Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-06-08T23:18:13Z No. of bitstreams: 1 AllanRodriguesSilva_TESE.pdf: 23816481 bytes, checksum: d4554a5a05635c895c42dfbae3c3ff21 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2016-06-08T23:44:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 AllanRodriguesSilva_TESE.pdf: 23816481 bytes, checksum: d4554a5a05635c895c42dfbae3c3ff21 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-08T23:44:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AllanRodriguesSilva_TESE.pdf: 23816481 bytes, checksum: d4554a5a05635c895c42dfbae3c3ff21 (MD5) Previous issue date: 2015-12-21 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico (CNPq) / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / A estabiliza??o da oferta de energia no Brasil tem sido um desafio para o planejamento do Sistema Interligado Nacional, diante das varia??es hidrol?gicas e clim?ticas. Termoel?tricas s?o utilizadas como fonte emergencial no per?odo de escassez h?drica. Por?m a utiliza??o de combust?veis f?sseis tem elevado o custo de produ??o, da energia el?trica. Por outro lado, a energia e?lica em alto mar (offshore) vem ganhando import?ncia no cen?rio internacional, e tornando-se competitiva a ponto de tornar-se uma possibilidade futura de gera??o no Brasil. Nesse sentido, o objetivo principal desta tese foi investigar a magnitude e distribui??o dos recursos e?licos offshore, verificando tamb?m possibilidades de complementaridade com a fonte h?drica. Para isto, foi utilizado uma s?rie de dados de precipita??o do Climatic Research Unit (CRU) e conjunto de dados satelit?rios de velocidade de vento do projeto Blended Sea Winds da National Climatic Data Center (NCDC/NOAA). De acordo com crit?rios estat?sticos foi encontrado tr?s tipos de complementaridade presentes no territ?rio brasileiro: h?drica h?drica, e?lica e?lica e h?drica e?lica. Notou-se que houve complemento bastante significativo (r=-0,65) entre as fontes, h?drica e e?lica, principalmente das bacias hidrogr?ficas do sudeste e centro oeste com os ventos do Nordeste. Com intuito de refinar a extrapola??o dos ventos sobre o oceano, foi utilizado m?todo baseado na teoria de Monin-Obukhov para modelar a estabilidade da camada limite atmosf?rica. Foi utilizado o conjunto de dados de fluxos de calor, temperatura e umidade do Projeto Objectively Analized Air-Sea Flux (OAFLUX), al?m de dados de press?o ao n?vel do mar do projeto NCEP/NCAR e o modelo de relevo global ETOPO1 da National Geophysical Data Center (NGDC/NOAA). Verificou-se um bom recurso em ?guas rasas, entre 0-20 metros, estimados em 559 GW. A contribui??o do recurso e?lico em um reservat?rio, foi investigada com um modelo h?brido e?lico-hidr?ulico simplificado que permitiu o c?lculo do n?vel dos reservat?rios a partir de dados de vaz?o afluente, defluente e produ??o de turbina. Notou-se que o sistema h?brido evita os per?odos de estiagem, poupando continuamente ?gua dos reservat?rios atrav?s da produ??o e?lica. Assim, a partir dos resultados obtidos, ? poss?vel afirmar que os bons ventos das costa brasileira podem, al?m de diversificar a matriz el?trica, estabilizar as flutua??es h?dricas evitando racionamentos e apag?es, reduzindo o uso das t?rmicas que eleva o custo de produ??o e emite gases poluentes. Pol?ticas p?blicas voltadas ao incentivo da energia e?lica offshore ser?o necess?rias para seu pleno desenvolvimento. / The stabilization of energy supply in Brazil has been a challenge for the operation of the National Interconnected System in face of hydrological and climatic variations. Thermoelectric plants have been used as an emergency source for periods of water scarcity. The utilization of fossil fuels, however, has elevated the cost of electricity. On the other hand, offshore wind energy has gained importance in the international context and is competitive enough to become a possibility for future generation in Brazil. In this scenario, the main goal of this thesis was to investigate the magnitude and distribution of offshore wind resources, and also verify the possibilities of complementing hydropower. A data series of precipitation from the Climatic Research Unit (CRU) Blended Sea Winds from the National Climatic Data Center (NCDC/NOAA) were used. According to statistical criteria, three types of complementarity were found in the Brazilian territory: hydro ? hydro, wind ? wind and hydro ? wind. It was noted a significant complementarity between wind and hydro resources (r = -0.65), mainly for the hydrographical basins of the southeast and central regions with Northeastern Brazil winds. To refine the extrapolation of winds over the ocean, a method based on the Monin-Obukhov theory was used to model the stability of the atmospheric boundary layer. Objectively Analyzed Air-Sea Flux (OAFLUX) datasets for heat flux, temperature and humidity, and also sea level pressure data from NCEP/NCAR were used. The ETOPO1 from the National Geophysical Data Center (NGDC/NOAA) provided bathymetric data. It was found that shallow waters, between 0-20 meters, have a resource estimated at 559 GW. The contribution of wind resources to hydroelectric reservoir operation was investigated with a simplified hybrid wind-hydraulic model, and reservoir level, inflow, outflow and turbine production data. It was found that the hybrid system avoids drought periods, continuously saving water from reservoirs through wind production. Therefore, from the results obtained, it is possible to state that the good winds from the Brazilian coast can, besides diversifying the electric matrix, stabilize the hydrological fluctuations avoiding rationing and blackouts, reducing the use of thermal power plants, increasing the production cost and emission of greenhouse gases. Public policies targeted to offshore wind energy will be necessary for its full development.

Em diversos escoamentos sobre superfícies há a presença de protuberâncias, como por exemplo rebites, parafusos e juntas. Estas protuberâncias podem influenciar a camada limite, acelerando a transição do escoamento do estado laminar para o estado turbulento. Em alguns casos isto pode ser indesejável, já que o escoamento turbulento implica necessariamente em uma força de atrito maior do que aquela referente ao escoamento laminar. Existem alguns aspectos neste tipo de escoamento que ainda não estão bem compreendidos. O objetivo deste trabalho é estudar a influência de uma rugosidade isolada no escoamento sobre uma superfície. Este estudo contribui para se entender o que ocorre em casos de maior complexidade. O estudo é de natureza computacional, em que se utiliza simulação numérica direta das equações de Navier-Stokes. A técnica de fronteiras imersas é utilizada para representar a rugosidade no escoamento sobre a superfície. O código numérico é verificado por meio do método de soluções manufaturadas. Comparações entre resultados experimentais, da teoria de estabilidade linear e numéricos também são utilizados para a validação do código. Resultados obtidos com diferentes alturas de rugosidade e variações no gradiente de pressão permitiram analisar a influência de elemento rugoso tridimensional em escoamentos de camada limite. / The presence of protuberances on surfaces, for example, rivets, screws and gaskets, can influence the boundary layer by accelerating the transition from laminar flow to turbulent flow. In some cases this may be undesirable, since the turbulent flow involves frictional forces greater than the ones at the laminar regime. There are some aspects of the flow in the boundary layer perturbed by a single roughness element that are not well understood. The aim of this work is to study the influence of an isolated roughness on the boundary layer. This study is a step towards to the understanding of what can happen in more complex cases. The nature of this study is computational, therefore a Direct Numerical Simulation code is used. The immersed boundary method is used to represent the roughness in the flow on the surface. The numerical code is verified via theMethod ofManufactured Solutions. Comparisons between experimental data, Linear Stability Theory and numerical results are also used for the validation of the code. Results obtained with different roughness heights and variations in the pressure gradient allowed the analysis of the influence of a three-dimensional roughness element in boundary layer flows.

Este trabalho investiga a evolução espacial da Camada Limite Planetária (CLP) na região do Canal de São Sebastião (CSS) - SP, uma das áreas mais impactadas por derramamentos acidentais de óleo das regiões sul e sudeste do Brasil. Para tanto, foi feito levantamento da topografia e cobertura do solo para uma região de 12 km x 12 km no CSS com o intuito de levantar parâmetros essenciais para a estimativa do balanço de energia sobre o continente. Foram utilizados dados médios horários de vento, temperatura e umidade específica do ar coletados pelo Centro de Biologia Marinha (CEBIMar), e temperatura do oceano obtida de um fundeio ancorado próximo ao centro do canal. Os dados médios foram utilizados para estimar o balanço de energia sobre o continente, utilizando o método proposto por Deardorff (1978), e sobre o oceano através de parametrização do tipo bulk para as condições de verão e inverno. Com os resultados obtidos foi determinada a altura da CLP para ambas as superfícies e, em seguida, aplicada uma média móvel com advecção destas alturas no sentido do vento zonal - a componente mais intensa do vento ao longo do dia segundo análise de dados para ambas estações estudadas - para investigar sua evolução espacial ao longo de duas linhas de latitude: uma interceptando o CEBIMar e outra, mais ao sul, numa região composta por água e continente em igual proporção. / This work investigates the spatial evolution of the Planetary Boundary Layer in the region of São Sebastião Channel (SSC) - SP, one of the most impacted area by accidental oil spilling in the South and Southeast regions of Brazil. It was performed a topographic and soil cover survey for a region of 12 km x 12 km in the SSC region in order to obtain the essential parameters to estimate the energy balance over the continent. Hourly averaged data of wind, air temperature and specific humidity collected by the Marine Biologic Center (CEBIMar) and ocean temperature obtained by a mooring near the center of the channel were used in this work to estimate the energy balance over the continent using the routine proposed by Deardorff (1978) and over the ocean using bulk parameterizations for winter and summer conditions. The obtained results were used to determine the PBL height for both surfaces. To investigate the PBL spatial evolution in the transition continent-water-continent it was applied a movable average with advection of the PBL height in the zonal wind direction the wind component more intense during winter and summer, according to the data analysis- to investigate the PBL spatial evolution through two latitude lines: one intercepting the CEBIMar and another in an region southward with equal water and continent proportion.

Made available in DSpace on 2017-07-10T17:11:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Mariana Uzeda2.pdf: 3273824 bytes, checksum: cb0d125fc8aae9dfe673029b5f5a30a5 (MD5) Previous issue date: 2014-08-29 / This work presents a comparative study between four different sliding mode variable structure control strategies (SMVSC) applied to autonomous underwater vehicles (AUV) positioning in 6 DOF, under the influence of wind, waves and marine currents. The addressed strategies are the conventional CEV-MD control based on Lyapunov stability, the CEV-MD control based on the equivalent control, the CEV-MD control based on the input-output stability and the CEVMD adaptive control. The accomplished comparisons seek a satisfactory tradeoff between the tracking performance and the closed-loop system stability in light of eliminating the chattering phenomenon. In that sense, the analysis and synthesis of the respective SMVSC control laws is carried out fromthe Lyapunov Stability Theory and the Barbalat s Lemma. As well as numerical simulations are implemented to obtaining the respective performances of each SMVSC control strategy presented. / Este trabalho apresenta um estudo comparativo entre quatro diferentes estratégias de controle de estrutura variável por modos deslizantes (CEV-MD) aplicadas ao posicionamento de veículos subaquáticos autônomos (VSA) em 6 GDL, sob a influência de ventos, ondas e correntes marinhas. As estratégias abordadas são o controle CEV-MD convencional baseado na estabilidade de Lyapunov, o controle CEV-MD baseado no controle equivalente, o controle CEV-MD baseado na estabilidade entrada-saída e o controle CEV-MD adaptativo. As comparações realizadas visam a eliminação do do fenômeno do chattering buscando um compromisso satisfatório entre o desempenho de rastreamento e a estabilidade do sistema em laço fechado. Nesse sentido, a análise e síntese das respectivas leis de controle CEV-MD é realizada a partir da Teoria de Estabilidade de Lyapunov e do Lema de Barbalat. Assim como simulações numéricas são implementadas para a obtenção dos respectivos desempenhos de cada estratégia de controle CEV-MD apresentada.

Este trabalho investiga a evolução espacial da Camada Limite Planetária (CLP) na região do Canal de São Sebastião (CSS) - SP, uma das áreas mais impactadas por derramamentos acidentais de óleo das regiões sul e sudeste do Brasil. Para tanto, foi feito levantamento da topografia e cobertura do solo para uma região de 12 km x 12 km no CSS com o intuito de levantar parâmetros essenciais para a estimativa do balanço de energia sobre o continente. Foram utilizados dados médios horários de vento, temperatura e umidade específica do ar coletados pelo Centro de Biologia Marinha (CEBIMar), e temperatura do oceano obtida de um fundeio ancorado próximo ao centro do canal. Os dados médios foram utilizados para estimar o balanço de energia sobre o continente, utilizando o método proposto por Deardorff (1978), e sobre o oceano através de parametrização do tipo bulk para as condições de verão e inverno. Com os resultados obtidos foi determinada a altura da CLP para ambas as superfícies e, em seguida, aplicada uma média móvel com advecção destas alturas no sentido do vento zonal - a componente mais intensa do vento ao longo do dia segundo análise de dados para ambas estações estudadas - para investigar sua evolução espacial ao longo de duas linhas de latitude: uma interceptando o CEBIMar e outra, mais ao sul, numa região composta por água e continente em igual proporção. / This work investigates the spatial evolution of the Planetary Boundary Layer in the region of São Sebastião Channel (SSC) - SP, one of the most impacted area by accidental oil spilling in the South and Southeast regions of Brazil. It was performed a topographic and soil cover survey for a region of 12 km x 12 km in the SSC region in order to obtain the essential parameters to estimate the energy balance over the continent. Hourly averaged data of wind, air temperature and specific humidity collected by the Marine Biologic Center (CEBIMar) and ocean temperature obtained by a mooring near the center of the channel were used in this work to estimate the energy balance over the continent using the routine proposed by Deardorff (1978) and over the ocean using bulk parameterizations for winter and summer conditions. The obtained results were used to determine the PBL height for both surfaces. To investigate the PBL spatial evolution in the transition continent-water-continent it was applied a movable average with advection of the PBL height in the zonal wind direction the wind component more intense during winter and summer, according to the data analysis- to investigate the PBL spatial evolution through two latitude lines: one intercepting the CEBIMar and another in an region southward with equal water and continent proportion.