Estruturas hidráulicas como comportas planas verticais são usualmente encontradas em aproveitamentos hidrelétricos, canais de navegação e aquedutos para abastecimento ou irrigação. O projeto deste tipo de estruturas envolve, fundamentalmente, a determinação da magnitude das forças atuantes, tanto hidrostáticas como hidrodinâmicas. Neste sentido, problemas ocorridos como conseqüência da fadiga do material assim como de vibrações excessivas têm sido reportados em anos recentes. O propósito desta dissertação é investigar o comportamento vibratório induzido pelo escoamento sobre um dispositivo elástico, representativo de uma comporta plana vertical com descarga de fundo, com diferentes geometrias de terminal inferior em contato com o escoamento e, baseados nos resultados obtidos, contribuir para o desenvolvimento dos critérios de projeto deste tipo de estruturas hidráulicas. O comportamento vibratório do dispositivo, de dimensões aproximadas de 50 cm de largura x 80 cm de altura x 2 cm de espessura, submetido a diferentes configurações de escoamento em valores de abertura de descarga de 10, 20, 30 e 40 mm, foi obtido através de medições de aceleração instantânea no sentido do escoamento executadas por um acelerômetro com elemento sensível piezoelétrico. Cinco geometrias diferentes de terminal inferior em contato com o escoamento foram propostas para a realização dos estudos. Os resultados experimentais correspondentes aos comportamentos da estrutura em vibração estão apresentados, na forma adimensional, em médias quadráticas e freqüências predominantes nos espectros das acelerações Geometrias “Ret”, “Ele” e “30d” mostraram ser mais suscetíveis à ocorrência de fenômenos de vibração induzida, com diferenças de até 3 a 4 vezes nos valores das médias quadráticas, nas situações de escoamento às quais a comporta foi submetida, quando comparadas com geometrias “60” e “30i”. Os valores de freqüências de vibração induzida pelo escoamento, nas respectivas aberturas de descarga e geometrias de terminal inferior analisadas, corresponderam-se com os modos naturais de vibração livre em água. Estes valores foram, aproximadamente, entre 1,10 e 0,90 do valor da freqüência natural em ar. Conforme o observado, nota-se que a geometria do terminal em contato com o escoamento desempenha um papel de fundamental importância quando o objetivo a atingir é a diminuição da magnitude desses tipos de solicitações não desejadas.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2016-05-24T17:29:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 338920.pdf: 1796883 bytes, checksum: 1945a5bd1fadcfb6dfc68376a1b6cc66 (MD5) Previous issue date: 2015 / O contínuo aumento da exigência mundial pela utilização racional dos recursos energéticos tem estimulado a busca por sistemas mais eficientes. Consequentemente, fabricantes de máquinas que utilizam sistemas hidráulicos estão substituindo gradualmente o controle resistivo pelo controle conservativo. Um caso de controle conservativo é o uso de bombas acionadas por motores elétricos com capacidade de variar sua velocidade, as chamadas bombas com velocidade variável. Inserido nesse contexto, esse trabalho contempla a análise teórico experimental de um novo modelo de prensa dobradeira sincronizada que realiza o controle de seus dois cilindros hidráulicos por meio de servomotores que acionam as unidades hidráulicas primárias. Essas unidades realizam tanto a função de bombeamento como de motorização ao longo do ciclo operação da máquina e por isso são denominadas de bomba-motor. A análise foi realizada com base em resultados experimentais, nos quais foi possível identificar as condições operacionais críticas. Um modelo do sistema hidráulico da prensa dobradeira foi desenvolvido e implementado no software de simulação numérica Hopsan que, após validado, foi utilizado para a proposição de duas propostas de modificação do circuito hidráulico visando a melhoria do desempenho estático e dinâmico. A primeira proposta permite que a bomba-motor opere com sucção em pressões manométricas positivas, enquanto que a segunda não interfere no tempo do ciclo de operação na máquina. Dentre os benefícios de ambos circuitos está a mitigação de choques hidráulicos. O desempenho da máquina foi, portanto, aprimorado com poucas mudanças no circuito. A pesquisa foi realizada combinando esforços entre a fabricante de equipamentos, Sorg Ind. e Com. de Máquinas, a fornecedora de sistemas hidráulicos, Argo-Hytos AT Fluid Power Systems Ltda., e a universidade, por meio do LASHIP - Laboratório de Sistemas Hidráulicos e Pneumáticos - da Universidade Federal de Santa Catarina.<br> / Abstract : The continuous increase in worldwide demand for the rational use of energy resources has spurred the pursuit for more efficient systems. Machine manufacturers are therefore gradually replacing the resistive control in hydraulic systems for conservative control. An option of conservative control is the use of pumps driven by electric motors with the capacity to vary its speed, known as variable-speed pumps. In this context, this work features the theoretical and experimental analysis of a new synchronized hydraulic press brake. The hydraulic cylinders of the studied machine are controlled by servomotors that drive the primary hydraulic units. These units perform both pumping and motoring functions along the machine operation cycle and are hence named as pump-motor. The critical operating conditions were identified by analysis based on experimental results. A model of the press brake hydraulic system has been developed and implemented in the numerical simulation software known as Hopsan. Subsequently validation, the model was employed to propose two circuit modifications and to evaluate the increase in the dynamic and static performance. The main benefits of the new circuits are the mitigation of hydraulic shocks and appropriate pressure level for the pump-motor suction line and thus avoiding cavitation. The machine performance is hence enhanced with few changes in the circuit. The study was conducted by combining efforts between the machine manufacturer, Sorg Ind. e Com. de Máquinas, the hydraulic systems supplier, Argo-Hytos AT Fluid Power Systems Ltda., and the university, by means of LASHIP - Laboratory of Hydraulic and Pneumatic Systems - of Federal University of Santa Catarina.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia de Produção / Made available in DSpace on 2012-10-21T04:52:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 209363.pdf: 1248384 bytes, checksum: 238c768dbd171057fa169196fff711ab (MD5) / A seleção de uma bomba hidrostática durante o projeto de um sistema hidráulico é uma decisão importante que tem grande influência na qualidade da atuação do sistema. É uma tarefa que requer tanto conhecimento teórico, disponível através da literatura técnica, quanto conhecimento heurístico adquirido ao longo de anos de experiência.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Ambiental. / Made available in DSpace on 2012-10-20T15:19:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 198734.pdf: 455399 bytes, checksum: 33119cfc4d386da3d5993bfc7984fc89 (MD5)

Made available in DSpace on 2016-04-01T17:54:55Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-11-25. Added 1 bitstream(s) on 2016-04-01T18:00:39Z : No. of bitstreams: 1 000858922.pdf: 1872274 bytes, checksum: b397cae21d423603304c87548647c94f (MD5) / A escolha do tipo de turbina a ser empregado numa dada central hidrelétrica é feita, a partir de tabelas de aplicação disponibilizadas pelos fabricantes de equipamentos, em função, basicamente, da vazão e da queda útil disponíveis do local deste potencial hidráulico. Para algumas faixas específicas destes valores, é aceitável o emprego tanto de turbinas tipo Francis quanto de turbinas tipo Kaplan. Fazendo-se a análise destes dois tipos de turbinas, para que a escolha do tipo a ser empregado seja baseada apenas em critérios técnicos e econômicos, é perceptível que as turbinas tipo Francis têm um valor de investimento menor em comparação às turbinas tipo Kaplan, mas possuem um limite operacional (em função da variação de vazão disponível) menor do que aquele aceitável por turbinas tipo Kaplan. Deste modo, a proposta deste trabalho consiste na análise comparativa do valor de investimento para a aplicação de cada tipo de turbina versus a quantidade de potência elétrica gerada ao longo do ano (considerando os limites operacionais de cada tipo de turbina) para um potencial hidráulico que apresente uma grande variação de vazão durante o ano. Para isto, foi desenvolvida uma ferramenta computacional cuja função é determinar (considerando um aproveitamento hidrelétrico do qual são conhecidos o número de máquinas, a queda de referência, a vazão de referência e a série de vazões afluentes) quais unidades geradoras devem ser do tipo Francis e quais devem ser do tipo Kaplan, de modo que se obtenha o maior lucro de receita gerada pela venda de energia elétrica ao fim de um ano de funcionamento da usina. O modelo de otimização foi validado a partir de dados da UHE Sinop com informações disponibilizadas por órgãos governamentais, com resultados compatíveis com o que foi efetivamente implantado / The choice of the turbine's type to be adopted for use on a given hydraulic power plant is made, as from the application of tables deployed by the manufacturers of the equipment, on function, basically, of the flow and the high of the water drop available at hydraulic potential location. For some specific ranges of these values it is acceptable the use of both Francis turbine and Kaplan turbine. Analysing these two types of turbines, for the choice of the type be based on economic and technical criteria, it is noted that Francis turbine has a lower investiment cost comparing with Kaplan turbine but has an operational limit (in function of the variation of available flow) lower than that one acceptable by Kaplan turbine. Thus, the proposal of this work consists of the analysis of the investiment value for the application of each type of turbine versus the quantity of generated power along the year (considering the operational limits of each type of turbine) for a hydraulic potential that presents a substantial flow variation during the year. For this goal was developed a computer tool whose purpose is determine (considering a hydraulic potential which are known the quantity of generating units, the reference head, the reference flow and the incoming flows serie) which one generating unit should be Francis and which one should be Kaplan in order to obtain the higher profit generated by the sale of the eletricity after one whole of hydropower plant operation. The optmization model was validated from values of UHE Sinop with data available on government agencies and has results compatible with what was effectively implemented

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:37Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-09-14Bitstream added on 2014-06-13T20:22:34Z : No. of bitstreams: 1 presenco_jf_dr_botfca.pdf: 2010686 bytes, checksum: 800d3e713d59af56250163ad2995fcb2 (MD5) / A utilização de sistemas energéticos alternativos, nos dias atuais, é uma necessidade de caráter urgente devido aos problemas que o planeta vem enfrentando como o aquecimento global, efeito estufa e a perda da camada de ozônio. A limitação das fontes de energias convencionais é outro problema que terá de ser equacionado para o futuro da humanidade; deve-se considerar que as pessoas estão habitando, cada vez mais, locais afastados e desprovidos de infra-estrutura energética. Aplicando-se tecnologias como as de automação e controle podemos solucionar esse problema; portanto, o trabalho visou a aplicação de um equipamento de uso industrial, o Controlador Lógico Programável, em sistemas de energia renováveis, notadamente o sistema de geração eólica e a geração fotovoltaica, usados para bombeamento de água, objetivando-se um controle automático e mais eficiente nos locais onde haja disponibilidade simultânea dessas fontes, baseados em critério de prioridade pré-estabelecido. Fez-se, também, uma avaliação do potencial hidráulico e energético dos sistemas de energia fotovoltaico e eólico utilizados no sistema automático de bombeamento de água no local de realização do experimento para as condições físicas pré-estabelecidas. Os resultados mostraram que o sistema de controle utilizando o CLP é viável, possui confiabilidade e o programa desenvolvido em linguagem Ladder pode ser adaptado para a utilização com várias fontes de energia disponíveis em um determinado local. 2 O sistema fotovoltaico de bombeamento direto, que utilizou um painel solar policristalino de 70 Watts ligado a uma bomba Shurflo 8000, mostrou-se eficiente com vazões significativas em quase todos os meses. O sistema eólico de bombeamento indireto, utilizando um mini aerogerador de 400 Watts alimentando uma bateria ligada à bomba Shurflo, não demonstrou capacidade energética suficiente para utilização nesse tipo específico de aplicação. / The use of alternative energy systems in the current days is an urgent necessity due to the problems that the planet is facing as the heating and loss of ozone layer. The scarcity of conventional energy is another problem that must be solved for the future of humanity. It must be considered that the people are inhabiting places moved away not always with available energy. The application of technologies as automation and control can help us to solve this problem. Therefore, this work aimed at apply an equipment of industrial usage, the Programmable Logical Controller, PLC, in alternative energies systems, as eolic generation and fotovoltaic generation used for water pumping, aiming the automatic control and the efficiency in the places where it has simultaneous availability of these sources, based in criterion of priority that previously established itself between them. It was made a hydraulic and energetic evaluation of the energy system, eolic and fotovoltaic, used in the automatic control system of pumping, in the place of accomplishment of the experiment, according to previously established physical conditions. The results have shown that the control system using the PLC is practicable and has trustworthiness. The program developed can be adapted for the use with several power plants in a specific application place. The fotovoltaic system of pumping, using a polycrystalline of 70 Watts connected to a pump Shurflo 8000, showed to be efficient with significant flows in almost all the months. The eolic system of pumping, using an eolic generator of 400 Watts assembled in place of experiment, did not demonstrate energetic capacity for use in this specific type of application.

Made available in DSpace on 2015-04-09T12:28:26Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-01-21Bitstream added on 2015-04-09T12:47:35Z : No. of bitstreams: 1 000817181.pdf: 1845327 bytes, checksum: 6922795930213e43ac3c03e3989d1a0b (MD5) / Os projetos de eficiência energética desempenham um papel chave na melhoria da segurança energética, da sustentabilidade ambiental e do desempenho econômico. Este trabalho tem como objetivo apresentar o desenvolvimento e os resultados de um projeto piloto de eficientização energética aplicado a usina hidrelétrica de Paraibuna. Neste sentido, foi desenvolvida uma proposta de metodologia para otimização do uso da energia em toda a instalação de uma usina hidrelétrica, procurando, a partir de resultados de inspeção e de ensaios, analisar como a energia elétrica está sendo utilizada e propondo melhorias no que se refere à racionalização de sua aplicação. Além disso, a utilização de outras fontes de energia existentes e não aproveitadas, bem como a aplicação de novas tecnologias, são avaliadas, priorizando a redução de danos ao meio ambiente, a diminuição de custos de manutenção e o aumento de ganhos econômicos. As ações deste projeto foram dirigidas a programas de racionalização do uso de energia nos sistemas de iluminação, de ar condicionado, de bombeamento e nos trocadores de calor responsáveis pela refrigeração dos mancais das turbinas. As reduções obtidas foram significativas, chegando a 52% no sistema de iluminação, 28% no sistema de ar condicionado e 36% para os sistemas de bombeamento. Em relação a outras fontes de energia, apresenta-se um estudo sobre a implantação de sistemas fotovoltaicos conectados à rede que resultam em uma economia de 91,7 MWh/ano. Este trabalho também apresenta um estudo sobre o aproveitamento do potencial hidráulico disponível em uma ramificação do conduto forçado da usina com a implantação de uma mini turbina Pelton de 30 kVA. Finalmente, avalia-se a implantação de uma micro usina de biodiesel, suficiente para alimentar as barcas que realizam travessias na represa ... (Resumo Completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / The energy efficiency projects play a key role in the improvement of energy security, environmental sustainability and economic performance. This research aims to present the development and results of a pilot project for energy efficiency applied to the hydroelectric power plant of Paraibuna. In this sense, a proposed methodology for optimization of energy use throughout the installation of a hydroelectric power plant was developed, looking, from inspection and testing results, analyze how electrical energy is being used and proposing improvements with regard to the rationalization of its application. In addition, the use of other existing energy sources and not exploited, as well as the application of new technologies, are evaluated, prioritizing the reduction of damage to the environment, reducing of maintenance costs and the increasing of economic gains. The actions of this project were aimed at rational energy use in lighting systems, air conditioning, pumping and heat exchangers responsible for the cooling of turbine bearings. Reductions achieved were significant, reaching 52% in the lighting system, 28% in the air conditioning system and 36% for pumping systems. About other energy sources, is presented a study on the implementation of photovoltaic systems connected to the network that result in a saving of 91.7 MWh/year. This work also presents a study on the use of the available hydraulic potential in a branch of the penstock of the plant with the implementation of a pelton turbine of 30 kVA. Finally, is evaluated the deployment of a small biodiesel plant, enough to feed the ferries which perform sailings on the dam. It is hoped that this study, expand research on energy efficiency by encouraging changes of habits, form features, updating and training the staff involved in the processes of production and use of energy and ... (Complete abstract click electronic access below)

Made available in DSpace on 2015-01-26T13:21:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-09-05Bitstream added on 2015-01-26T13:30:58Z : No. of bitstreams: 1 000806761.pdf: 2848646 bytes, checksum: c8594f39d3a3d94ad2ec82858fd444cd (MD5) / Para avaliar o desempenho de motobombas alimentadas por uma central de microgeração fotovoltaica (MGD-FV), foi necessária a montagem de um sistema de monitoramento e coletas de dados da produção e consumo de energia, dados estes, necessários para que se determinassem índices específicos da capacidade de bombeamento de duas bombas hidráulicas distintas, instaladas no Sítio Modelo da Fazenda Lageado, elevando água de uma cisterna para um reservatório. O desempenho de cada bomba foi avaliado em função de suas características elétricas e hidráulicas e sua interação com a irradiância solar disponível para seu acionamento. Cada sistema trabalhou em três pressões manométricas de recalque durante o período de 5 dias. O volume de água bombeado pelos dois sistemas propostos variou entre 5244 a 9398 litros/dia, para o sistema de bombeamento fotovoltaico - SBF2 e de 6249 a 7792 litros/dia, para o sistema de bombeamento fotovoltaico - SBF1, sendo que ambos bombearam água suficiente para atender as necessidades básicas de uma pequena propriedade rural. O desempenho prático de cada sistema foi verificado em função do (IB) índice de bombeamento, em l/kWh e do (IC) índice de consumo, em kWh/l, baseado nesses índices pode-se notar que nas condições desse experimento a bomba do SBF2 é mais indicada para valores de altura manométrica entre 2,5 e 7,5 mca em regiões com baixo índice de irradiação ou estações ano que apresentam energia disponível reduzida no período, pois tem maior volume bombeado quando submetida a essas condições de trabalho. A bomba SBF1 é mais indicada para valores de altura manométrica entre 7,5 e 13,5 mca em regiões com alto índice de irradiação / To evaluate the performance of pumps powered by a photovoltaic microgeneration (MGD-FV), it was necessary to mount a system of monitoring and data collection of production and consumption of energy, these data needed for specific indices that would determine the pumping capacity of two separate hydraulic pumps, installed in the Site Model Farm Lageado, bringing water from a tanker to a storage tank. The performance of each pump was assessed in terms of their electrical and hydraulic characteristics and their interaction with the solar irradiance available for your drive. Each system worked into three booster gauge pressures during 5 days. The volume of water pumped by the two proposed systems ranged between 5244-9398 liters / day for the PV pumping system - SBF2 and 6249-7792 liters / day for the PV pumping system - SBF1, both of which have pumped enough water to meet the basic needs of a small farm. The practical performance of each system was checked as a function of (IB) pumping rate in l / kWh and (IC) rate of consumption in kWh / l, based on these indices may be noted that under the conditions of this experiment the pump SBF2 is the most suitable for gauge height values between 2.5 and 7.5 mca in regions with low levels of irradiation or the seasons which have reduced energy available in the period, it has greater volume pumped when subjected to these working conditions. The SBF1 pump is most suitable for gauge height values between 7.5 and 13.5 mca in regions with high irradiation

Estruturas hidráulicas como comportas planas verticais são usualmente encontradas em aproveitamentos hidrelétricos, canais de navegação e aquedutos para abastecimento ou irrigação. O projeto deste tipo de estruturas envolve, fundamentalmente, a determinação da magnitude das forças atuantes, tanto hidrostáticas como hidrodinâmicas. Neste sentido, problemas ocorridos como conseqüência da fadiga do material assim como de vibrações excessivas têm sido reportados em anos recentes. O propósito desta dissertação é investigar o comportamento vibratório induzido pelo escoamento sobre um dispositivo elástico, representativo de uma comporta plana vertical com descarga de fundo, com diferentes geometrias de terminal inferior em contato com o escoamento e, baseados nos resultados obtidos, contribuir para o desenvolvimento dos critérios de projeto deste tipo de estruturas hidráulicas. O comportamento vibratório do dispositivo, de dimensões aproximadas de 50 cm de largura x 80 cm de altura x 2 cm de espessura, submetido a diferentes configurações de escoamento em valores de abertura de descarga de 10, 20, 30 e 40 mm, foi obtido através de medições de aceleração instantânea no sentido do escoamento executadas por um acelerômetro com elemento sensível piezoelétrico. Cinco geometrias diferentes de terminal inferior em contato com o escoamento foram propostas para a realização dos estudos. Os resultados experimentais correspondentes aos comportamentos da estrutura em vibração estão apresentados, na forma adimensional, em médias quadráticas e freqüências predominantes nos espectros das acelerações Geometrias “Ret”, “Ele” e “30d” mostraram ser mais suscetíveis à ocorrência de fenômenos de vibração induzida, com diferenças de até 3 a 4 vezes nos valores das médias quadráticas, nas situações de escoamento às quais a comporta foi submetida, quando comparadas com geometrias “60” e “30i”. Os valores de freqüências de vibração induzida pelo escoamento, nas respectivas aberturas de descarga e geometrias de terminal inferior analisadas, corresponderam-se com os modos naturais de vibração livre em água. Estes valores foram, aproximadamente, entre 1,10 e 0,90 do valor da freqüência natural em ar. Conforme o observado, nota-se que a geometria do terminal em contato com o escoamento desempenha um papel de fundamental importância quando o objetivo a atingir é a diminuição da magnitude desses tipos de solicitações não desejadas.

Orientador: José Renato Zanini / Banca: Luiz Carlos Pavani / Banca: Tarlei Arriel Botrel / Resumo: A maioria das instalações de abastecimento de água utiliza bombas hidráulicas do tipo turbobombas. Esse tipo de bomba requer que o interior de sua carcaça e o da tubulação de sucção estejam preenchidos com água (escorvados), para que a sucção da água a partir do reservatório de captação possa ser efetivada. O escorvamento das bombas é conseguido instalando-as abaixo do nível de água do reservatório de captação (bomba afogada). Nos casos de instalações com bombas acima do nível do reservatório, há necessidade do uso de válvulas-de-pé, que têm partes móveis suscetíveis ao mau funcionamento por desgastes, quebras, sujeira ou outros problemas, que limitam a confiabilidade desse sistema, principalmente em caso de automação. Como alternativa ao uso da válvula-de-pé, foram estudados dois modelos de tanques escorva, testados no Laboratório de Hidráulica da FCAV - UNESP - Jaboticabal - SP. Avaliaram-se diferentes situações de altura manométrica de sucção, comprimento e diâmetro de tubulação de sucção e relações entre volume útil do tanque e volume do tubo de sucção, tendo-se concluído que: a) o volume do tanque de escorva é função do volume da tubulação de sucção e da altura manométrica de sucção; b) o volume do tanque de escorva pode ser calculado seguindo-se a Lei de Boyle, com uma percentagem de acréscimo no volume útil, que neste estudo foi cerca de 10% para o modelo 1 e cerca de 30% para o modelo 2. / Abstract: The most of water supply installations uses hydraulic pumps type turbine pumps. This kind of pump must to have its casing body and suction pipe filled with water (primed) to be started. The priming can be done installing the pump underneath the suction reservoir water level. In the installations cases that the pump is above of water it is necessary to use foot valves to keep the pump primed. Foot valves have mobile parts, can be damaged or broke by use, dirty and others, that limits the reliability specially for automatic start-up of the system. As an alternative solution the current work in São Paulo State University Hidraulic Laboratory - Jaboticabal - Brazil, were evaluated two priming-tank models tested in different suction manometric heights, suction pipe diameters and relations between net tank volume and suction pipe volume. The conclusions show that: a) the priming tank volume is a function of the suction pipe volume and suction manometric height; b) the prime tank volume is calculated using Boyle equation with a percentage safety margin added in the net tank volume, that in this work was nearly to 10% for the model 1 and 30% for the model 2. / Mestre