[pt] Apresenta-se um estudo de avaliação dos critérios e métodos que são empregados atualmente na análise e projeto dos sistemas de tubulação nas usinas nucleares assim como a verificação da aplicação de alguns dos novos critérios apresentados pela comunidade técnico-científica internacional, dentro do método de análise modal-espectral. Estudam-se os tópicos da interação entre o sistema de tubulação e a estrutura que o suporta mediante o uso de espectros acoplados, a consideração do efeito do deslocamento relativo dos apoios da tubulação, usando-se espectros que o consideram ou uma excitação espectral múltipla, a introdução da combinação dos máximos modais dependendo da posição relativa das suas freqüências e a inclusão da resposta espectral correspondente aos modos de alta freqüência ou modos rígidos. A ferramenta básica de análise é constituída pelo programa computacional ANSYS. A avaliação é feita sobre parâmetros de esforços internos em trechos de um modelo de um sistema real de tubulações da usina nuclear brasileira, Angra 3. Os padrões são obtidos por análises no tempo de cada modelo sob o acelerograma de projeto. Conclusões são apresentadas sobre as atitudes mais convenientes para a atual conjuntura brasileira de projeto. / [en] The main concern of this work is with the application of the modal spectral seismic analysis to secondary structural systems of nuclear power plants, with the large amount of conservatism which is included in them, and, of course, with the consequences to the particular case of the plants under construction in Brazil. One considers the design analysis methods which have been used so far in Brazil, as well as the most recent developments in the area, in USA and in Europe, to conclude about the adequacy of those procedures and recommend eventual changes to them. One then studies the subjects of the coupling effect between the primary and secondary system responses, the influence of the piping support relative displacements, the contribution of the cross-correlation among response modal components and the participation in the overall response of the so-called rigid modes. The main computer program aid is taken from an ANSYS-2 version and one uses a reduced model of a piping system as the secondary system and a 3-D beam element model of a reactor building as the primary system. The spectral analysis results are compared to time domain solutions using the same structural models excited by a design accelerogram. Conclusions and recommendations are oriented to the present design practice in Brazil. / [es] En esta tesis se presenta un estudio de evaluación de los criterios y métodos que se emplean actualmente en el análisis y proyecto de los sistemas de tubulación en las plantas nucleares así como la verificación de la aplicación de algunos de los nuevos criterios presentados por la comunidad técnico-científica internacional, dentro del método de análisis modal-espectral. Se estudian los tópicos de la interacción entre el sistema de tubulación y la extructura que él soporta mediante el uso de espectros acoplados; la consideración del efecto de deslocamiento relativo de los apoyos de la tubulación, utilizando espectros que lo consideran o una excitación espectral múltipla; la introdución de la combinación de los máximos modales dependiendo de la posición relativa de las sus frecuencias y la inclusión de la respuesta espectral correspondiente a los modos de alta frecuencia o modos rígidos. La herramienta básica de análisis es el programa computacional ANSYS. La evaluación se realiza sobre parámetros de esfuerzos internos en trechos de un modelo de un sistema real de tuberías de la planta nuclear brasilera, Angra 3. Los padrones se obtienen por análisis en el tiempo de cada modelo bajo el acelerograma de proyecto. Se presentan conclusiones sobre las actitudes más convenientes para la actual conyuntura brasilera.

Sistemas de transmissão de energia elétrica em corrente contínua e alta tensão baseados em tecnologia de conversores a fonte de tensão (VSC-HVDC), ao contrário de linhas de transmissão em corrente alternada, operam como elementos de controle de variáveis elétricas, podendo ser úteis na estabilidade do sistema de potência. Mas apesar desta vantagem, sistemas VSC-HVDC possuem limitações no desempenho estável, o que enseja o desenvolvimento de uma metodologia para mapeamento de suas zonas de operação estável e possíveis regiões de instabilidade. Inicialmente estudou-se os detalhes da tecnologia VSC-HVDC tais como o funcionamento da eletrônica de potência e estratégias de controle utilizadas. Em seguida, investigou-se os modelos de geradores síncronos para interconexão com o lado CA das estações conversoras do VSC-HVDC. E, finalmente, aplicou-se a tecnologia VSC-HVDC sobre um modelo de sistema de potência com uma estação conversora localizada em um porto offshore e uma outra no continente, próxima à rede de alta tensão em corrente alternada. Simulações e análise deste sistema foram executadas considerando várias condições operacionais. O gráfico de potência gerada e consumida, obtido pela aplicação da metodologia, apresenta grande potencial de uso prático como por exemplo sua implementação na interface homem-máquina da estação de operação do porto offshore, provendo informação em tempo real de alto nível ao operador do sistema elétrico do porto offshore e consequentemente aumentando sua consciência situacional quanto a proximidade dos limites de instabilidade. / High voltage direct current power transmission systems based on voltage source converters (VSC-HVDC), as opposed to alternating current ones, operates as elements of control of electrical variables, being useful for stability of power system. Besides this advantage, VSC-HVDC systems have limitations in stable performance, which instigates the development of a methodology for mapping its operational zones of stability and possible regions of instability. The author initially studied the details of the VSC-HVDC technology such as the power electronic principles and the control strategies used on this research. Subsequently, the author investigated synchronous generator models for interconnection on the AC side of the VSC-HVDC converter stations. Finally, the author applied the VSC-HVDC technology on a model of power system with two converter stations, one located on an offshore port and the other on the shore, next to an alternating current high voltage power grid. Simulations and analysis of this system were carried out considering various operational conditions. The graphic of generated and consumed power on offshore port, obtained by the application of the methodology for mapping operational zones, presents a great potential of being implemented in the man-machine interface of an operation workstation, thus providing high level online information for the operator of the offshore port electrical system and consequently improving its situational awareness of the proximity to instability limits.

Sistemas de transmissão de energia elétrica em corrente contínua e alta tensão baseados em tecnologia de conversores a fonte de tensão (VSC-HVDC), ao contrário de linhas de transmissão em corrente alternada, operam como elementos de controle de variáveis elétricas, podendo ser úteis na estabilidade do sistema de potência. Mas apesar desta vantagem, sistemas VSC-HVDC possuem limitações no desempenho estável, o que enseja o desenvolvimento de uma metodologia para mapeamento de suas zonas de operação estável e possíveis regiões de instabilidade. Inicialmente estudou-se os detalhes da tecnologia VSC-HVDC tais como o funcionamento da eletrônica de potência e estratégias de controle utilizadas. Em seguida, investigou-se os modelos de geradores síncronos para interconexão com o lado CA das estações conversoras do VSC-HVDC. E, finalmente, aplicou-se a tecnologia VSC-HVDC sobre um modelo de sistema de potência com uma estação conversora localizada em um porto offshore e uma outra no continente, próxima à rede de alta tensão em corrente alternada. Simulações e análise deste sistema foram executadas considerando várias condições operacionais. O gráfico de potência gerada e consumida, obtido pela aplicação da metodologia, apresenta grande potencial de uso prático como por exemplo sua implementação na interface homem-máquina da estação de operação do porto offshore, provendo informação em tempo real de alto nível ao operador do sistema elétrico do porto offshore e consequentemente aumentando sua consciência situacional quanto a proximidade dos limites de instabilidade. / High voltage direct current power transmission systems based on voltage source converters (VSC-HVDC), as opposed to alternating current ones, operates as elements of control of electrical variables, being useful for stability of power system. Besides this advantage, VSC-HVDC systems have limitations in stable performance, which instigates the development of a methodology for mapping its operational zones of stability and possible regions of instability. The author initially studied the details of the VSC-HVDC technology such as the power electronic principles and the control strategies used on this research. Subsequently, the author investigated synchronous generator models for interconnection on the AC side of the VSC-HVDC converter stations. Finally, the author applied the VSC-HVDC technology on a model of power system with two converter stations, one located on an offshore port and the other on the shore, next to an alternating current high voltage power grid. Simulations and analysis of this system were carried out considering various operational conditions. The graphic of generated and consumed power on offshore port, obtained by the application of the methodology for mapping operational zones, presents a great potential of being implemented in the man-machine interface of an operation workstation, thus providing high level online information for the operator of the offshore port electrical system and consequently improving its situational awareness of the proximity to instability limits.