Orientadores : Prof. Dr. Pedro Luis Faggion, Prof. Dr. Luis Augusto Koenig Veiga / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências da Terra, Programa de Pós-Graduação em Ciências Geodésicas. Defesa: Curitiba, 19/03/2015 / Inclui referências : fls. 109-115 / Resumo: Com o objetivo de desenvolver uma metodologia para a monitoramento do assoreamento de determinada área do reservatório da Usina Hidrelétrica Mauá, situada no rio Tibagi, entre as divisas dos municípios de Ortigueira e Telêmaco Borba no estado do Paraná, executou-se o levantamento batimétrico à montante da barragem em uma área de 170382,44m². Na coleta de dados, foram realizadas linhas de sondagens regulares, perpendiculares ao curso d'água, para obter a superfície do fundo do lago; e linhas de sondagens de verificações, longitudinais ao fluxo do rio, para calcular as incertezas verticais e o Padrão de Exatidão Cartográfica dos produtos gerados. O volume assoreado foi calculado comparando os dados provenientes do levantamento batimétrico com a superfície de referência obtida pelo recobrimento aéreo feito com a levantamento Laser antes do enchimento do reservatório. A redução das sondagens batimétricas com relação ao nível instantâneo da água do reservatório foi feito por três técnicas distintas de coleta de dados. As diferenças volumétricas dos Modelos Digitais do Terreno, da malha triangular foram calculas no sistema de informações geográficas ArcGIS. As análises das diferenças entre as superfícies do fundo foram feitas através processamento digital de imagens utilizando a interpolação dos modelos digitais pelo método da Vizinhança Natural, estrutura de dados matricial. Após a análise das diferenças entre os modelos, constatou-se que elas não representam apenas o volume assoreado do reservatório, mas também diferenças de elevação observadas em locais em que a presença de vegetação arbórea prejudica a definição real do fundo do lago. A aplicação de diferentes métodos (nível d' água observado por régua linimétrica, nível d' água rastreado com RTK estático e nível d' água coletado com RTK em movimento) de redução das sondagens batimétricas demonstrou que os dois primeiros métodos apresentaram resultados equivalentes, mostrando a viabilidade da aplicação dos mesmos para UHE Mauá. O conjunto de experimentos permitiu o estabelecimento de uma metodologia a ser aplicada na usina. Palavras-Chave: Monitoramento do Assoreamento, Levantamento Batimétrico e Modelo Digital do Terreno. / Abstract: In order to develop a methodology for the monitoring of silting of a particular area of the Mauá Hydroelectric Power Plant reservoir, located on the Tibagi River, between the currencies of the cities of Ortigueira and Telemaco Borba in the state of Paraná, it was executed the bathymetric survey upstream of the dam in an area of 170382,44m². In data collection were carried out regular surveys lines, perpendicular to the water course, to generate the surface of the lake bottom, and verification survey lines, longitudinal to river flow, to calculate the vertical uncertainties and the Cartographic Accuracy Standard of the products generated. The silted volume was calculated by comparing the descendant data of the bathymetric survey with the reference surface obtained by the aerial flight done with the Laser Scanner technology before filling the reservoir. The reduction of bathymetric surveys with respect to the instantaneous level of the reservoir water it was made by three different techniques of data collection. The volumetric differences of Digital Terrain Models, triangular network were calculated in the geographic information system ArcGIS. The analysis of the differences between the surfaces of the fund were made through digital image processing using the interpolation of digital models by the method of Natural Neighbor in matrix format. After analyzing the differences between the models, it was found that they not only represent the silted volume of the reservoir, but also differences in elevation observed in places in which the presence of arbustive vegetation affect the definition studies of the lake bottom. The application of different methods of reducing bathymetric surveys (water level measured by limnimetric scale, water level tracked with Estatic RTK and water level collected with Moving RTK) showed that the first two methods presented equivalents results, showing the feasibility of application of them for the Maua hydroeletric power plant silting surveying. The experiments allowed the establishment of a methodology to be applied in UHE Maua. Key words: Monitoring of Sedimentation, Bathymetric Survey and Digital Terrain Model.

Resumo: A utilização de vertedouros labirinto deverá ser cada vez mais frequente em obras de pequenas e médias usinas hidrelétricas, por apresentar maior capacidade de descarga em relação ao vertedouro convencional, mantendo-se a mesma sobreelevação. Observa-se a necessidade da realização de pesquisas que esclareçam a operação de vertedouros labirinto, preenchendo uma lacuna do conhecimento do meio técnico brasileiro. Os projetos atuais procuram viabilizar soluções cada vez mais econômicas, até mesmo lançando mão de formas não convencionais. Torna-se necessário, portanto, obter maiores onhecimentos para diversas alternativas de projeto, identificando eventuais particularidades do escoamento nessas estruturas. O objetivo principal deste trabalho foi avaliar o comportamento de vertedouros labirinto, tomando como caso piloto o vertedouro labirinto da PCH Bocaiúva. A partir de uma anál se crítica realizada, foram determinadas alternativas de layout da crista do vertedouro que conferem maior ficiência em relação à capacidade de descarga e aeração, sem aumento significativo dos custos. A revisão da literatura realizada sobre o tema revelou que há um bom material bibliográfico que serve de base para a pesquisa proposta. Entretanto, foi observado também que há lacunas a serem preenchidas em termos de capacidade de descarga. Os resultados obtidos nos ensaios realizados em canal prismático retangular, nos quais foram verificados diferentes tipos de perfil da crista e comparados os comportamentos da crista em labirinto frente à crista retilínea, serviram como base para os estudos realizados em modelo reduzido tridimensional. Apresenta-se uma planilha que calcula as dimensões e principais parâmetros de projeto de vertedouros labirinto, e determina uma vazão teórica baseada no método de TULLIS et al. (1995). Como resultado, selecionam-se os principais parâmetros que devem ser levados em conta no projeto de vertedouros labirinto, baseados nas pesquisas teóricas e na comprovação experimental desse trabalho.

Orientador : Prof. Dr. Anselmo Chaves Neto / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 03/06/2016 / Inclui referências : f. 93-97 / Área de concentração / Resumo: Neste trabalho propõe-se uma nova metodologia de previsão para os deslocamentos de um bloco de concreto de uma barragem baseada nas séries históricas dos instrumentos pêndulos direto e invertido instalados no bloco. O método desenvolvido foi aplicado à Barragem de Itaipu. Características dos dados registrados, tais como a autocorrelação, a multicolinearidade e a presença de séries temporais integradas de diferentes ordens foram determinantes para o delineamento da metodologia. A metodologia proposta consiste em ajustar modelos Autorregressivos de Defasagens Distribuídas (ADL) para aplicar a abordagem Bounds Testing e assim modelar os deslocamentos horizontais de um bloco de concreto, validar os modelos, realizar as previsões para um horizonte além do observado e construir intervalos de confiança para essas previsões. Os modelos propostos, que são o Modelo de Correção de Erros (ECM) Irrestrito e o Restrito, serão comparados a modelos estatísticos clássicos, tais como modelos Autorregressivos Integrados Médias Móveis (ARIMA) e modelos de Vetores Autorregressivos (VAR). A comparação foi realizada por meio de medidas de avaliação do erro das previsões fora da amostra e avaliação dos gráficos das previsões. Um dos modelos propostos, o ECM irrestrito, apresentou menores medidas de avaliação de erro e o desempenho foi satisfatório na avaliação dos gráficos das previsões fora da amostra. Para cada sensor do pêndulo, foram construídos intervalos de confiança para as previsões do modelo ECM irrestrito, estabelecendo novos limites para as observações de deslocamentos. A metodologia apresentada possui uma configuração inovadora e assim um novo modelo de previsão é inserido na área de monitoramento de barragens de concreto. Palavras-chave: Monitoramento de Barragens. ADL. Modelo de Correção de Erros. Bounds Testing. Previsão. Deslocamentos. / Abstract: This work proposes a new methodology for forecasting the displacement of a concrete block of a dam based on historical series of direct and inverted pendulum installed in the block. The developed method was applied to the Itaipu Dam. Characteristics of recorded data such as the autocorrelation, multicollinearity and the presence of integrated time series of different orders were decisive for the design of the methodology. The proposed methodology consists of: adjusting Autoregressive Distributed Lag models (ADL) and apply the Bounds Testing approach, and thus, modeling the horizontal displacements of a concrete block, validate the models, make forecasts for a horizon beyond the observed and build confidence intervals for these forecasts. The proposed models, which are the Error Correction Model (ECM) Unrestricted and Restricted, will be compared to classic statistical models such as Autoregressive Integrated Moving Average models (ARIMA) and Autoregressive Vectors (VAR). The comparison was performed by evaluation of measurements error of forecasts out-of-sample and evaluation of the graphs of forecasts. One of the proposed models, the unrestricted ECM, showed lower error evaluation measures and its performance was satisfactory in the evaluation of the graphs of out-of-sample forecasts. For each pendulum sensor, confidence intervals were constructed for the predictions of the ECM unrestricted model, setting new limits for observations of displacement. This methodology has an innovative configuration and thus a new forecasting model is inserted into the monitoring field of concrete dams. Keywords: Monitoring Dams. ADL. Error Correction Model. Bounds Testing. Forecast. Displacements.

Resumo: Regras de operação de reservatórios são importantes para a gestão de recursos hídricos. Várias técnicas de otimização têm sido aplicadas para obter métodos efecientes de operação de reservatórios, entretanto, um método eficiente ainda se faz necessário devido a complexidade de um sistema de reservatórios, especialmente os de pequenas dimensões. Neste trabalho, um método de otimização melhorado, baseado em Enxame de Partículas, é apresentado. As melhorias envolvem o uso de um algoritmo que única os dois esquemas do algoritmo de Enxame de Partículas em um único, sem comprometer o desempenho computacional. É adotada a combinação do coeficiente de constrição ao coeficiente de inércia para o controle da velocidade das partículas. Uma nova abordagem da variação da inércia _e utilizada para melhorar o desempenho do algoritmo. O algoritmo proposto _e aplicado ao problema de otimização diária do planejamento de geração de pequenas centrais hidrelétricas, através de um modelo simplificado de otimização, que utiliza penalização da função objetivo para lidar com as restrições não lineares do problema. Esta abordagem mostrou boa performance e obteve resultados promissores, quando comparada ao algoritmo de Enxame de Partículas padrão e a outras técnicas heurísticas, como o Recozimento Simulado, por exemplo.

Orientador: Prof. Dr. Ramón Sigifredo Cortés Paredes / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciência dos Materiais - PIPE. Defesa: Curitiba, 13/10/2014 / Inclui referências : f. 105-109 / Área de concentração: Engenharia e ciência de materiais / Resumo: A geração de energia proveniente de usinas hidrelétricas é de suma importância no Brasil, sendo mais de 64% da produção nacional vinda desse tipo de geração. Os rotores das turbinas utilizadas nas hidrelétricas sofrem desgastes e, as pás dessas turbinas estão sujeitas ao aparecimento de trincas que precisam ser reparadas para que haja eficiência e segurança durante a transformação da energia hidráulica em elétrica. Esse reparo pode ser feito através de adição de material por procedimentos de soldagem. O presente trabalho estuda parâmetros do processo de soldagem Plasma com alimentação de vareta para que posteriormente, com esses parâmetros já estudados, possa ser realizado o procedimento de reparo. Foram retirados corpos de prova de uma pá de turbina feita de aço inoxidável martensítico macio CA6NM que foram soldados com adição de eletrodo ER410NiMo. A solda foi realizada com multipasse e os parâmetros variados foram corrente, pós aquecimento e recuo do eletrodo. O objetivo é avaliar a qualidade da solda através do ensaio de líquidos penetrantes e estimar a influência dos parâmetros na dureza dos cordões e da ZTA, além de avaliar a presença da ferrita ? na microestrutura. Foram levantados os valores de pós aquecimento, corrente e recuo do eletrodo que tiveram maiores e menores médias de dureza. Também foi evidenciada a presença da ferrita ? tanto no interpasse, cordão de solda e na ZTA dos CP e que a soldagem multipasse contribui para uma diminuição do teor dessa fase no metal de solda devido ao ciclo térmico imposto pelos passe subsequentes. Palavras-chave: Aços Inoxidáveis, Plasma, CA6NM, multipasse, ferrita delta. / Abstract: Power generation from hydroelectric plants is of paramount importance in Brazil, with more than 64% of the national production coming of this type of generation. The rotors of the turbines used in power plants suffer wear and the blades of these turbines are subject to the appearance of cracks that need to be repaired to ensure efficiency and safety during the transformation of hydraulic energy into electricity. This repair can be made by adding material by welding procedures. This work studies the parameters of Plasma welding process so that later, with these parameters already studied, the repair procedure can be performed. Samples were taken from a turbine made of soft martensitic stainless steel CA6NM and were welded with added ER410NiMo electrode. The welding was carried out with multipass and varied parameters were current, post heating and retreat of the electrode. The objective is to evaluate the quality of the weld through the liquid penetrant testing and estimate the influence of the parameters on the hardness of the beads and HAZ, and to evaluate the presence of ? ferrite in the microstructure. The values of post heating, current and retreat of the electrode that had higher and lower average hardness were studied. It was also revealed the presence of ? ferrite both interpass, weld bead and HAZ of the samples and that the multipass welding contributes to a decrease in this phase content in the weld metal due to thermal cycle imposed by the subsequent pass. Key words: Stainless Steel, Plasma, CA6NM, multipass, delta ferrite.

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Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Filosofia e Ciências Humanas. Programa de Pós-Graduação em Geografia / Made available in DSpace on 2012-10-18T13:24:49Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T20:41:17Z : No. of bitstreams: 1 182152.pdf: 51024710 bytes, checksum: e97f7776ee2935888906ab5f50d30d3f (MD5) / Trata das transformações sócio-espaciais na área de implantação da Usina Hidrelétrica de Itá. Estuda, particularmente, os municípios catarinenses atingidos pelo empreendimento. Observa-se o novo arranjo espacial às margens do reservatório da usina, caracterizado pela crescente urbanização de áreas rurais e pelas diretrizes políticas de planejamento territorial, voltadas para o desenvolvimento de atividades de turismo e lazer. O espaço é considerado no seu movimento de inter-relação com a sociedade e, para tanto, procura-se compreender os processos histórico, social e econômico que o produzem, de acordo com o estágio de desenvolvimento do modo de produção capitalista. As transformações na área de estudo agravam as desigualdades sociais e reforçam o quadro de exclusão decorrente da agroindústria. Ao longo do trabalho, procura-se evidenciar a situação da população local, formada basicamente por pequenos produtores rurais, cada vez mais impossibilitados de produzir sua existência.

Orientador : Prof. Dr. Pedro Luis Faggion / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Ciências da Terra, Programa de Pós-Graduação em Ciências Geodésicas. Defesa: Curitiba, 27/07/2015 / Inclui referências : f. 139-145 / Resumo: Dentro de uma ideia de multidisciplinaridade entre as Ciências Geodésicas e demais áreas, esta pesquisa segue as diretrizes da IAG para buscar a integração dos resultados obtidos no monitoramento de estruturas antrópicas com técnicas da Geodésia, da Geologia e da Engenharia Civil. Na Geodésia, o monitoramento decorre da combinação dos resultados dos métodos espaciais e terrestres de levantamentos tridimensionais. Na Engenharia Civil são utilizados medidores triortogonais para verificação de deslocamentos relativos. Na Geologia, sensores de fibra óptica são instalados na barragem e sismógrafos implantados na rede de monitoramento para verificação de subsidência e sismicidade. A partir do cálculo de coeficientes de correlação, avalia-se a influência destas variáveis, umas sobre as outras. Pretende-se, a partir da utilização de métodos distintos que podem ser aplicados na obtenção de dados necessários à auscultação geodésica de barragens, combinar e interpretar estes dados de modo a proporcionar ao destinatário final os resultados necessários à sua área de atuação, para o encaminhamento das providências que lhe são cabíveis. O estudo de caso é realizado na UHE Mauá e inova ao integrar monitoramento geológico e proveniente da engenharia civil, além de combinar técnicas GNSS e de levantamentos tridimensionais terrestres para a auscultação geodésica. Na avaliação da estabilidade da rede geodésica, verificam-se as diferenças estatísticas das coordenadas na época adotada como referência e na época do seu levantamento, dentro do grau de confiança de 95%. As tabelas que contêm as coordenadas dos pontos de monitoramento MSUs e MGEs (à jusante e à montante, respectivamente) revelam a diferença estatística das coordenadas ao longo do tempo, o que indica movimentação dos pontos monitorados. As elipses de erro apontam os maiores deslocamentos na região central da barragem em razão da susceptibilidade à pressão da água por causa da distância dos apoios ou ombreiras. Apesar da verificação de deslocamentos, isto não caracteriza, necessariamente, risco quanto à segurança da barragem. As movimentações ou deslocamentos podem ocorrer devido às variações térmicas decorrentes das estações do ano e em razão da variação do volume de água do reservatório. A avaliação dos deslocamentos depende da correlação entre estas variáveis, de acordo com o cruzamento de informações derivadas das diferentes áreas relacionadas, ou seja, da combinação entre as variáveis fornecidas pelo monitoramento geológico, geodésico e da engenharia civil. Palavras-chave: Monitoramento de Estrutura. Integração de dados. Geodésia. Engenharia Civil. Geologia. Levantamentos Tridimensionais. / Abstract: Within a multidisciplinary approach between Geodetic Sciences and other areas, this research follows the IAG guidelines aiming for the integration of results obtained in anthropogenic structures monitoring using Geodesy, Geology and Civil Engineering techniques. In Geodesy, the monitoring originates from the combination of results from spatial and terrestrial three-dimensional survey methods. In Civil Engineering, tri-orthogonal meters are used for relative displacements check. In Geology, fiber optic sensors are installed in the dam, while seismographs are deployed in the monitoring network to check for subsidence and seismicity. From the correlation coefficients calculation, it is possible to evaluate the influence of these variables on each other. The use of several methods available for obtaining the data required for geodesic auscultation of dams attempts to combine and interpret this data, in order to provide the final recipient with the necessary results for his area of operation, so that the applicable actions can be taken.The case study is conducted at Mauá Hydro Power Plant and innovates by integrating geological and civil engineering monitoring, while combining GNSS techniques and three-dimensional terrestrial surveys for the geodesic auscultation. In the geodetic network stability evaluation, statistical differences in the coordinates arise between the adopted reference time and survey time, with a confidence level of 95%. The tables containing the coordinates of the MSUs and MGEs monitoring points (upstream and downstream, respectively) show statistical difference in coordinates over time, which indicates movement of the monitored points. The error ellipses indicate major shifts occurring in the central region of the dam due to susceptibility to water pressure, caused by the distance of the supports or shoulder pads. Although displacements were detected, this does not necessarily characterize risk for the safety of the dam. The changes or shifts can occur due to temperature variations resulting from seasons, or due to variations of the reservoir water volume. The evaluation of the displacements depends on the correlation between these variables, according to the intersection information derived from different related areas, In other words, the combination of the variables supplied by geological, geodetic and civil engineering monitoring. Key words: Structures Monitoring. Data Integration. Geodesy. Geology. Civil Engineering

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T23:33:41Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T18:16:02Z : No. of bitstreams: 1 172492.pdf: 4893838 bytes, checksum: 34408fe685220f43ef44a7f3302565ba (MD5) / Devido à importância da energia elétrica para nossa sociedade industrial, a função manutenção, principal responsável pela confiabilidade de fornecimento desta energia e pela disponibilidade dos equipamentos, é fundamental para a empresa. Porém a qualidade do serviço de manutenção depende, não apenas de equipamentos e métodos, mas também do elemento humano. Um simples erro humano nesta área pode ocasionar perdas consideráveis para a empresa e para a comunidade em geral. Este trabalho descreve os conceitos de manutenção e de erros humanos e propõe um método para registro, análise e controle de falhas humanas na manutenção de uma central hidrelétrica. Mediante a análise de relatórios de anomalias durante um período de dois anos e a classificação das falhas conforme critérios existentes em bibliografia, foi possível propor um método para registro e diagnóstico de erros humanos, com conseqüente aumento do controle gerencial do processo de manutenção e possibilidade de ações preventivas.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-23T22:51:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 261998.pdf: 2569972 bytes, checksum: 9a47119fedcfdfc20346edf4f85d0679 (MD5) / Introdutoriamente este trabalho apresenta um contexto a respeito do projeto de usinas hidrelétricas, dando ênfase aos seus componentes, como conduto forçado e duto de descarga da turbina, turbina, gerador, sistema distribuidor e sistema regulador de velocidade, o qual é composto pelos sistemas de alimentação e atuação óleo hidráulico e de controle elétrico-eletrônico. Estes componentes são expostos os fenômenos físicos que podem ocorrer durante o funcionamento da usina hidrelétrica e que devem ser previstos pelo projeto. Após apresentar os detalhes de projeto dos componentes, inserem-se conceitos a respeito da modelagem e simulação em projeto, vinculados às abordagens via fluxo de sinal, muito utilizada pela teoria de controle, e via fluxo de potência, baseada na teoria de Bond-graphs e indicada na modelagem de sistemas mecânicos complexos. O objetivo deste trabalho é modelar um regulador de velocidade para usina hidrelétrica utilizando a modelagem via fluxo de potência, apresentando assim a sua vantagem comparada à modelagem via fluxo de sinal, atualmente utilizada. Para isso, construiu-se os modelos dos componentes usando o software AMESim®, que utiliza o fluxo de potência para modelar e simular sistemas dinâmicos. Os componentes são então modelados e parametrizados, conforme as suas condições e características de uso. Para a simulação, utilizou-se de três ensaios típicos de comissionamento a fim de validar o modelo. Os mesmos ensaios foram realizados no sistema físico usado para validação teórico-experimental. O diferencial deste trabalho, em relação a outros que utilizam fluxo de sinal, está nos resultados do modelo que expõe além das variáveis de saídas dos componentes, as variáveis de estado do mesmo. Além disso, esta comparação entre os resultados do sistema físico e do modelo permite aperfeiçoar tanto os modelos como os parâmetros utilizados e conseqüentemente os resultados obtidos. O trabalho conclui que o modelo construído foi validado e pode ser usado na etapa de análise de concepção de projeto de uma usina hidrelétrica, desde que devidamente parametrizado. Com isso, o modelo utilizado pelo projetista apresenta um maior número de variáveis para avaliação na fase de tomadas de decisão do projeto de uma usina hidrelétrica e do seu regulador de velocidade. This work presents the context related to the design of hydroelectric plants, emphasizing their components, such as penstock, draft tube, turbine, generator, distributor and governing systems, composed of fluid power and control systems. These components are exposed to physical phenomena that may occur during operation of the hydroelectric plant and that should be evaluated during the design phase. After presenting the details of the components, the work introduces the modeling and simulation concepts, related to signal flow, widely used by the theory of control, and to the power flow approaches, based on the theory of Bond-graphs and more adequate to model complex mechanical systems. The aim of this work is to build a model of governing system for hydroelectric power plant using the power flow approach, to show its advantage compared to modeling using signal flow approach, which is currently used by the industry. In order to do that, the component models were developed in the software AMESim®, which applies the power flow approach to model dynamic systems. The components parameters are defined according to their conditions and characteristics of use. In simulation, three typical commissioning tests were used to validate the model. The same tests were carried out on the real system that was used for experimental validation. The main point of this work, when compared to others that use signal approach, is that the model provides results besides the common outputs, i.e. the model gives access to the system state variables. Indeed, this comparison between the results of the physical system and the model can be used to improve the models as well as their parameters and therefore the results obtained. In doing so, this work concludes that the model built and validated could be used in the analysis stage of design of a hydroelectric power plant, if the adequate parameters are set. Hence, the model used by the designer presents a great number of variables to facilitate the decision-making phase of the design of hydroelectric power plant and its governing system.