Submitted by Joana Azevedo (joanad@id.uff.br) on 2017-07-03T12:52:37Z No. of bitstreams: 1 Dissert CEZAR AUGUSTO CECHIN.pdf: 2893279 bytes, checksum: 6041ec6c989e858605c656ff1fe6baab (MD5) / Approved for entry into archive by Biblioteca da Escola de Engenharia (bee@ndc.uff.br) on 2017-07-06T16:47:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissert CEZAR AUGUSTO CECHIN.pdf: 2893279 bytes, checksum: 6041ec6c989e858605c656ff1fe6baab (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-06T16:47:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissert CEZAR AUGUSTO CECHIN.pdf: 2893279 bytes, checksum: 6041ec6c989e858605c656ff1fe6baab (MD5) Previous issue date: 2016-06-20 / Esta pesquisa apresenta como objetivo geral analisar o controle de ruído nos geradores de energia em uma balsa guindaste, através da utilização de materiais de atenuação, intervenção na vibração dos equipamentos e na introdução de acessórios e componentes de máquinas, ventiladores e exaustores. Para o desenvolvimento da pesquisa foi escolhida um dos ambientes de trabalho mais ruidosos da balsa guindaste, construída na década de 70, pertencente a uma das Empresas que presta apoio na exploração e produção de petróleo na área de Engenharia Submarina e que seu escopo principal é realizar atividades de movimentação de grandes cargas e lançamentos de dutos. Numa avaliação detalhada nas frentes de serviço e dos equipamentos existentes, medições e estudos realizados no período 2013 até 2016, histórico de monitoramento dos ruídos e análise critica dos últimos cinco anos, bem como entrevista verbal com a força de trabalho envolvida, foram selecionados a praça de geradores de energia para estudo de caso e melhorias na atenuação do ruído. Conjuntamente com a implantação das medidas propostas de redução de ruído, foi aplicado o questionário para verificação da eficácia do tratamento realizado e dos fatores de qualidade de vida dos colaboradores. Como resultado final foi sugerido às medidas corretivas e preventivas para tornar o ambiente saudável do ponto de vista da higiene ocupacional, como por exemplo, a instalação de atenuadores de ruído nos ventiladores e exaustores dos geradores de energia, instalação de painéis de lã de rocha com chapas perfuradas em determinados ambientes, bem como inserir forro acústico no teto da sala e paredes da sala de manutenção (SMM), visando diminuir a influencia das fontes geradoras. / The present research intends to analyze the noise control in power generators on a ferry crane, through the use of mitigation materials, intervention in the equipment’s vibration and the introduction of accessories and machine components, ventilation fans and exhaust fans. In order to develop this research it was chosen one of the noisiest barge crane, which was built in the 1970s, owned by one of the companies that provide support in oil exploration and production in the field of Subsea Engineering and its main goal is to perform activities that handle with large loads and pipelines launching. In a detailed evaluation of the service and equipment, measurements and studies of the noise monitoring historical and critical analysis of the past five years were realized during 2013 to 2016, as well as verbal interviews with the workforce involved, selecting some square power generators for case study and improvements in noise attenuation. In conjunction with the implementation of noise reduction measures proposed, it was applied a questionnaire to verify the effectiveness of the treatment and the quality of life of employees factors. As a final result it was suggested to the corrective and preventive measures to turn it into a healthy area from the point of view of occupational hygiene, such as the installation of noise attenuators in ventilation fans and exhaust fans of power generators, installation of rock wool panels with perforated sheets in certain areas, as well as insert acoustic ceiling in the living room and walls of the engine room monitoring, in order to reduce the influence of the generating sources.

Made available in DSpace on 2016-08-31T13:33:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DaniloSP_DISSERT.pdf: 1541140 bytes, checksum: a3ab0c19a32a7eaf392690513de9a9a5 (MD5) Previous issue date: 2015-07-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The objective of this study is to evaluate different strategies for adaptive control in order to contribute to better performance controllers with synchronous generators with uncertainties of the parameters or disturbances. The permanent magnet synchronous generators are growing in the market for wind power generation, this being the necessary motivation for choosing this plant. A study and analysis of subsystems of wind energy conversion are performed, and the model of the wind turbine, the mechanical transmission system and synchronous generator are described. The project strategy with conventional control is performed and will be the target of comparison for the implemented adaptive control strategies / O objetivo deste trabalho é avaliar diferentes estratégias de controle adaptativo a fim de contribuir para a melhoria do desempenho de controladores de geradores síncronos com incertezas dos parâmetros ou perturbações. Os geradores síncronos de ímã permanente estão crescendo rapidamente no mercado de geração de energia eólica, sendo a motivação necessária para a escolha desta planta. Um estudo e análise dos subsistemas de conversão de energia eólica são realizados, sendo descrito o modelo da turbina eólica, do sistema de transmissão mecânico e do gerador síncrono. O projeto com estratégia de controle convencional é abordado e será alvo de comparação para as estratégias de controle adaptativo implementadas

O uso de materiais piezelétricos no desenvolvimento de dispositivos para o aproveitamento de energia provinda de vibrações mecânicas, Energy Harvesting, tem sido largamente estudado na última década. Materiais piezelétricos podem ser encontrados na forma de finas camadas ou pastilhas, sendo facilmente integradas a estruturas sem aumento significativo de massa. A conversão de energia mecânica em energia elétrica se dá graças ao acoplamento eletromecânico dos materiais piezelétricos. A maioria das publicações encontradas na literatura exploram o uso de dispositivos eletromecânicos ressonantes, sintonizados na frequência de operação da estrutura, maximizando assim, a energia elétrica de saída dada uma certa condição de operação. O desempenho desses dispositivos ressonantes para coletar e armazenar energia é altamente dependente da adequada sintonização da sua frequência de ressonância com a frequência de operação do sistema/estrutura. Este trabalho apresenta o projeto, otimização e análise de incertezas de um dispositivo coletor/armazenador de energia que consiste em uma placa sob duas condições de contorno, engastada-livre (EL) e deslizante-livre (DL), com massa sísmica e materiais piezelétricos conectados a um circuito shunt. Um modelo em elementos finitos de placa laminada piezelétrica conectada a circuitos R e RL é utilizado combinando as teorias de camada equivalente e deformação de cisalhamento de primeira ordem. A disposição/quantidade de material piezelétrico bem como a massa sísmica acoplados à estrutura foram otimizadas utilizando-se um Algoritmo Genético, levando em conta análises mecânica (modelo mecânico, geometria, peso) e elétrica (modelo elétrico, circuito armazenador). Além disso, o efeito de incertezas dos parâmetros dielétrico e piezelétrico do transdutor, e da indutância elétrica ligada em série ao circuito coletor/armazenador de energia foi estudado. Os resultados indicam que a inclusão de uma indutância sintética ao circuito pode melhorar a coleta de energia em uma banda de frequência e, ainda, que a otimização geométrica pode reduzir a quantidade de material piezelétrico sem no entanto diminuir significativamente a energia gerada. / The use of piezoelectric materials in the development of devices to harvest energy from mechanical vibrations (Energy Harvesting) has been widely studied in the last decade. Piezoelectric materials can be found in the form of thin layers or patches easily integrated into structures without significant mass increase. The conversion of mechanical energy into electric power is provided by the electromechanical coupling of piezoelectric materials. Most publications in the literature explore the use of resonant electromechanical devices, tuned to the operating frequency of the host structure, thus maximizing the power output given a certain operating condition. The performance of these resonant devices to harvest and store energy is highly dependent on the proper tuning of its resonance frequency with the operation frequency of the system/structure. This work presents a design, optimization and uncertainty analysis of energy harvester device consisting of a plate with tip mass and piezoelectric materials connected to shunt circuits. Two boundary conditions are used for the plate, cantilever (EL) and sliding-free (DL). A coupled finite element model with R and RL circuits, combining equivalent single layer and first order shear deformation theories, was used. The distribution and volume of piezoelectric material and the tip mass coupled to the structure were optimized using a Genetic Algorithm, accounting for both mechanical (mechanical model, geometry, weight) and electric (electric model, storer circuit) analyses. Furthermore, the effect of uncertainties of transducer dielectric and piezoelectric constants and electric inductance connected in series with harvesting circuit was studied. The results indicate that the inclusion of a synthetic inductance can improve energy harvesting performance over a frequency range and also that the geometric optimization may reduce the piezoelectric material volume without diminishing significantly the harvested energy.

O uso de materiais piezelétricos no desenvolvimento de dispositivos para o aproveitamento de energia provinda de vibrações mecânicas, Energy Harvesting, tem sido largamente estudado na última década. Materiais piezelétricos podem ser encontrados na forma de finas camadas ou pastilhas, sendo facilmente integradas a estruturas sem aumento significativo de massa. A conversão de energia mecânica em energia elétrica se dá graças ao acoplamento eletromecânico dos materiais piezelétricos. A maioria das publicações encontradas na literatura exploram o uso de dispositivos eletromecânicos ressonantes, sintonizados na frequência de operação da estrutura, maximizando assim, a energia elétrica de saída dada uma certa condição de operação. O desempenho desses dispositivos ressonantes para coletar e armazenar energia é altamente dependente da adequada sintonização da sua frequência de ressonância com a frequência de operação do sistema/estrutura. Este trabalho apresenta o projeto, otimização e análise de incertezas de um dispositivo coletor/armazenador de energia que consiste em uma placa sob duas condições de contorno, engastada-livre (EL) e deslizante-livre (DL), com massa sísmica e materiais piezelétricos conectados a um circuito shunt. Um modelo em elementos finitos de placa laminada piezelétrica conectada a circuitos R e RL é utilizado combinando as teorias de camada equivalente e deformação de cisalhamento de primeira ordem. A disposição/quantidade de material piezelétrico bem como a massa sísmica acoplados à estrutura foram otimizadas utilizando-se um Algoritmo Genético, levando em conta análises mecânica (modelo mecânico, geometria, peso) e elétrica (modelo elétrico, circuito armazenador). Além disso, o efeito de incertezas dos parâmetros dielétrico e piezelétrico do transdutor, e da indutância elétrica ligada em série ao circuito coletor/armazenador de energia foi estudado. Os resultados indicam que a inclusão de uma indutância sintética ao circuito pode melhorar a coleta de energia em uma banda de frequência e, ainda, que a otimização geométrica pode reduzir a quantidade de material piezelétrico sem no entanto diminuir significativamente a energia gerada. / The use of piezoelectric materials in the development of devices to harvest energy from mechanical vibrations (Energy Harvesting) has been widely studied in the last decade. Piezoelectric materials can be found in the form of thin layers or patches easily integrated into structures without significant mass increase. The conversion of mechanical energy into electric power is provided by the electromechanical coupling of piezoelectric materials. Most publications in the literature explore the use of resonant electromechanical devices, tuned to the operating frequency of the host structure, thus maximizing the power output given a certain operating condition. The performance of these resonant devices to harvest and store energy is highly dependent on the proper tuning of its resonance frequency with the operation frequency of the system/structure. This work presents a design, optimization and uncertainty analysis of energy harvester device consisting of a plate with tip mass and piezoelectric materials connected to shunt circuits. Two boundary conditions are used for the plate, cantilever (EL) and sliding-free (DL). A coupled finite element model with R and RL circuits, combining equivalent single layer and first order shear deformation theories, was used. The distribution and volume of piezoelectric material and the tip mass coupled to the structure were optimized using a Genetic Algorithm, accounting for both mechanical (mechanical model, geometry, weight) and electric (electric model, storer circuit) analyses. Furthermore, the effect of uncertainties of transducer dielectric and piezoelectric constants and electric inductance connected in series with harvesting circuit was studied. The results indicate that the inclusion of a synthetic inductance can improve energy harvesting performance over a frequency range and also that the geometric optimization may reduce the piezoelectric material volume without diminishing significantly the harvested energy.