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Monitoramento e diagnose de cavitação em turbinas hidraulicas utilizando tecnicas de vibração e acustica

Perez Naupa, Rolando Melquiades 10 November 1995 (has links)
Orientador: Rodmar Cardinali / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-21T02:02:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PerezNaupa_RolandoMelquiades_M.pdf: 6557936 bytes, checksum: 908a10b63d279df1c50483e4c04abf0a (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Em medições de som propagados em meios fluido e solido e, em faixas de freqüências adequadas, a potência acústica e os parâmetros relacionados com as energias de vibração ou de acústica (RMS da aceleração ou pressão acústica) são diretamente proporcionais aos níveis de cavitação. Este trabalho descreve os métodos para avaliar estes parâmetros e sua posterior utilização na detecção e avaliação do nível da cavitação apresentadas em turbinas hidráulicas de reação (Francis, Kaplan, etc.). Estes métodos são aplicados em uma turbina Francis de 160 MW da Usina Hidroelétrica de llha Solteira (capacidade total de 3200 MW), que são administradas pela CESP (Centrais Elétricas de São Paulo, Brasil). Os resultados experimentais das medições do som no tubo de sucção da turbina mostram que o som propagado no solido detecta satisfatoriamente a cavitação que ocorre dentro da turbina. Com base nos resultados experimentais obtidos também são dados direcionamentos para a implementação destes métodos num sistema de monitoramento e diagnose de cavitação para turbinas hidráulicas / Abstract: In measurements of noise as fluid and structural bome, in adequate ftequency bands, the acoustic power and parameters related to the vibration and acoustic energy (RMS of acceleration or acoustic pressure) are directly proportional to cavitation levels. This work describes the different methods to evaluate these parameters and, their utilization to detect and to evaluate the level of cavitation in hydraulic reaction turbines (Francis, Kaplan, etc.). These methods are applied in a Francis turbine of 160MW of the Hydroelectric power plant of Ilha Solteira (with total capacity of 3200 MW) which belong CESP (Centrais elétricas de São Paulo, Brazil). The experimental results of noise measurements on draft tube shows that the measurements of structural borne noise detects satisfactorily the cavitation which occurs inside the turbine. Also, are given guidelines for the implementation of these methods for monitoring and for the diagnostic of cavitation in hydraulic machines / Mestrado / Mecanica dos Corpos Solidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica
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Banco de ensaios para pequenas bombas utilizando a turbina Michell-Banki como maquina motora

Puell Neto, Fernando 27 December 1999 (has links)
Orientador: Jose Roberto Bonilha / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2018-07-27T10:11:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PuellNeto_Fernando_M.pdf: 6985780 bytes, checksum: c34f94cb004ba575d8286cd40aa41dda (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: A instalação, operação e análise de um banco de ensaio permitiu verificar suas características particulares, como a utilização de uma Turbina Michell-Banki como máquina motora e ensaios com rotação variável. Como resultado desta pesquisa, tem-se a demonstração da viabilidade de se apoiar a indústria nacional no aperfeiçoamento de pequenas máquinas hidráulicas, fornecendo um suporte experimental diferenciado do que hoje existe no país, principalmente no que diz respeito a custos. Foram ainda objetos deste trabalho a definição dos limites de aplicação destes bancos e o estudo da variação de rotação durante os ensaios, onde esta variação, dentro de limites recomendados, permite a execução de testes com rotação reduzida. Por outro lado, a turbina e bomba formam um conjunto de recalque, cujos ensaios permitiram determinar algumas de suas características hidráulicas e inferir sobre ele algumas conclusões. As principais características do conjunto são: a variação de rotação da bomba, em decorrência do estrangulamento do sistema, e a forte relação entre a variação do rendimento do conjunto e da bomba. A principal conclusão quanto ao conjunto é a constatação da necessidade de pesquisas para a sua otimização... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The installation, operation and analysis of a rig of test perrnitted to check their particular characteristics, as the use of a Turbina Michell-Banki as motor machine and tests with variable rotation. As a result of this research, we have a demonstration of the viability sustain on the national industry on the improvement of little hydraulic machines, supplying a differentiated experimental support than today it exists in the country, mainly in what says about costs. This work also focuses the definition of the limits of the application of these banks and the study on the variation of the speed during the tests, where this variation, within the recornrnended limits, perrnits the execution of the tests with reduced speed. On the other hand, the turbine and the pump make a group of pumping, whose tests allowed to determine some of their hydraulic characteristics and to infer about it some conclusions. The main characteristics of the group are: the variation of rotation of the pump due the strangulation of the system, and the strong relationship among the variation on the efficiency of the group and the pump. The main conclusion is the evidence ofthe need ofresearches to the optimization of these group... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Mestrado / Recursos Hidricos / Mestre em Engenharia Civil
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Caracterización de Turbina Hidráulica Tipo Turgo para Microgeneración

Hauser Vavra, Kim Santiago Maria January 2011 (has links)
Ingeniero Civil Mecánico / Las microcentrales hidráulicas (centrales de menos de 100 [kW]) representan en Chile un campo de exploración obligatorio en el intento de avanzar hacia un modelo energético país eficiente y sustentable. Diversifican la matriz energética, aumentando la confiabilidad global del sistema, y son aptas para generación distribuida, es decir, inyección y venta de potencias excedentes en la red de distribución, lo que constituye un incentivo directo al consumo eficiente de energía por parte del usuario. En este contexto, el Centro de Energía de la Universidad de Chile desarrolla un proyecto de Micro Central Hidráulica Plug & Play. El objetivo general de este Trabajo de Título consistió en la caracterización de una turbina hidráulica tipo Turgo con dos inyectores, dilucidando entre otras cosas la validez de regular el caudal que pasa a través de los inyectores con válvulas mariposa en vez de válvulas de aguja, que son diseñadas para tal propósito. Se diseñó e instaló un laboratorio de pruebas para la turbina hidráulica tipo Turgo en el Taller Mecánico del DIMEC. Particularmente se midió un conjunto de valores de caudal, altura equivalente neta y potencia eléctrica generada, lo que permitió obtener el diagrama de explotación de la turbina hidráulica, del cual se desprende valiosa información en términos de selección de recursos hídricos, regulación de caudal y otros aspectos técnicos específicos y propios de esta turbina. Los resultados del diagrama de explotación muestran diferencias con los datos del fabricante. Particularmente, entre los puntos de operación nominal obtenidos y los que entrega el fabricante se observan diferencias de rendimiento cercanas a un 10%. El autor recomienda instalar la microcentral en recursos hídricos de las siguientes características, que entregan la potencia eléctrica nominal del generador, 10 [kW] (a 50 [Hz] y 220 [V]): Q=59,4 [l/s], Hn1=34,9 [m] y Q=38,1 [l/s], Hn1=49,1 [m]. Los rendimientos globales respectivos son eta_g=0,493 y eta_g=0,546. Se mostró que existe un conjunto de recursos hídricos fQ, Hng en los que la microcentral no puede operar de buena forma. Se ha destacado que la utilización de válvulas mariposa es el factor principal para esta limitación y que el uso de válvulas de aguja debería reducir tal rango. Además, se encontró que existen importantes imperfecciones en el diseño de los elementos del conjunto turbina-inyectores, como el diámetro de los inyectores, que disminuyen la capacidad del conjunto. A pesar de que el conjunto turbina-inyectores es mejorable, se ha aportado elementos de juicio que permiten validar la utilización de válvulas mariposa para regular caudal de la microcentral. En este contexto, se recomienda regular caudal sólo con la válvula mariposa principal.
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Dano cavitacional em revestimentos depositados por aspersão termica a chama

Marques, Paulo Villani 13 December 1996 (has links)
Orientador: Roseana da Exaltação Trevisan / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia e Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-22T02:49:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marques_PauloVillani_D.pdf: 12014964 bytes, checksum: 8b999b4d1106158fe535c4e6635c65b6 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Quantias elevadas são gastas anualmente na manutenção de turbinas hidráulicas usadas na geração de energia elétrica por causa do ataque cavitacional. Avaliou-se a aplicabilidade de revestimentos metálicos e cerâmicos depositados sobre aço carbono por aspersão térmica a chama na manutenção destes equipamentos em função de sua resistência à erosão por cavitação. Foram realizados ensaios de dureza, rugosidade, ensaio acelerado de cavitação induzida por vibração ultra-sônica, adesão (tração), metalografia por microscopia ótica e eletrônica de varredura, análise química por microssondagem e difratometria de raios-X. Os resultados mostraram que a estrutura lamelar típica dos revestimentos aspergidos por chama favorece o dano cavitacional e que somente revestimentos fundidos após a deposição têm algum potencial para a aplicação pretendida. Esta fusão feita com um arco TIG pode melhorar o desempenho de tais revestimentos e viabilizar sua aplicação em equipamentos de grande porte. Os mecanismos de perda de massa foram evidenciados pela observação por microscopia eletrônica de varredura da superfície cavitada e do resíduo arrancado do material durante o teste de cavitação / Abstract: Much money is annually dispended in the maintenance of hydraulic turbines used in electric power generation due to the cavitational damage. The suitability of flame thermal sprayed coatings on the maintena cee of these equipments was evaluated in terms of its cavitational damage resistance. Hardness, roughness, accelerated ultrasonically induced cavitation and adherence tests were performed, as well as optical and scanning electron microscopy, microprobe ehemical analysis, and X-ray difractometry. The results showed that the flame sprayed coating lamellar structure seems to favor the cavitational damage and only fused coatings after spraying have some potential to be applied in turbine's maintenance. This fusion made with a gas tungsten are may improve the coating performance and allows its application on heavy equipments. The mechanism of mass loss were evidenced by scanning microscopy observations of the cavitated surfaces and of the material detached from the coating during cavitational tests / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica
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Uma contribuição à melhoria do processo de fresamento em 5 eixos de pás de turbinas hidráulicas / A contribution to the improvement of the milling process in 5 axis for blades of hydraulic turbines

Lacerda, Rafael Segantin, 1979- 25 August 2018 (has links)
Orientador: Anselmo Eduardo Diniz / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-25T10:42:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lacerda_RafaelSegantin_M.pdf: 5082934 bytes, checksum: 9288c8f97c6d45416ba8bc96895fc01d (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: A fabricação de pás de turbinas hidráulicas representa uma das atividades mais importantes no processo de fabricação do rotor de uma usina hidrelétrica e corresponde a uma parcela considerável do custo de produção do mesmo. Devido às características geométricas e requisitos hidráulicos destes componentes, as operações de fresamento em cinco eixos são altamente solicitadas e se destacam pela versatilidade e rapidez que proporcionam para o processo produtivo. Todavia, o fresamento de pás de turbinas hidráulicas apresenta alguns pontos críticos relacionados com a qualidade superficial, qualidade dimensional e os custos da operação de usinagem. A taxa de remoção de material, a variação das condições de fresamento diretamente relacionada com os parâmetros de corte e a necessidade de se reduzir os ciclos de produção são itens que fazem o estudo detalhado desta operação ter importância fundamental para a utilização das modernas tecnologias de usinagem. O objetivo deste trabalho é identificar as condições de corte mais adequadas para o processo de fresamento em cinco eixos de pás de turbinas hidráulicas. Para isto, o processo de fabricação foi monitorado e ensaios foram realizados para comparação entre diferentes estratégias de fresamento e parâmetros de corte. Durante estes ensaios observaram-se os parâmetros elétricos do motor da máquina e também a coloração dos cavacos, para estabelecer uma relação entre estes parâmetros e o real desgaste sofrido pela ferramenta, a fim de se ter um método direto e prático para definição de seu fim de vida. As principais conclusões deste trabalho são que a variável de entrada mais influente na vida da ferramenta dentre as testadas foi a estratégia de corte (concordante ou concordante / discordante) e para estas ferramentas, o desgaste de flanco (VB) foi o principal determinante para o fim de vida da aresta de corte. Em adicional, a observação da potência consumida e da coloração do cavaco realizada pelo operador, mostrou-se adequada para determinar o momento de troca da ferramenta neste tipo de fresamento em desbaste. Palavras chave: fresamento em cinco eixos, pás, turbinas hidráulicas e desgaste de flanco / Abstract: The manufacturing process of blades for hydraulic turbines is one of the most important activities to fabricate a runner for a hydraulic power plant and is responsible for a considerable portion of the production cost thereof. Due to the geometric characteristics and hydraulic requirements in these components, the milling operations in five axis is highly appreciated and offer the versatility and speed for the production process. However, the milling process for blades of hydraulic turbines present some critical issues related to the surface quality, dimensional quality and machining costs. The rate of material removal, the variation of milling conditions directly related with cutting parameters and the need to reduce production cycles are items that make a detailed study of this operation has high importance on the application of the most modern machining technologies. The objective of this work is to identify the most suitable cutting conditions for five axis milling in blades of hydraulic turbines. For this, the manufacturing process was monitored and tests were performed in order to compare different milling strategies and cutting parameters. During these tests was observed the electrical parameters of the machine motor and also the colors of the chips to establish a relationship between these parameters and the actual wear suffered by the tool in order to have a derictly and practical method to define the end of the tool life. The main conclusions are that the most influential variable in the tool life among those tested was the cutting strategy (Up Milling or Up Milling / Down Milling) and for these tools, the main determinant for the end of life is the flank wear (VB) of the cutting edge. In additional, the observation of the power consumption and the colors of the chips performed by the operator, with the goal of determining the exactly time to exchange the tool was adequate for this type of rough milling. Keywords: five axis milling, blades, hydraulic turbines and flank wear / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica
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Criterios de projeto utilizando turbina tipo michell banki como força motriz para bomba alternativa de multiplos pistões

Bettarello, Antonio Carlos Tambellini 03 August 2018 (has links)
Orientador: Jose Roberto Bonilha / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil / Made available in DSpace on 2018-08-03T23:08:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bettarello_AntonioCarlosTambellini_M.pdf: 2950978 bytes, checksum: 3fb77a458263091d3c0babb7bb2626d7 (MD5) Previous issue date: 2002 / Mestrado
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Metodo de obtenção dos parametros do regulador de uma turbina hidraulica / Method ot get obtains of the governor's parameters by a hydraulic turbine

Giacomini, Marcos Roberto 30 August 2007 (has links)
Orientador: Jose Geraldo Pena de Andrade / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-11T05:54:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Giacomini_MarcosRoberto_D.pdf: 3148192 bytes, checksum: 975bbc84589e07811d6b2dcf58814dfe (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Este trabalho apresenta uma nova proposta para obter os parâmetros do regulador de uma turbina hidráulica, com o objetivo de melhorar o controle operacional de uma usina hidrelétrica. Dentre os diversos métodos existentes, o método de Ziegler-Nichols mostra-se adequado porque na determinação dos parâmetros do regulador efetuam-se simulações que consideram todo o comportamento hidráulico da instalação e da máquina. A partir de inúmeras simulações, para a estabilização da rotação adimensional, variando o tempo da água, o tempo da máquina e a rejeição, percebeu-se que os coeficientes utilizados no método de Ziegler-Nichols não apresentavam bons resultados em algumas situações, deixando evidente a necessidade de uma adequação. As equações propostas neste trabalho permitem a obtenção de valores mais adequados para as constantes proporcional, integral e derivativa através dos valores da constante proporcional última e do período último, como já utilizado no método de Ziegler-Nichols, em função do tempo da água, do tempo da máquina e da rejeição da potência / Abstract: This work presents a new proposal to obtain the parameters of the regulator of a hydraulic turbine, looking for the goal to increase the operational control of a hydroelectric power plant. Among many existing methods, the Ziegler-Nichols shows itself adequate because in the determination of the parameters of the regulator simulations are carried out witch consider all the hydraulic behavior of the installation and the machine. From many simulations, to the adimensional rotation stabilization, varying the water time, the machine time and the rejection, it was realized that the coefficients used in the Ziegler-Nichols method weren't presenting good results in some situations, leaving evident the needy of an adaptation. The equations suggested in this work allow obtaining more adequate values to the proportional, integral and derivative constants, through the constant last proportional values and the last period, as already used in the Ziegler-Nichols method in function of the water time, the machine time and the power rejection / Doutorado / Recursos Hidricos / Doutor em Engenharia Civil
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Analise dos parametros do regulador de uma turbina hidraulica

Santos, Ronaldo Pellicer Duarte dos 19 February 2004 (has links)
Orientador: Jose Geraldo Pena de Andrade / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-04T00:15:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_RonaldoPellicerDuartedos_M.pdf: 2165396 bytes, checksum: 1323ec5890bf8ef8aae8ad9214a8943a (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: Neste trabalho são apresentadas diretrizes para simulação operacional de turbinas hidráulicas através de um modelo matemático-computacional, no qual as características dos elementos são representadas por séries de Fourier segundo proposta de Suter, Marchal&Flesh. Com base neste modelo foram simulados, segundo o método de Ziegler-Nichols, diversos arranjos buscando estabelecer correlações matemáticas entre os parâmetros do regulador e os tempos característicos da água e da máquina. O método de Ziegler-Nichols estabelece uma rotina para a obtenção dos valores adequados das constantes proporcional,integral e derivativa.Ao se estabelecer correlações obter-se-á diretamente os parâmetros adequados. Seguindo esta diretrizes simulações foram feitas e as suspeições se confirmaram com o estabelecimento, para uma dada rejeição de carga, de uma equação cujo resultado são os parâmetros obtidos diretamente. Dado o resultado positivo este trabalho evidencia um caminho a ser seguido para o equacionamento dos parâmetros para todas as condições operacionais de aceitação e rejeição de carga... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: Hereby are presented directions to simulate the operation of hydraulic turbine by the mathematic-computational model, whereby the characteristics are presented by Fourier Series and proposal by Suter. The simulations realized by Ziegler-Nichols method in several models to find relationship between governor parameters and characteristics times of water and machine (Tw and Tm). The Ziegler-Nichols method establishes a routine to obtain adequate values of proportional, integral and derivative constants. With this direction, the simulations were accomplished and the suspicious were confirmed by the establishment, by one load rejection, of an equation where the parameters were obtained directly. This results show that all range of operational conditions must be investigated to offer better conditions to operators and to optimize results... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Mestrado / Recursos Hidricos / Mestre em Engenharia Civil
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Um modelo de otimização do despacho de maquinas em usinas hidreletricas

Arce Encina, Anastacio Sebastian 19 November 1999 (has links)
Orientadores: Secundino Soares Filho, Takahaki Ohishi / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-25T22:58:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ArceEncina_AnastacioSebastian_M.pdf: 2856778 bytes, checksum: 96ddd6da1acec4e7cdc2990b1c74c3e4 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: O problema do despacho de máquinas numa hidrelétrica surge quando os estudos do planejamento da operação de curto prazo, a programação e mesmo a supervisão na operação em tempo real, define a quantidade de energia que a usina deve produzir ao longo do periodo de planejamento. Este compromisso nasce da necessidade de manter o equilíbrio entre a carga e a geração. O comportamento da carga normalmente varia ao longo do dia. Conforme o valor dela aumenta, o número de máquinas comprometidas no seu atendimento não será suficiente para manter o equilíbrio entre a carga e a geração, isto é, será necessário colocar mais máquinas em operação. Quando o valor da carga diminui, o número de máquinas necessário será menor. Dentro dessa variação do número de máquinas necessário para o atendimento da carga, surge a possibilidade de otimizar o critério de despacho. Na prática, muitos são os critérios possíveis de serem adotadas para definir o despacho de máquinas. Este trabalho apresenta um modelo para definir o despacho de máquinas, minimizando perdas, partidas e paradas. Para efeito de cálculo das perdas no sistema de geração, são avaliadas a elevação do nível de canal de fuga, a variação do rendimento do conjunto turbina-gerador e o aumento do atrito do fluxo d'água nas tubulações do sistema hidráulico. São colocadas algumas considerações sobre os fatores que geram custos nas partidas e paradas. Como a maioria das usinas hidrelétricas tem instaladas máquinas que são caracteristicamente iguais, neste trabalho é aproveitado este aspecto para formular o problema do despacho de máquinas, como um problema simples de otimização e resolvido por técnica de programação dinâmica. A aplicação do modelo à usina de Itaipú mostram os seguintes resultados: As perdas associadas ao sistema de geração das usinas hidrelétricas são significativas e merecem serem consideradas no planejamento de curto prazo ou programação. A otimização do despacho que minimiza perdas resulta em frequentes partidas ou paradas. A otimização do despacho que minimiza partidas/paradas resulta em níveis de perdas significativas. Para determinar o despacho ótimo, do ponto de vista econômico, é fundamental determinar principalmente o quanto custa uma partida ou parada. Os resultados apresentados apontam também à necessidade de uma boa previsão nos valores de geração programada, devido a que um desvio acompanhado pela regulação primária pode resultar na operação de um número de máquinas não indicado para minimizar as perdas / Abstract: The problem of dispatching generating units on hydroelectric p1ants arises when the short term operational planning and the on-line operational supervision establish the energy amount that the p1ant should produce during the planning period. This commitment is concerned with the necessity of keeping the equilibrium between load and generation. The load usually varies during the day. As the load increases, the number of generating units committed to its attainment may not be enough to assure the equi1ibrium between load and generation and so it will be necessary to put more generating units in operation. When the load decreases, the number of generating units shou1d be lower. Due to this variation of the number of generating units in operation during the day, the possibi1ity of optimizing some dispatch criterion arises. In practice, many possible criterion can be adopted to define the generating units dispatch. This work presents a model to define the dispatch of generating units that minimizes generation losses and the number of start-up/shut-down of units. In order to calcu1ate losses in the generation system, the increase in tailrace elevation, the variation of turbine-generator efficiencies and the increase in penstock head losses are considered. The factors associated with cost of start-up and shut-down of generating units are addressed. Since hydroelectric plants usually have generating units with equal characteristics, this aspect is exploited in this work so that the generating units dispatch can be formu1ated as a simp1e optimization prob1em that can be solved by dynamic programming. The application of the model to the Itaipú hydroe1ectric p1ant shows the following results: The generation loss in hydroelectric plants are expressive and de serve to be taken into account in the short term operation p1anning. The minimization of generation losses leads to frequent start-up/shut-down of generating units. The minimization of start-up/shut-down of generating units leads to expressive generation losses. To obtain the optimal dispatch, from an economic point of view, it is necessary to determine how much a start-up/shut-down costs. The results highlight the necessity of an accurate forecasting of the programmed generation because large deviations followed by the primary regulation can result an inadequate number of generating units to minimize generation losses / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica
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Modelo de despacho otimo com tratamento individual de unidade geradoras em usinas hidreletricas / Optimal dispach model with indivual

Colnago, Glauber Renato 02 February 2007 (has links)
Orientador: Paulo de Barros Correia / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-09T13:14:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Colnago_GlauberRenato_M.pdf: 2199430 bytes, checksum: a29163d68691a2b1bec8be6c8bf1d470 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Os modelos de despacho ótimo atuais em usinas hidrelétricas (UHEs) são realizados tendo em conta as eficiências das unidades geradoras (UGs) obtidos com a extrapolação dos dados de um modelo em escala reduzida das turbinas. Uma extrapolação dos dados do modelo para o protótipo realizada com grande precisão poderia ser feita se houvesse semelhança dinâmica, geométrica e cinemática entre eles. Como isto é impossível, os fabricantes de turbinas possuem relações empíricas para corrigir as eficiências medidas no modelo para refletirem melhor o desempenho do protótipo. Apesar desta correção, o desempenho real das turbinas pode ser afetado por características construtivas ou operacionais das UHEs, não levadas em conta pelos fabricantes, e pode variar com o tempo de uso de uma forma diferente para cada UG de uma UHE. Logo, as eficiências das turbinas reais não são iguais às eficiências extrapoladas do modelo em escala reduzida e, sob esta ótica, um modelo de despacho realizado com as curvas de eficiência derivadas do modelo reduzido provavelmente não otimiza a eficiência de uma UHE. Pode-se obter dados de eficiência mais precisos (atualizados) das UGs instaladas com o auxílio de métodos de medição de vazão da água nos condutos forçados das UGs. Neste trabalho foi desenvolvido um modelo de despacho ótimo em UGs de UHEs que trata individualmente as UGs, pois as mesmas possuem, provavelmente, curvas diferentes quando se trata dos dados atualizados. A formulação matemática do modelo de despacho ótimo proposto é não linear inteiro misto e não convexo e foi utilizado o programa Lingo 8.0 para sua resolução, com buscas global e local. Os melhores resultados foram obtidos com a busca global. Foi realizado o despacho com os dois tipos de dados, os derivados do modelo reduzido e os atualizados de uma UHE real. Na simulação com dados atualizados chegou-se a ganhos entre 0,34% até 0,99% na operação da UHE, em comparação com a simulação com os dados derivados do modelo reduzido. Estas quantias significam, em valores monetários, entre R$ 700 mil e R$ 2 milhões anuais (para R$ 50/MWh). Os custos para a obtenção dos dados atualizados no caso em estudo foi quase nulo, no entanto, mesmo que utilizados métodosmais precisos para medição de vazão, que possuem um custo associado, este trabalho indica uma relação baixo custo e alto benefício para a utilização dos dados atualizados obtendo-se o retorno em poucos meses do capital investido / Abstract: Currently used models for optimal dispatch in hydro plants (HP) are based on generation units (GU) efficiency extrapolated from the reduced scale turbine data. An extrapolation from the reduced model data to obtaining real prototype data with excellent precision could occur only if dynamical, geometrical and kinematical similarity between prototype and reduced model would exist. As this is impossible, turbine manufacturers use empirical relations to correct model efficiency in order to reflect in a better way the prototype efficiency. Despite this correction, the turbines¿ real performance can be affected by HPs¿ constructive and operational characteristics, not taken into account by manufacturers; therefore, the real turbine efficiency in a specific GU is not similar to the one obtained from the reduced model by means of extrapolation. Considering this, optimal dispatch using extrapolated reduced model¿s efficiency data will probably not optimize the HP¿s efficiency. More exact efficiency data from the installed GU¿s can be obtained by means of water discharge measurements in penstocks. There was developed a dispatch model in GUs of HPs that treat GUs individually because, probably, their efficiency curves are different. The proposed dispatch model is a mixed integer nonlinear mathematical formulation. The software used to solve the problem was Lingo 8.0, with global and local searchs. Better results were obtained when using global search. This work presents a simulation of optimal dispatch using both kind of data: the extrapolated from the reduced model, and the more detailed data. The simulation that uses the more detailed data from a real HP permitted a gain between 0.34 and 0.99% compared to the one that uses reduced scale model data. These amounts, converted to monetary values, represent between R$700 thousand and R$2 million per year (for a tariff of 50 R$/MWh). The costs for obtaining the more detailed data used in this work are almost null. This work shows the introduction of more precise measurement techniques in GUs implies investments that can rapidly returned. / Mestrado / Mestre em Planejamento de Sistemas Energéticos

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