Made available in DSpace on 2018-08-02T00:00:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_3864_DissertacaoMestradoAlvaroChristianMontanoSaavedra.pdf: 7009838 bytes, checksum: decc6252088c647a4e2b7cc401daf7f3 (MD5) Previous issue date: 2011-05-05 / O trabalho apresenta a montagem e modelagem de uma planta formada por uma turbina hidráulica e um gerador síncrono para seu funcionamento como parte de uma Micro Central Hidroelétrica (MCH) para pequenos sistemas isolados. Uma vez feita a montagem da planta, partiu-se para o desenvolvimento de um modelo empírico do processo, na forma de curvas de reação, obtidas utilizando-se a técnica de resposta ao degrau; e que possibilitou a aproximação das variáveis principais envolvidas para um modelo de primeira ordem com tempo morto. Depois de obtidas as funções de transferência da planta, projetou-se um controlador PID com a finalidade de manter a tensão de saída do gerador num valor de referência adequado para a sua distribuição na rede elétrica no sistema isolado. Com a finalidade de validar os resultados obtidos nas simulações, obtiveram-se curvas de resposta do sistema real em laboratório e compararam-se ambas as respostas, dando um resultado satisfatório e muito parecido. Estes resultados servirão como base para futuros estudos nas áreas de controle de velocidade (ou governador de carga) e estabilidade do sistema, entre outros, no campo das MCHs para pequenos sistemas isolados.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2014. / Submitted by Jaqueline Ferreira de Souza (jaquefs.braz@gmail.com) on 2014-12-11T11:39:33Z No. of bitstreams: 1 2014_FrancisArodyMorenoVasquez.PDF: 9784888 bytes, checksum: 7e83df5d12ee4f80cacba3236937a7e1 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-12-11T13:52:15Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_FrancisArodyMorenoVasquez.PDF: 9784888 bytes, checksum: 7e83df5d12ee4f80cacba3236937a7e1 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-12-11T13:52:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_FrancisArodyMorenoVasquez.PDF: 9784888 bytes, checksum: 7e83df5d12ee4f80cacba3236937a7e1 (MD5) / Diante de diversas vantagens que os geradores baseados em ímãs permanentes têm em relação a outros tipos de máquinas, foi realizada uma análise do seu desempenho e da sua influência sobre um sistema de geração hidrocinética. Para esse objetivo, além de modelar o perfil de turbina e o eixo de transmissão com caixa multiplicadora, um modelo clássico de geradores síncronos convencionais, conectados à rede, foi desenvolvido e modificado para ser aplicado a geradores de ímãs permanentes, conectados a cargas isoladas resistivas e indutivas. Adicionalmente, foi obtido o valor da carga resistiva que deve ser conectada ao gerador, para que o nível de aproveitamento da turbina seja máximo, em diferentes condições de operação. Na simulação computacional, o sistema hidrocinético foi submetido a variações de carga resistiva, de carga indutiva e da correnteza, realizando uma análise paralela com o sistema controlado. Finalmente realizou-se uma comparação entre as respostas de turbinas, com perfis de potência diferentes, mostrando a conveniência de ter uma turbina hidrocinética com certa relação de ponta de pá ideal, dependendo do tipo de carga conectada ao gerador. Por outro lado, verificou-se a existência de pontos de instabilidade do conjunto eletromecânico, devido à conexão de cargas terminais inapropriadas. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / In face of several advantages that permanent magnet generator have over other types of machines, an analysis of its performance and its influence on a hydrokinetic generation system was performed. For this purpose, in addition to modeling the turbine profile and the mechanical shaft with gearbox, a classical model of conventional synchronous generators connected to the grid, has been developed and modified to apply for permanent magnet generators, connected to isolated resistive and inductive loads. Additionally, it was obtained the value of the resistive load that must be connected to the generator, in order to maximize the hydrokinetic energy conversion in different operation conditions . In computer simulations, the hydrokinetic system was subjected to variations of resistive load, inductive load and current river, performing a parallel analysis with the controlled system. Finally, a comparison was made between the responses of turbines with different power profiles, in order to show the convenience of having a hydrokinetic turbine with certain ideal tip speed ratio, depending on the load connected to the generator. Moreover, it was verified the existence of instability points of the electromechanical system due to connection of inappropriated terminal loads.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T19:09:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 94748.pdf: 4296152 bytes, checksum: 71bbf0b9bb630be9979eeb08f0465d84 (MD5) Previous issue date: 1994 / O uso do princípio dos múltiplos critérios para definição de estratégias associadas à evolução do parque gerador de eletricidade é a proposta desta tese. Na prática, o planejamento de expansão de sistemas tem sido uma das etapas mais vulneravéis do processo de decisões de investimentos do setor elétrico. Isto decorre, principalmente, das exigências de incorporação de novas e importantes variavéis, sobretudo em um sistema predominantemente hidráulico tal como o brasileiro. Além das já conhecidas limitações financeiras, várias são as restrições que o setor vem enfrentando para implementar os seus programas de obras, os quais tem na minimização do custo total o critério básico de escolha dos aproveitamentos mais atrativos. Dentre outras restrições, destacam-se: os impactos ambientais; os reflexos das usinas sobre a população potencialmente atingida; e a baixa flexibilidade dos aproveitamentos hidráulicos frente às mudanças de cenários. Neste contexto, o desenvolvimento de uma metodologia - denominada Metodologia de Análise Hierárquica por Similaridade com as Restrições do Sistema (MAHRS) - que permita a priorização de um elenco de restrições e assegure o uso das mesmas para estabelecer trajetórias de expansão para o parque gerador brasileiro, é o principal objetivo deste trabalho. A adaptação dos fundamentos da teoria das restrições ao problema de planejamento em questão, o uso combinado dos modelos AHP e TOPSIS na determinação de seqüências de investimentos em geração e a criação de mecanismos que assegurem a definição de estratégias de investimentos robustas, foram os mais importantes resultados deste trabalho.

Orientador: Fernando de Azevedo Silva o / Banca: Erick Siqueira Guidi / Banca: Rosinei Batista Ribeiro / Resumo: A investigação do fenômeno da fadiga em elementos de máquinas é um tema de suma importância na Engenharia Mecânica, pois a maioria das falhas estruturais nestes elementos ocorre devido a esse evento, ou seja, por causa de cargas que variam no tempo e não devido a esforços estáticos. Por isso, o uso do Método dos Elementos Finitos através da simulação computacional para avaliar o campo de tensões e a vida em fadiga do rotor, é o principal objetivo do trabalho. Estas análises em peças complexas responsáveis pela geração da maior parte da energia elétrica de todo o país é a grande motivação para o progresso deste estudo. É importante salientar que um dos principais interesses no desenvolvimento do projeto mecânico estrutural de um componente é a determinação de sua durabilidade ou vida útil, que é alcançada através do estudo da fadiga. Este trabalho expõe a modelagem e simulação numérica, utilizando o programa Ansys, do rotor de um hidrogerador (Usina de Foz do Areia) que apresentou algumas trincas. O surgimento de defeitos em rotores de usinas hidrelétricas com menos de 30 anos não é comum, e por isso é necessária uma análise que represente a condição mais próxima da realidade. Os resultados obtidos, como tensões e deformações, ficaram abaixo do limite admissível para análise estática e por isso não houve falhas desta natureza. Por outro lado, a avaliação de fadiga permitiu deduzir que as trincas desenvolvidas ocorreram devido a este fenômeno, pois o número de ciclos obtidos pela variação dos carregamentos entre a partida e parada de máquina foi extremamente baixo, cerca de três no mês. Por isso, fez-se necessário apresentar possíveis meios para acabar com o problema, como por exemplo, um aumento no raio da solda na região crítica de surgimento das trincas. Este estudo proporcionou ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The investigation of the fatigue phenomenon in machine elements is a theme of great importance in Mechanical Engineering, for the most of structural failures that may happen in these elements is due to this event, namely because to loads that vary in time and not due of static forces. There for, the use of Finite Elements Method through computational simulation to evaluate the stresses and fatigue life of rotor, it is the main objective of this study. These analyzes in complex parts responsible for generating most of the electricity throughout the country is a great motivation for the progress of this study. It is important to point out that one of the main interests in structural mechanical design development of a component is the determination of its durability or useful life, which is achieved through the study of fatigue. This work presents a modeling and numerical simulation, using the software Ansys, of hydro generator rotor (Foz do Areia plant) which showed some cracks. The appearance of faults in rotor of hydroelectric plants with less than thirty years is not common, and it is therefore necessary analysis that simulates closer to reality condition. The results of this analysis, as stresses and strains, were below the admissible limit for static analysis and therefore there was no failure of this nature. Still, the evaluation of fatigue allowed deduce that developed cracks occurred due this phenomenon, because the number of cycles obtained by variation of machine start/stop loads was extremely low, about three in the month. Hence, it was necessary to present possible ways to end the problem, for example, an increase in radius in the critical weld region appearance of cracks. This study provided to characterize the exposed computer problem, through numerical simulation, which has made possible the representation ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:50Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-04-08Bitstream added on 2014-06-13T18:40:58Z : No. of bitstreams: 1 manso_jcg_dr_ilha.pdf: 1797560 bytes, checksum: 27c1272d6d4916bb798bc0d05ed927c8 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Ensino Pesquisa e Extensão de Ilha Solteira (FEPISA) / Esta tese visa ao estudo da valorização de serviços ancilares de reserva, particularmente, a reserva utilizada na regulação de freqüência e que é fornecida pelos geradores hidrelétricos. O objetivo principal do trabalho é desenvolver propostas que indiquem os custos reais desses serviços. Na valorização desses custos, busca-se motivar as empresas geradoras para que assumam a responsabilidade pela prestação de tais serviços, assim como garantir uma remuneração apropriada. Essa valorização é realizada em função da disponibilidade e do uso da reserva, sob uma operação segura e econômica do sistema. Para alcançar o objetivo proposto, inicialmente se realiza uma revisão das características técnicas e dos métodos de valorização dos serviços de reserva em diferentes sistemas. Posteriormente, ilustram-se as características do setor elétrico brasileiro, com a finalidade de contextualizar a valorização no marco de regulação , comercialização e operação correspondentes. Seguidamente, apresentam-se duas propostas de valorização. A primeira considera o ponto de vista de um agente gerador, cujo objetivo é estabelecer o valor do serviço a partir dos custos incorridos no fornecimento. Esses custos incluem, principalmente, os custos pela disponibilidade e pelo uso do serviço. Dentro desses componentes de custo, destaca-se o custo por perdas de eficiência, o qual é calculado utilizando um algoritmo de despacho ótimo de unidades. Essa abordagem é aplicada no cálculo do custo da reserva na usina hidrelétrica de Ilha Solteira. Nesse cálculo são utilizados dados da Companhia Energética de São Paulo - CESP. A segunda proposta considera o ponto de vista do operador de rede, em um ambiente de mercado, no qual os agentes participantes podem ofertar pela disponibilidade da reserva. Para a atribuição dessa reserva utiliza-se um despacho ótimo hidrelétrico, que inclui rest / This work presents a reserve ancillary services pricing research. Particularly, the reserve that is used for frequency regulation and that is provided by hydroelectric generators. The development of pricing methodologies, that show real reserve delivery costs, is the main target of this project. Ancillary services pricing procures incentives to motivate agents to take responsibilities in the service supply and ensuring an appropriated remuneration. This pricing is based on the use and availability costs of reserve; under an economic and reliable system operation. In order to do that, firstly an overview of technical characteristics and pricing methods of the ancillary services in different systems is presented. Then, in order to fit this pricing methodology to the corresponding regulation, commercialization and operation rules, an introduction of the Brazilian electrical sector is realized. Next, two reserve ancillary services pricing methods are presented. The first one considers a hydraulic generator point of view. In this case, the aim is to set up the real value of the services by mean of a generator costs analysis. These costs include, basically, availability and use costs. Inside these cost components, efficiency costs are highlighted, and a single generator unit commitment dispatch is used to calculate them. This proposal is applied to calculate the ancillary service reserve costs in the Ilha Solteira hydroelectric generator, using data from the Companhia Energ´etica of S˜ao Paulo (CESP). The second pricing method considers the operator system point of view, under a market environment. In these circumstances, agents are free to set up a price offer for the availability of the reserve. To attribute the reserve, an optimal hydroelectric dispatch is used, considering electrical and hydraulic constraints. This methodology is tested in two systems. The first one represents a didactic three bus

Resumo: Esta tese visa ao estudo da valorização de serviços ancilares de reserva, particularmente, a reserva utilizada na regulação de freqüência e que é fornecida pelos geradores hidrelétricos. O objetivo principal do trabalho é desenvolver propostas que indiquem os custos reais desses serviços. Na valorização desses custos, busca-se motivar as empresas geradoras para que assumam a responsabilidade pela prestação de tais serviços, assim como garantir uma remuneração apropriada. Essa valorização é realizada em função da disponibilidade e do uso da reserva, sob uma operação segura e econômica do sistema. Para alcançar o objetivo proposto, inicialmente se realiza uma revisão das características técnicas e dos métodos de valorização dos serviços de reserva em diferentes sistemas. Posteriormente, ilustram-se as características do setor elétrico brasileiro, com a finalidade de contextualizar a valorização no marco de regulação , comercialização e operação correspondentes. Seguidamente, apresentam-se duas propostas de valorização. A primeira considera o ponto de vista de um agente gerador, cujo objetivo é estabelecer o valor do serviço a partir dos custos incorridos no fornecimento. Esses custos incluem, principalmente, os custos pela disponibilidade e pelo uso do serviço. Dentro desses componentes de custo, destaca-se o custo por perdas de eficiência, o qual é calculado utilizando um algoritmo de despacho ótimo de unidades. Essa abordagem é aplicada no cálculo do custo da reserva na usina hidrelétrica de Ilha Solteira. Nesse cálculo são utilizados dados da Companhia Energética de São Paulo - CESP. A segunda proposta considera o ponto de vista do operador de rede, em um ambiente de mercado, no qual os agentes participantes podem ofertar pela disponibilidade da reserva. Para a atribuição dessa reserva utiliza-se um despacho ótimo hidrelétrico, que inclui rest / Abstract: This work presents a reserve ancillary services pricing research. Particularly, the reserve that is used for frequency regulation and that is provided by hydroelectric generators. The development of pricing methodologies, that show real reserve delivery costs, is the main target of this project. Ancillary services pricing procures incentives to motivate agents to take responsibilities in the service supply and ensuring an appropriated remuneration. This pricing is based on the use and availability costs of reserve; under an economic and reliable system operation. In order to do that, firstly an overview of technical characteristics and pricing methods of the ancillary services in different systems is presented. Then, in order to fit this pricing methodology to the corresponding regulation, commercialization and operation rules, an introduction of the Brazilian electrical sector is realized. Next, two reserve ancillary services pricing methods are presented. The first one considers a hydraulic generator point of view. In this case, the aim is to set up the real value of the services by mean of a generator costs analysis. These costs include, basically, availability and use costs. Inside these cost components, efficiency costs are highlighted, and a single generator unit commitment dispatch is used to calculate them. This proposal is applied to calculate the ancillary service reserve costs in the Ilha Solteira hydroelectric generator, using data from the Companhia Energ'etica of S˜ao Paulo (CESP). The second pricing method considers the operator system point of view, under a market environment. In these circumstances, agents are free to set up a price offer for the availability of the reserve. To attribute the reserve, an optimal hydroelectric dispatch is used, considering electrical and hydraulic constraints. This methodology is tested in two systems. The first one represents a didactic three bus / Orientador: Antonio Padilha Feltrin / Coorientador: José Maria Yusta Loyo / Banca: Rubén Augusto Romero Lázaro / Banca: Carlos Roberto Minussi / Banca: Ricardo Bernardo Prada / Banca: Thales Souza / Doutor

ANEEL; FINEP; CAPES; CNPQ; Fundação Araucária / Neste trabalho é apresentada uma aplicação de sensores à fibra ótica baseados em redes de Bragg encapsulados em compósito de resina polimérica com reforço de fibra de vidro. Foram avaliadas três resinas epóxi comerciais. O objetivo do trabalho é caracterizar os compósitos e investigar a viabilidade de embeber sensores a fibra ótica, baseados em redes de Bragg em fibras óticas em compósito epóxi. Na caracterização das amostras, foram realizados: Ensaios para avaliar a tensão residual após a cura das amostras. Nos ensaios, foram utilizados sensores FBGs incrustados no compósito. Ensaios para avaliar a temperatura de transição vítrea através da técnica Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC). Ensaios de tração axial e flexão simples utilizando máquina de teste universal e ensaios para avaliar o comportamento do compósito quando sujeito a uma carga fixa e temperatura variando de 20 °C até a temperatura limite da transição vítrea do compósito. Os resultados mostram um elevado grau de integração das FBGs no compósito epóxi. Um dos resultados é promissor para aplicações em um gerador de alta potência e em ambientes hostis com temperatura de trabalho até 127 °C. / This work presents an application of optical fiber sensors based on Bragg gratings encapsulated in polymeric composite resin with glass fiber reinforcement. Three commercial epoxy resins were evaluated. The main objective of the study is to characterize the composites and investigate the feasibility of embedding the optical fiber sensors based on Bragg gratings in epoxy composite. In the characterization of the samples tensile tests were performed to evaluate the residual stress after the curing process. The residual stress was investigated by mains of a FBG sensor embedded in the composite. Additionally, tests were conducted to evaluate the glass transition temperature by DSC technique. The values of the axial tensile and simple flexural stress were investigated using a universal testing machine. In addition, tests were performed for evaluating the composite behavior when subjected to a fixed load and variable temperature ranging from 20 °C to the temperature limit of the glass transition of the composite. The results show a high level of integration of the FBGs with the epoxy composite. One of the results is promising for applications in a high power generator and in hostile environments working at temperatures up to 127 °C. / 5000

A geração de energia limpa e sustentável ocupa, cada vez mais, lugar de destaque nas preocupações da humanidade. A otimização da utilização dos recursos naturais para essa finalidade, assim como para produção de alimentos, consumo de água, transportes e outras necessidades, torna-se a cada dia um desafio maior. Assim, a geração de energia elétrica, tendo como matriz os recursos hidrícos, ainda principal matriz energética instalada no Brasil, encontra-se no seu limiar de disponibilidade no que se refere a aproveitamentos por grandes plantas geradoras. A instalação de micro e miniprojetos de geração de energia encontrou, em recente legislação do setor elétrico nacional, a possibilidade de conexão de seus geradores ao sistema de distribuição através da Geração Distribuída, pela modalidade de compensação de energia consumida e gerada. Tal possibilidade inaugura uma nova realidade para a geração de energia hidrelétrica a medida em que viabiliza a implantação de projetos para mananciais de pequena expressão, que até então estavam relegados a geração em sistemas isolados. Se por um lado a legislação derrubou um histórico impedimento a esses projetos, por outro lançou o desafio de torna-los viáveis. A compensação de quantidades consumidas de energia elétrica por energia gerada e entregue a rede de distribuição, com a realidade de isenção de impostos em vigor, por si é uma alavanca no sentido dessa viabilidade. Não obstante não é suficiente. Barreiras tais como a complexidade técnica e operacional, aliada aos elevados preços de aquisição, operação e manutenção das máquinas geradoras de energia hidrelétrica disponíveis no mercado ainda são muito impeditivas. Nesse sentido esse trabalho traz uma proposta de alternativa técnica para colaborar na viabilidade da implantação de pequenos projetos de geração de energia hidrelétrica, bem como na repotenciação de plantas antigas, depreciadas e geralmente ineficientes, inúmeras delas abandonadas pelo país. Trata-se da proposta de utilização de um perfil alternativo para turbinas hidráulicas, a máquina geradora de fluxo em lugar das turbinas. O trabalho relata a experiência na repotenciação de uma antiga central hidrelétrica de 600 kW, repotenciada para 3.000 kW, pela substituição de seus equipamentos por máquinas hidráulicas geradoras de fluxo (bombas) acionando geradores síncronos, com unidades de 500 kW. / The generation of clean and sustainable energy is increasingly prominent in the concerns of humanity. The optmization of the use of natural resources for this purpose, as well as for food production, water consumption, transport and other necessities is becoming a major challenge. Therefore, a generation of electric power, with hydropower resources, main source of energy installed in Brazil, is at its availability limit without reference to large power plants. The installation of micro and mini power generation projects has found, in the national electricity sector recent legislation, the possibility of connecting their generators to the distribution system through Distributed Generation, through the compensation modality of consumed and generated energy. This possibility inaugurates is a new reality for the generation of hydroelectric power as it allows the implementation of projects for small-scale water sources, which until then were relegated to generation in isolated systems. On the one hand legislation has overthrown a historic impediment to such projects, on the other it has launched the challenge of making them viable. The quantities compensation of electricity consumed by energy generated and delivered to the distribution network, with the reality of tax exemption in force, in itself is a lever in the direction of this viability. Nevertheless it is not enough. Barriers such as technical and operational complexity, allied with the high prices of acquisition, operation and maintenance of the hydroelectric generating machines available in the market are still very preventable. In this sense, this work proposes a technical alternative to collaborate in the viability of the implantation of small hydropower generation projects, as well as in the repowering of old, depreciated and generally inefficient plants, many of them abandoned across the country. This is about the proposal to use an alternative profile for hydraulic turbines, the flow generating machine instead of the turbines. The work reports the experience of repowering a former 600 kW hydroelectric plant, repowered to 3,000 kW, by replacing its equipment with flow-generating hydraulic machines (pumps) powering synchronous generators with 500 kW units. / Tese (Doutorado)