Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T15:43:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 265982.pdf: 2673154 bytes, checksum: ab1c3a9446789aeeaf0c5922fd7cddc2 (MD5) / No interior de um compressor hermético, o óleo lubrificante tem por função lubrificar as partes móveis, reduzir o vazamento do gás entre o cilindro e o pistão, prevenir a corrosão e o desgaste das partes metálicas, reduzir o acúmulo de contaminantes, amortecer impactos entre os componentes e controlar o campo de temperaturas do compressor por meio da transferência de calor com o gás, com a carcaça e com os demais componentes internos. No presente trabalho, é apresentada uma metodologia de cálculo para se avaliar a influência do óleo lubrificante na transferência de calor de um compressor hermético alternativo. Em alguns compressores, a existência de um padrão de circulação do lubrificante, promovido por um sistema de bombeamento acoplado ao eixo, proporciona uma remoção do calor dos componentes internos, o qual é rejeitado para o ambiente externo por meio da formação de um filme descendente de óleo junto à parede interna da carcaça. O presente modelo propõe equações para o transporte de calor na forma diferencial unidimensional cuja solução fornece o campo de temperaturas no óleo e na carcaça para uma dada condição de operação do compressor. A fim de validar o modelo numérico proposto, um compressor protótipo foi devidamente instrumentado para fornecer valores de temperatura em diversos pontos da carcaça e da parte interna do compressor para diferentes condições de operação. Os testes foram realizados em uma bancada experimental especialmente adaptada para receber o compressor protótipo. Adicionalmente à análise experimental, um modelo térmico global baseado em balanços de massa e energia na forma integral para os componentes internos do compressor foi adaptado e acoplado ao modelo de transferência de calor no óleo e na carcaça. Este modelo permitiu estimar a influência de diversas variáveis relativas ao escoamento do óleo sobre importantes parâmetros do compressor, como temperatura dos componentes, capacidade de refrigeração e potência consumida. De uma forma geral, observa-se que a temperatura dos componentes internos, da carcaça e do óleo no reservatório (cárter) são, em algumas condições, influenciadas pelo padrão de escoamento do óleo no interior da carcaça de forma significativa. Entretanto, grandezas energéticas e de eficiência são pouco afetadas por parâmetros como a vazão total de óleo bombeada, a vazão de óleo que escoa como um filme na parede da carcaça, o volume de óleo presente no cárter do compressor e a fração de óleo que escoa por sobre os componentes internos do compressor.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-23T18:53:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 266025.pdf: 10212344 bytes, checksum: ed31b1d4a39de1115cda9fc94f82ed0d (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Gestão do Conhecimento / Made available in DSpace on 2012-10-23T21:48:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 260444.pdf: 5843855 bytes, checksum: 381d6d84c8dd4f3b33238ccddf2b6b55 (MD5) / O presente trabalho objetivou desenvolver uma proposta de Gestão do Conhecimento (GC) na área de manutenção de linhas de transmissão (LT) de energia elétrica da Eletrosul Centrais Elétricas S/A para retenção, disseminação e utilização do conhecimento crítico. Focalizou-se o estímulo e a transformação do conhecimento tácito em explícito e sua contribuição para o aprendizado contínuo e o desenvolvimento de competências. Foi descrita a transformação do conhecimento crítico sob o ponto de vista dos compartilhamentos ou interações que comporta os processos de socialização, externalização, combinação e internalização. Os componentes do processo de GC, as práticas adotadas e as respectivas categorias nas quais essas práticas foram classificadas objetivam a melhor utilização da GC na área de manutenção. A metodologia adotada é caracterizada como exploratório-descritiva, de natureza qualitativa, estudo de caso e coleta de dados com utilização de entrevistas e questionários semi-estruturados. O estudo foi realizado no Departamento de Manutenção do Sistema - DMS, que inclui a unidade Regional de Manutenção de Santa Catarina - RMSC, por ser a mais expressiva em manutenção de LT em sua área de atuação e geograficamente melhor acessível. Este estudo se estendeu à Regional de Manutenção do Oeste - RMRO, à Regional do Paraná - RMPR, à Regional de Mato Grosso do Sul - RMMS e à Regional do Rio Grande do Sul - RMRS. A amostra é não probabilística intencional, com entrevistas a empregados do setor de manutenção de LT da Palhoça - SMPAL, de Capivari de Baixo - SMCAP e de Joinville - SMJOI e questionários enviados eletronicamente aos empregados dos setores de manutenção de LT de Farroupilha - SMFAR, Laranjeiras - SMLAR, Santo Ângelo - SMSAN, Campos Novos - SMCNO, Guarapuava - SMGUA, Londrina - SMLON, Curitiba - SMCBA, Campo Grande - SMCGR, e Dourados - SMDOU. Para análise e interpretação dos dados, as informações foram levantadas nos documentos formais e comparadas com o efetivamente praticado e compartilhado. Concluiu-se que o modelo atende os objetivos propostos contribuindo para o aprendizado contínuo e o desenvolvimento de competências. Desta forma, recomenda-se que a empresa faça uso da proposta apresentada pela autora sobre Gestão do Conhecimento para a Eletrosul, possível de implantação e utilização, com foco na melhoria dos resultados.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2008. / Made available in DSpace on 2012-10-23T22:41:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 264044.pdf: 17372417 bytes, checksum: 24793d33aea9f12cdcfaca6a2833e9e7 (MD5) / O estudo do comportamento térmico de fluidos com viscosidade variável em função da temperatura ainda é uma área da ciência térmica pouco estudada, apesar de sua vasta aplicação industrial (laticínios, indústria química de polímeros, indústria petrolífera, dentre outros.). O principal desafio deste estudo está em caracterizar o comportamento fluidodinâmico do Cimento Asfáltico Processado (CAP) em função da temperatura para diferentes sistemas de aquecimento ou resfriamento. Em temperatura ambiente, o CAP comporta-se como um fluido viscoelástico. Em temperaturas elevadas, apresenta-se como um fluido Newtoniano, porém com viscosidade variável com a temperatura. Neste trabalho o CAP apresenta-se confinado em um tanque de aço inoxidável, aquecido por um conjunto de resistências elétricas instaladas próximas a base do tanque. Este tanque foi desenvolvido para o estudo experimental de um tanque de armazenamento de asfalto de refinarias da Petrobrás. O tanque e as resistências foram instrumentados com termopares para obtenção da distribuição de temperatura. Entretanto devido à dificuldade de instrumentação com anemômetros de fio quente, as velocidades do fluido em função da temperatura, geradas a partir da convecção natural do CAP, foram obtidas a partir de simulações numéricas. Próximo ao fundo do tanque, foram instaladas resistências elétricas responsáveis pelo aquecimento por convecção natural do CAP dentro do tanque para comparar o efeito da dissipação de calor para diferentes geometrias de aquecimento estudadas. A validação da simulação numérica foi feita através da comparação da distribuição de temperaturas, obtidas a partir de resultados experimentais e numéricos, para diferentes potências aplicadas nos sistemas de aquecimento (resistências elétricas). Um modelo numérico confiável representa uma grande ferramenta de projeto de sistemas de aquecimento de tanques de armazenamento de asfalto reais, que empregam a tecnologia de termossifões.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-23T23:22:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 248440.pdf: 8773551 bytes, checksum: 946e5a2e0bcc88338f87e10a0d4d9d44 (MD5) / Devido as perspectivas de escassez das fontes de energia elétrica e ao rígido controle ambiental relativo à utilização de fluidos refrigerantes, novas tecnologias de refrigeração têm surgido com uma certa regularidade. Tais tecnologias, sem exceção, geram duas superfícies térmicas, uma quente e outra fria, ambas na máquina de superfície fria ao compartimento refrigerado e a superfície quente ao ambiente externo. Tais sistemas devem ser compactos, ter baixo consumo de energia, ter capacidade de refrigeração elevada além de operarem com uma pequena diferença de temperatura entre as partes trocando calor. Uma das propostas para o lado quente, consiste na utilização de circuitos de bombas capilares, também conhecidos por CPLs (Capillary Pumped Loops). Uma CPL é um sistema bifásico que usa a aplicação de calor e as forças geradas pela tensão superficial em um elemento poroso para bombear fluido refrigerante num circuito fechado, composto basicamente por um evaporador, um condensador e um reservatório de líquido. Ao invés de uma bomba mecânica, o diferencial de pressão necessário para a circulação do fluido é gerado no menisco que separa as fases líquida e vapor no elemento poroso, localizado no evaporador. Desde a sua introdução, as CPLs vêm sendo utilizadas predominantemente na área aeroespacial. A utilização de CPLs em sistemas de refrigeração, exige características operacionais particulares, como altas taxas de transferência de calor e pequenas diferenças de temperatura entre partes trocando calor, além da presença da gravidade. O objetivo maior deste trabalho é avaliar o desempenho de um circuito CPL aplicado como um sistema secundário de transferência de calor no lado quente de sistemas alternativos de refrigeração. Para tanto, as características físicas e operacionais de CPLs foram estudadas em detalhes a partir da ampla literatura existente sobre o assunto. Apesar de ampla, a literatura não contempla a demanda do setor de refrigeração. Para preencher esta lacuna, decidiu-se projetar e ensaiar um circuito CPL com foco no segmento de refrigeração, investigando os efeitos de fatores tais como: temperatura de condensação, desnível entre trocadores de calor, configuração do elemento poroso e fluido de trabalho. Das configurações testadas, a que mostrou melhor desempenho foi aquela onde a temperatura da superfície quente se manteve em 76ºC para um fluxo de calor de 4,8W/cm2. Tal valor de temperatura é excessivamente elevado, gerando coeficiente de performance baixo e exigindo portanto melhorias significativas no conceito de bomba capilar adotado de forma a viabilizar a operação proposta. Due to the shortage of the electric energy sources and also to the strict environmental controls regarding the use of the actual refrigerants, alternative cooling technologies are now being introduced into the market, all of them with innovative features related to the energetic efficiency and also to the use of environmental friendly substances. However, all those technologies are based on a warm and a cold surface, both generated by and located at the refrigeration machine. That requires the utilization of secondary heat transfer loops to connect the cold surface to the refrigerated compartment and the warm surface to the external air. Such secondary circuits must be compact, in addition of having low energy consumption, high cooling capacity and producing a small temperature drop between the heat transfer source and sink. One of the alternatives for the warm side of alternative refrigeration systems is a Capillary Pumped Loop#CPL, considered in this work. A CPL is a two-phase flow system that uses heat and the capillary forces generated in a porous media to pump fluid in a closed loop, comprised by an evaporator, a condenser and a liquid reservoir. The required pressure difference to pump the fluid is generated in the meniscus that separates the liquid and vapor phases, located in the evaporator. Since its introduction, the CPL concept has been used mainly by the aerospace industry. In order to explore its use in refrigeration equipments some specific operational characteristics must be addressed: i) high heat transfer fluxes, ii) high condensation temperatures and iii) low temperature drops between the heat transfer source and sink. In addition to that the gravity is another factor that differentiates the aerospace and earth applications. The main objective of this work is therefore to explore the operational characteristics of a CPL working as a secondary heat transfer circuit in alternative refrigeration systems. For doing so a CPL prototype was designed and manufactured, having a flat geometry and using a heating block to simulate the warm surface of the refrigeration machine. The prototypes were tested in specific operational conditions required by the refrigeration sector, using ethyl alcohol and water as working fluids, and varying the thickness and the porous size of the porous wick, the height difference between evaporator and condenser and also the evaporator orientation. From those tests the operational limits for each CPL configuration were established, allowing the identification of failures and also of points for further design improvements. The best CPL configuration showed a warm surface temperature of 76ºC for a heat flux of 4.8W/cm2. Such a value is extremely high pushing the performance coefficient down. Therefore significant improvements are required in the CPL prototype before it can be considered a practical alternative for refrigeration systems.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2009. / Made available in DSpace on 2012-10-24T00:01:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 266112.pdf: 23801796 bytes, checksum: 93ff8b0f82d257aae07ba24e8ee3e701 (MD5) / A eficiência de compressores alternativos de refrigeração é bastante afetada pelo superaquecimento do fluido refrigerante, causada principalmente pela transferência de calor no sistema de sucção. Diversos trabalhos vêm sendo desenvolvidos ao longo dos anos, a fim de proporcionar um melhor entendimento da dinâmica da transferência de calor no interior do compressor e propor alternativas para a redução do superaquecimento. Porém, geralmente as análises são realizadas com base em medições de temperatura no fluido refrigerante e nos componentes do compressor, com a transferência de calor sendo estimada via balanço de energia. O objetivo principal do presente trabalho é o desenvolvimento de um procedimento experimental para a medição direta do fluxo de calor, inexistente ainda para componentes do compressor, validada a partir de balanços de energia. A partir dessas medições, estimativas de coeficientes locais de transferência de calor foram também obtidas, permitindo interpretar os modos de transferência de calor e a interação térmica entre diversas regiões do compressor. Além desta contribuição, o trabalho analisa o efeito de alguns parâmetros sobre a transferência de calor, tais como temperaturas de evaporação e de condensação, condição de transiente térmico do compressor e escoamento de óleo lubrificante sobre a superfície interna da carcaça. Observou-se que os coeficientes locais de transferência de calor nos componentes do compressor são praticamente independentes das temperaturas de evaporação e de condensação e que os fluxos de calor nesses componentes praticamente mantêm a mesma distribuição proporcional do calor total trocado. As medições permitiram também concluir que o escoamento de óleo lubrificante na superfície interna da carcaça aumenta consideravelmente a rejeição de calor do compressor para o ambiente externo e, além disto, afeta de forma significativa a interação térmica entre componentes do compressor. A investigação do regime transiente térmico do compressor revelou diferentes escalas de tempo para os componentes. Finalmente, detectou-se que, apesar da grande movimentação de óleo e gás no interior do compressor, a troca de calor por radiação é expressiva em alguns de seus componentes.

[pt] O fluxo de potência probabilístico é considerado uma técnica eficiente na obtenção de índices de segurança, tais como: a probabilidade de sobrecarga nas linhas de transmissão, probabilística de sobretensão em barramentos, etc., os quais são medidas extremamente úteis no planejamento e na operação de sistemas de potência. Este índices são obtidos dada a capacidade de tal algoritmo considerar a natureza probabilística das cargas em uma única solução. Nesta tese, a dependência entre as potências nodais é modelada de forma a considerar fatores ambientais e sociais como também o critério de pré-despacho usado no balanço da potência ativa do sistema. Estes aspectos são então incluídos no fluxo de potência probabilístico e o novo algoritmo é testado com dois sistemas de potência. O novo algoritmo de fluxo de potência probabilístico considerando dependências entre as potências nodais proposto por esta tese pode ser visto como uma técnica bastante realística para avaliar os riscos de insegurança dos sistemas de potência. / [en] Probabilistic load flow can be considered an efficient technique in order to essess security índices, such as: the probability of a line being greater than its thermal rating, probability of a busbar voltage being outside its operational constraints, etc., which are extremely useful measurements in planning and operation of power systems. These indices are schieved due to the capability of such algorithm in recognising the probabilistic nature of generation and load within one solution. In this thesis, the dependence between nodal powers is modelled in order to account environmental and social factors and the unit commitment criteria used to balance the system active power. These aspects are then included in the conventional probabilistic load flow and the new algorithm is tested with two power systems. The new probabilistic load flow algorithm considering dependence between nodal powers proposed by this thesis can be seen as very realistic technique to evaluate system security risks.

[pt] Neste trabalho desenvolve-se uma técnica para determinação da componente longitudinal do campo elétrico gerado por uma densidade superficial de corrente. A metodologia proposta baseia-se na diádica de Green da região em consideração, sendo estudadas regiões interiores em que existe uma solução analítica da equação de onda escalar em coordenadas ortogonais e regiões exteriores, em sistemas de coordenadas esféricas e cilíndricas. Para cada uma das soluções, mostra-se a convergência da expressão obtida para a componente longitudinal do campo elétrico, expressa por uma série ou integrais de funções modais. Baseado na metodologia desenvolvida, elabora-se um modelo de análise para determinação de campos e impedância característica em cabos coaxiais de seção arbitrária. O modelo é aplicado a cabos de seção circular e retangular. A metodologia de determinação de campos por diádicas de Green é ainda aplicada à análise de cabos coaxiais de seção retangular, com estais de fixação do condutor interno, localizados periodicamente. / [en] It is developed a method for the determination of the longitudinal component of the electric field generated by a surface current density in the interior or the exterior regions. The proposed method is based on the dyadic Green´s function of the region under consideration, beeing analysed interior regions, assuming the knowledge of the analytical solution for the scalar wave equation in the orthogonal coordinate systems and external regions, using spherical and cylindrical coordinate systems. For the each solution, it is shown the convergence of the expression obtained for the longitudinal component of the electric field. Based on the developed method, a model of analysis is elaborated to determine the field and the characteristics impedance of coaxial cables of arbitrary cross section. The model is applied to cables with circular and rectangular sections. The dyadic Green´s function method is finally applied to the analysis of coaxial cables with internal metallic struts periodicaly placed.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T11:53:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 232785.pdf: 1394581 bytes, checksum: bf7368f4a4ec0562449e233848435da8 (MD5) / O presente trabalho tem como objetivo o tratamento do problema de ampliação do carregamento de linhas de transmissão aéreas por meio do desenvolvimento de uma metodologia baseada em Lógica Difusa (Fuzzy) para o cálculo da temperatura superficial do condutor na linha e a estimação do seu valor até uma semana a frente. A pesquisa foi feita em duas etapas, na primeira foi feito o treinamento do sistema de inferência difuso empregado e na segunda foram feitas simulações para determinar os melhores valores para os seus parâmetros de ajuste e o seu comportamento na estimação da temperatura do condutor. Para o treinamento do sistema foram utilizados dados climáticos, amplitude de corrente e temperatura superficial do condutor, todos medidos em uma linha de transmissão real durante 31 dias consecutivos. Para determinar a quantidade de regras de inferência presentes no sistema, um algoritmo de agrupamento difuso foi empregado para organizar a massa de dados históricos em conjuntos. A cada conjunto desses uma regra foi definida, tendo seus parâmetros determinados através de uma técnica de regressão linear múltipla. As simulações foram feitas com uma parte dos dados históricos não utilizada no treinamento. Os baixos valores dos erros encontrados nessa última etapa mostram que a metodologia é viável e bastante promissora para os estudos na área de ampacidade. The present work has as objective the development of a Fuzzy Logic based methodology for the calculation of the conductor superficial temperature in an overhead transmission line and to estimate its value up to one week ahead. The research was made in two stages, the first in the training of the fuzzy inference system used and the second in simulations to determine the best values for their adjustment parameters and its behavior in the evaluation of the conductor temperature. Climate data, current and conductor superficial temperature were used for the system training. These values were measured in a real transmission line for 31 consecutive days. In order to set up the inference rules present in the system, a fuzzy cluster estimation method was used to organize the historical data in clusters and a recursive least squares method was used to determine the coefficients in the concluding parts of the rules. The simulations were made with a part of the historical data not used in the training. The low values of the errors found in the last stage show that the methodology is viable and quite promising for ampacity studies.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Metrologia Científica e Industrial. / Made available in DSpace on 2012-10-24T11:57:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 267132.pdf: 2017295 bytes, checksum: 1b609de87c534a4a4338bfda978db055 (MD5) / Os sistemas elétricos de geração, transmissão e distribuição de energia elétrica crescem continuamente, em porte e em complexidade. Em função disso, crescem também as exigências com relação à supervisão e ao controle das grandezas envolvidas. Esse papel é desempenhado pelos denominados sistemas de medição operacional. Apesar da importância desses sistemas, verifica-se que há dentro do setor elétrico uma grande diferença de rigorismo no tratamento metrológico quando comparado ao dispensado aos sistemas destinados à medição de faturamento. Enquanto para a medição operacional pouca atenção é dada aos aspectos metrológicos, a medição de faturamento é revestida de rigoroso formalismo, através de freqüentes processos de calibração e sucessivas auditorias de agentes externos. Verificações periódicas são procedimentos corriqueiros nos processos de garantia da confiabilidade metrológica em praticamente todas as áreas do conhecimento. Dificuldades operacionais e falta de normatização específica fazem com que tal não seja usual na medição operacional. Visando contribuir para aumentar a confiabilidade nas medições operacionais este trabalho estabelece requisitos, analisa alternativas e descreve o desenvolvimento e a avaliação experimental de padrões de verificação de tensão e de corrente. Os sistemas de medição desenvolvidos foram testados em campo e em laboratório de metrologia rastreado a padrões internacionais. Os resultados mostram grande potencial para aplicação como padrões de referência em verificações, nas medições operacionais. Conseguiu-se implementar instrumentos não invasivos, operacionalmente seguros, de custo relativamente baixo e de exatidão adequada.