Esta dissertação analisa a viabilidade de reduzir custos de implantação de microcentrais hidrelétricas, com o emprego de equipamentos de mercado como alternativa aos que são tradicionalmente empregados. A exposição é efetuada em três etapas, construída de maneira a fornecer subsídios para que pessoas não especialistas possam atuar no processo de implementação de aproveitamentos hidrelétricos de pequeno porte. Em primeiro lugar, em caráter introdutório, é caracterizado o conjunto de opções atualmente disponíveis no mercado, entre os equipamentos eletromecânicos, para geração de energia por meios hídricos. Na segunda etapa são apresentadas alternativas que proporcionam reduções nos custos, são tecidas considerações sobre o uso destes equipamentos e é efetuado um estudo experimental sobre geração assíncrona independente. Os equipamentos de mercado considerados, as bombas centrífugas e os motores de indução (ambos utilizados em modo reverso), são produzidos em grande número, com economia de escala, o que garante facilidades nos processos de instalação, operação e manutenção, e são robustos e resistentes, o que favorece a aplicação em locais de difícil acesso. Também foram consideradas as turbinas Michell- Banki que, mesmo não sendo produzidas com economia de escala, são de construção e operação fáceis e apresentam custos reduzidos. O estudo experimental, realizado no LME da UFRGS, teve por objetivo determinar as características de funcionamento de motores de indução como geradores, preenchendo uma lacuna existente nas informações sobre o comportamento dessas máquinas e fornecendo subsídios para o estabelecimento de metodologias de controle de tensão e freqüência. A terceira e última etapa, conclusiva, consiste em um rápido estudo de viabilidade, onde é efetuada uma comparação de custos e é demonstrada a extensão dos benefícios obteníveis com o emprego das alternativas consideradas. Os equipamentos analisados, em sua totalidade, proporcionam reduções nos custos, que em alguns casos podem ser de até 80% do investimento que seria originalmente comprometido com equipamentos tradicionalmente empregados. Apesar do sistema de controle não ser trivial e de proporcionarem, em média, menores valores de rendimento, o menor capital inicial representa grande incentivo à utilização das alternativas apresentadas. As propostas analisadas podem ser empregadas tanto para viabilizar o fornecimento de energia em áreas remotas quanto para estimular a autoprodução (em funcionamento interligado), com a possibilidade de venda da energia excedente às concessionárias; em ambos os casos, a instalação de uma microcentral hidrelétrica pode incentivar a mobilização de recursos produtivos e a criação de oportunidades econômicas junto à comunidade consumidora. / This dissertation analyses the feasibility of reduce costs of micro hydro plants with the utilization of market equipments instead of ‘traditional equipments’. The exposition is realized in three stages, and is build with the purpose of provide non specialists with subsidies to participate in the process of implementation of micro hydro plants. First, as an introduction, the set of market options (among electromechanical equipments) for electricity generation by means of hydro schemes is described. Second, the alternatives that provides costs reduction are presented, some considerations on the use of these equipments are made and an experimental study about self excited induction generation are described. The market equipments analysed, centryfugal pumps and induction motors (both utilizated in reverse mode), are produced in great number and are readily available, with facilities in instalation, operation and maintainance, and they are stout and resistent, making them suitable to isolated places. The Michell-Banki turbines are considered too, since they present characteristics of simple construction and operation and reduced costs. The experimental study realized in LME/UFRGS had as objetive the determination of performance characteristics of induction motors operated as self excited generators, supplying a gap in the subject and providing subsidies to the determination of methodologies for voltage and frequency control. The third and conclusive stage consists in a short feasibility study, where a comparison of costs is realized and the extension of obtainable benefits is demonstrated. The analysed equipments provides costs reduction in all cases, with magnitudes of the order of until 80% of the investment with ‘traditional equipments’. The control system are not trivial and the efficiency are smaller than the efficiency of the ‘traditional equipments’, but the minor initial investments represents a great incentive for utilization of presented alternatives. The analysed proposals could be used to viabilize energy generation in isolated places and to stimulate interconnected operation, with the possibility of exceeding energy sale to public energy companies. In both cases, the implantation of hydro plants could be an incentive to the mobilization of produtive resources and the development of economic opportunities close to the consumer community.

Esta dissertação analisa a viabilidade de reduzir custos de implantação de microcentrais hidrelétricas, com o emprego de equipamentos de mercado como alternativa aos que são tradicionalmente empregados. A exposição é efetuada em três etapas, construída de maneira a fornecer subsídios para que pessoas não especialistas possam atuar no processo de implementação de aproveitamentos hidrelétricos de pequeno porte. Em primeiro lugar, em caráter introdutório, é caracterizado o conjunto de opções atualmente disponíveis no mercado, entre os equipamentos eletromecânicos, para geração de energia por meios hídricos. Na segunda etapa são apresentadas alternativas que proporcionam reduções nos custos, são tecidas considerações sobre o uso destes equipamentos e é efetuado um estudo experimental sobre geração assíncrona independente. Os equipamentos de mercado considerados, as bombas centrífugas e os motores de indução (ambos utilizados em modo reverso), são produzidos em grande número, com economia de escala, o que garante facilidades nos processos de instalação, operação e manutenção, e são robustos e resistentes, o que favorece a aplicação em locais de difícil acesso. Também foram consideradas as turbinas Michell- Banki que, mesmo não sendo produzidas com economia de escala, são de construção e operação fáceis e apresentam custos reduzidos. O estudo experimental, realizado no LME da UFRGS, teve por objetivo determinar as características de funcionamento de motores de indução como geradores, preenchendo uma lacuna existente nas informações sobre o comportamento dessas máquinas e fornecendo subsídios para o estabelecimento de metodologias de controle de tensão e freqüência. A terceira e última etapa, conclusiva, consiste em um rápido estudo de viabilidade, onde é efetuada uma comparação de custos e é demonstrada a extensão dos benefícios obteníveis com o emprego das alternativas consideradas. Os equipamentos analisados, em sua totalidade, proporcionam reduções nos custos, que em alguns casos podem ser de até 80% do investimento que seria originalmente comprometido com equipamentos tradicionalmente empregados. Apesar do sistema de controle não ser trivial e de proporcionarem, em média, menores valores de rendimento, o menor capital inicial representa grande incentivo à utilização das alternativas apresentadas. As propostas analisadas podem ser empregadas tanto para viabilizar o fornecimento de energia em áreas remotas quanto para estimular a autoprodução (em funcionamento interligado), com a possibilidade de venda da energia excedente às concessionárias; em ambos os casos, a instalação de uma microcentral hidrelétrica pode incentivar a mobilização de recursos produtivos e a criação de oportunidades econômicas junto à comunidade consumidora. / This dissertation analyses the feasibility of reduce costs of micro hydro plants with the utilization of market equipments instead of ‘traditional equipments’. The exposition is realized in three stages, and is build with the purpose of provide non specialists with subsidies to participate in the process of implementation of micro hydro plants. First, as an introduction, the set of market options (among electromechanical equipments) for electricity generation by means of hydro schemes is described. Second, the alternatives that provides costs reduction are presented, some considerations on the use of these equipments are made and an experimental study about self excited induction generation are described. The market equipments analysed, centryfugal pumps and induction motors (both utilizated in reverse mode), are produced in great number and are readily available, with facilities in instalation, operation and maintainance, and they are stout and resistent, making them suitable to isolated places. The Michell-Banki turbines are considered too, since they present characteristics of simple construction and operation and reduced costs. The experimental study realized in LME/UFRGS had as objetive the determination of performance characteristics of induction motors operated as self excited generators, supplying a gap in the subject and providing subsidies to the determination of methodologies for voltage and frequency control. The third and conclusive stage consists in a short feasibility study, where a comparison of costs is realized and the extension of obtainable benefits is demonstrated. The analysed equipments provides costs reduction in all cases, with magnitudes of the order of until 80% of the investment with ‘traditional equipments’. The control system are not trivial and the efficiency are smaller than the efficiency of the ‘traditional equipments’, but the minor initial investments represents a great incentive for utilization of presented alternatives. The analysed proposals could be used to viabilize energy generation in isolated places and to stimulate interconnected operation, with the possibility of exceeding energy sale to public energy companies. In both cases, the implantation of hydro plants could be an incentive to the mobilization of produtive resources and the development of economic opportunities close to the consumer community.

Este trabalho tem como objetivo analisar e otimizar o desempenho de uma bomba hidráulica de fluxo através do redimensionamento de seu rotor. A partir da teoria acerca do pré-dimensionamento de rotores pelo método clássico (também conhecido como método geométrico) propõe-se uma planilha eletrônica que permite obter as dimensões básicas necessárias para o projeto de um rotor a partir de dados iniciais de operação e coeficientes empíricos. De modo a validar o dimensionamento teórico este trabalho apresenta um estudo de caso em uma bomba-teste. A partir dos dados do software de dimensionamento e recomendações coletadas na bibliografia um novo rotor é desenvolvido tendo como objetivo principal melhorar o desempenho de operação da bomba. Durante o desenvolvimento do novo rotor são utilizados aplicativos CAD e CAM de modo a auxiliar a elaboração do projeto e execução da usinagem. Uma bancada especial de teste de bombas é utilizada no levantamento dos dados experimentais. Os resultados dos ensaios demonstram um ganho máximo na eficiência de operação de 8% e redução de até 0,7 kW na potência da bomba operando com o novo rotor. / This work has as objective to analyze and to optimize the performance of a flow hydraulic pump by the re-design of pumps impeller. From the theory about impeller design by the classic method (also known as geometric method) proposes an electronic spread that allows obtaining the basic dimensions of impeller from initial pump operation data and empiric coefficients In order to validate the theoretical design this work presents a study of case on a pump test. From the design software data and recommendations collected in the bibliography review a new impeller is developed with the main objective to improve the pump performance. During the new impeller development are used applications CAD and CAM to aid the elaboration of the design and the execution of machining. A special hydraulic pump test bench is used to collect experimental data. The tests results shown a maximum gain of 8% in the efficiency of operation and a reduction of until 0,7 kW in the pump power consumption operating with the new impeller.

El documento digital no refiere asesor / Comprende los cálculos para la determinación del punto de operación de estas bombas y el cálculo de la velocidad límite a la cual los sólidos empezaran a depositarse en la base de las tuberías para proponer opciones de mejora que eviten la detención de las operaciones. Para ello se realizaron correcciones a las curvas características de las bombas, ya que las curvas que entrega el fabricante están realizadas en base a pruebas con agua limpia y no con sólidos. Se determinaron las curvas de resistencia aplicando correcciones también por efectos de sólidos y se calculó el punto de operación para ambas bombas en un gráfico H vs Q. El resultado de los cálculos se comparó con mediciones de caudal realizadas con flujómetros instalados en las líneas encontrando valores similares. Para la bomba Warman Ash MCH450 se calculó el caudal de operación en 1900 m3/hr mientras que la medición del flujómetro mostro un valor de 1921 m3/hr. Para la bomba Denver 8x6 el caudal calculado fue 750 gpm y el caudal medido fue 710 gpm. De manera similar se halló que en ambos casos se estaba operando las bombas con un caudal cercano al valor del caudal límite para sedimentación de sólidos. Para el caso de la bomba Warman Ash MCH450 se calculó este valor en 1851 m3/hr y para la bomba Denver 8x6 en 757.19 gpm. En base a los resultados obtenidos se ha podido sustentar el aumento de la velocidad de giro de la bomba Warman Ash MCH450 para alcanzar un caudal de operación superior al caudal límite de sedimentación y así evitar la detención del equipo. Para el caso de la Bomba Denver 8x6 se realizaron trabajos de limpieza de las líneas de descarga y se estableció la realización de este trabajo periódicamente. Esto debido a que para esta bomba ya no es posible aumentar la velocidad de giro ya que se encuentra operando a la máxima velocidad especificada por el fabricante (1200 rpm). / Trabajo de suficiencia profesional

El documento digital no refiere un asesor / Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Trata sobre el cálculo de un impulsor de flujo radial para una bomba rotodinámica, su desarrollo en 3D y posterior verificación mediante la simulación en ANSYS CFX. El método el cual es desarrollado en una programación en Matlab se usa para la obtención de los datos de manera rápida y agiliza el dibujo paramétrico en Solidworks. El procedimiento de cálculo se describe mediante las ecuaciones, que a través de simplificaciones razonables, lleva a resultados próximos a la realidad. Está basado en la elaboración de la metodología y de diseño de un impulsor de flujo radial para lo cual se trabaja sobre la bases teóricas ya conocidas que a lo largo del desarrollo de estos equipos han ido modificándose con el fin de aportar un mejor desempeño de los mismos, pues en un inicio todos los fabricantes de bombas tuvieron que experimentar con sus prototipos con los que pudieron obtener conclusiones tales como fórmulas empíricas, coeficientes y recomendaciones que ayudaron a un mejor entendimiento del comportamiento de una bomba según lo diseñado teóricamente. / Trabajo de suficiencia profesional

Diante do expressivo aumento do número de refinarias de petróleo, bem como, com a crescente modernização das tecnologias de processo, englobando também o ramo petroquímico e de fertilizantes, notou-se que o consumo de energia de compressores centrífugos e suas eficiências tornaram-se de suma importância. Uma consequência desta nova realidade, está na necessidade de melhoria dos métodos estimativos para pré-dimensionamento e performance destas máquinas, o que necessariamente implica em uma previsão precisa de sua eficiência politrópica. Além disso, tais métodos devem também estimar as dimensões básicas de cada seção de compressão. A maior parte da literatura atual, versando sobre compressores centrífugos, tipo multiestágio, não está atualizada no que diz respeito à estimativa de eficiências politrópicas, quando comparadas com as eficiências alcançadas por compressores de fornecimento recente. Sendo assim, o principal objetivo da presente dissertação foi estimar um compressor centrífugo multiestágio, utilizando métodos adequados de cálculo. Isto implicou em comparar três métodos de estimativas, refletindo três procedimentos clássicos de cálculo, normalmente utilizados. Após pesquisa foram identificados três métodos, dois otimizados recentemente e um terceiro de abordagem mais antiga, proveniente de alguns fornecedores de compressores. Os métodos em análise são: Método das relações de Semelhança Otimizado por Sandberg (2016), Método de Lüdtke (2004), com correções propostas por Busaid e Pilidis (2016) e finalmente o Método dos Expoentes Politrópicos (N-Method), apresentado por Gresh (2001) e editado novamente em Gresh (2018). Os dois métodos mais recentes, embora baseados em diferentes critérios, apresentam estimativas de desempenho, dentro de uma precisão razoável, quando comparada aos dados reais de teste, enquanto que o método mais antigo, apresenta desvios significativos. Nesta dissertação, serão estimados seis casos reais de compressores, cujos resultados serão comparados aos estimados pelos três métodos de cálculo. Analisando os métodos, à luz dos desvios indicados nas tabelas para os seis casos, pode-se afirmar que o Método Simplificado e Corrigido de Lüdtke foi o que apresentou melhores resultados. O desvio relativo máximo apresentado foi na potência de eixo, cujo valor foi de 5,1%. Considerando o Método de Sandberg, verifica-se a partir dos desvios listados nas tabelas, que não cumpriu com o limite de aceitabilidade no tocante à potência no eixo para dois dos casos estudados. Entretanto, com exceção a estes dois casos, o método mostrou-se bastante satisfatório. Finalmente, analisando o Método dos Expoentes Politrópicos, citado por Gresh (2018), pode-se dizer que este método só foi aceitável para dois casos. Para os demais, segundo os desvios indicados nas tabelas, o método mostrou-se inadequado devido a desvios significativos na sua eficiência politrópica. / With the crescent number of modern fertilizer plants and hydrocracking process units in oil refineries, the consumption of energy and consequently the efficiency of centrifugal compressors were made of paramount importance in present day. A consequence of this new reality is the necessity of improvement of the methods that estimate the polytropic efficiency of these compressors. Furthermore, new methods also need to predict the basic geometric parameters of each machine. On the other side, most of the literature, which deals with polytropic efficiencies, is not up to date with the values performed by modern compressors. The main scope of present work is to provide background information and present a comparison between two up to date methods and a third classical old method, based on different approach, but capable to predict the performance and sizing of multistage centrifugal compressors. The methods under analysis are: Sandberg (2016) Optimized Similarity Method, Lüdtke\'s Method (2004), with corrections proposed by Busaid and Pilidis (2016) and finally the Politropic Exponent Method (N-Method), presented by Gresh (2001) and edited again in Gresh (2018). Both the newer methods present good agreement with the values performed by several compressors, as demonstrated when these methods are adopted, whilst the old method presents some deviations, mainly in the gas power. In this paper, six real cases will be estimated by the three methods and compared against supplier data; the results will be justified. Analyzing the methods, in respect of the deviations indicated in the tables for the six cases, it can be stated that the Simplified and Corrected Method of Lüdtke was the one that presented the best results. The maximum relative deviation presented was in the brake horsepower, whose value was of 5.1%. Considering the Sandberg Method, it can be verified from the deviations listed in the tables, that it did not meet the limit of acceptability regarding power on the axis for two of the cases studied. However, with the exception of these two cases, the method was quite satisfactory. Finally, analyzing the Politropic Exponents Method, quoted by Gresh (2018), it can be said that this method was only acceptable for two cases. For the others, according to the deviations indicated in the tables, the method proved to be inadequate, due to significant deviations in its polytropic efficiency.

Este trabalho tem por objetivo a definição de uma metodologia para prédimensionamento e simulação numérica de operação de bombas centrífugas destinadas à aplicação em turbobombas de motores foguete a propelente líquido. São determinadas as dimensões dos principais elementos de uma bomba (dispositivo de entrada, indutor helicoidal, impelidor centrífugo, coletro em espiral e difusor cônico) a partir das características dos fluidos e das condições de operação da bomba no ponto de projeto. Um modelo de perdas, que leva em consideração as principais fontes de variação das condições ideais, é estabelecido. Um algoritmo, implementado em Mathcad, é utilizado para resolver o sistema de equações obtido. Definida a geometria da bomba, um novo algoritmo é definido para obter as perdas durante o funcionamento fora do ponto de projeto, com vistas à obtenção dos mapas de desempenho de bomba centrífuga. A validação do algoritmo é feita através do dimensionamento e da simulação numérica de uma turbobomba equivalente à utilizada no motor RD109, de fabricação russa, cujas dimensões principais e característica energética, no ponto de projeto, são conhecidas.

En este trabajo monográfico se quiere poder determinar mediante experiencias y el análisis de otros trabajos realizados en diferentes empresas pesqueras a nivel nacional; de los cuales se ha podido realizar una determinada recolección de datos y mejores maneras del aprovechamiento en la recuperación de las grasas de la materia prima, en esta monografía se trata de dar algunas pautas para una adecuada programación en la recuperación de sólidos grasos en el agua de bombeo, la cual pasa a ser un tema importante a tratar ya que de acuerdo a los limites permisibles contenidos de grasa en este elemento, se está tratando de controlar las evacuaciones al mar con la menor diferencia de grasa posible normándose mediante resoluciones dadas por el Ministerio de la Producción. / Tesis

Orientador: Helcio Francisco Villa Nova / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, 2013

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / El documento digital no refiere asesor / Realiza el cálculo y selección de las electrobombas de un sistema para agua dura de proyecto de construcción y remodelación del Hospital Regional de Moquegua, ubicado en el departamento de Moquegua. Se revisan conceptos básicos de mecánica de fluidos como son los parámetros hidráulicos (caudal, ADT, pérdidas locales, potencia, NPSH) y su posterior cálculo. Obtenido los cálculos de ingeniería se realiza una adecuada selección de las electrobombas para poder garantizar el buen funcionamiento de estas, teniendo en cuenta que el parámetro NSPH disponible debe ser mayor que el NPSH requerido del catálogo de selección de la bomba para poder garantizar que las electrobombas no caviten. / Trabajo de suficiencia profesional