às proposições iniciais e analisar a veracidade das
respostas do sistema.
8
CRONOGRAMA
Atividade Agos Set
1
2
3
Out
Nov
Des
Jan
Fev
Mar
Abr
Mai
Jun
Jul

8. 4
5
6
7
8
9
1- Fundamentação teórica;
2- Escolha do software de modelagem e de montagem do ambiente virtual;
3-Estudo dos métodos de modelagem dos modelos antigos;
4-Elaboração de novos métodos de modelagem;
5-Modelagem;
6- Estudo dos novos métodos;
7- Verificação da usabilidade para cada método;
8- Testes em cenas com vários modelos;
9- Conclusões e relatório final.
9
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1]
COPEL,
Manutenção
dos
Sistema
Elétrico
de
Transmição,
http://www.copel.com/hpcopel/root/nivel2.jsp?endereco=%2Fhpcopel%2Froot%2
Fpagcopel2.nsf%2Fdocs%2FC68139C748874539032574090068D065?OpenDocu
ment&secao=Transmissao%3ACompetencias. Acessadoem 12/04/2013.
[2] PETRILLO, F.S., Manutenção em Sistemas de Transmissão, Universidade
Federal de Santa Catarina Curso de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica,
Monografia Orientador Prof. Raimundo C. GhizoniTeive, Dr.Eng.
[3] BASUALDO, E.,Capacitação do Pessoal de Manutenção: Crenças,
conceitos, processos, ferramentas e sua aplicação, Engenheiro Eletricista –
Sindus – Engenheiro de aplicação.
[4] BURDEA, G. & COIFFET, P., Virtual Reality Technology, John Wiley &
Sons, New York, NY, 1994.
[5]JACOBSON, L., Virtual Reality: A Status Report, AI Expert, pp. 26-33,
Aug. 1991.

9. [6]PARASKAKIS I. et. al, Towards a Pedagogical Methodology and Model for
IT industry training: The ELEVATE Project, IEEE Computer, 2009.
[7]CORSEUIL E.T.L. et. al, Buscando o Uso Operacional de Realidade Virtual
em Grandes Modelosde Engenharia, VI Syposiumon Virtual Reality (SVR
2003), p.187-198.
[8]RUMBAUGH, JAMES; BLAHA, MICHAEL; PREMERLANI, WILLIAM;
EDDY,
FREDERICK;
LORENSEN,
WILLIAM.Modelagem
e
Projetos
Baseados em Objetos. Rio de Janeiro: Campus, 1994.
[9]
TANGERINO,
B.F;
“Guia
de
carreiras:
engenharia
elétrica”site:<http://g1.globo.com/educacao/guia-decarreiras/noticia/2012/08/guia-de-carreiras-engenharia-eletrica.html>.Acesso
em:14/06/2013
[10] BRITO, A.; Folha de São Paulo,“País perde US$ 15 bi com má formação de
engenheiro.”
Julho
2010.
Disponível
em:http://www1.folha.uol.com.br/fsp/mercado/me2106201001.html.Acesso
em:14/05/2013.
[11]
http://uipi.com.br/colunas/2013/06/04/animacao-3d-com-mocap-empresas-
inovam-na-comunicacao/. Acessado em: 15/06/2013