Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2012-10-17T02:37:12Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T21:41:53Z : No. of bitstreams: 1 109011.pdf: 2620945 bytes, checksum: 40bd8ade23758bfb8c64985c04a3a8e0 (MD5) / Neste trabalho é proposto um algoritmo de controle em cascata com adaptação de parâmetros para um atuador hidráulico. O modelo matemático para o atuador hidráulico é descrito por equações diferencias não-lineares. Modelando o atuador de forma conveniente, interpreta-se sua estrutura como um subsistema mecânico acionado por um subsistema hidráulico. A partir desta estrutura controladores em cascata baseados nos modelos linear e não-linear são propostos e analisados. Os controladores em cascata apresentados são sintetizados pelo método direto de Lyapunov. Resultados de simulações ilustram as características do controlador proposto.

O presente trabalho foi desenvolvido no Programa de Pós-Graduação em Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental do Instituto de Pesquisas Hidráulicas da Universidade Federal do Rio Grande do Sul com o apoio de Furnas Centrais Elétricas S.A., fazendo parte do Projeto de Pesquisa e Desenvolvimento (P&D) intitulado “Análise da Macroturbulência em Dissipadores por Ressalto Hidráulico”. O ressalto hidráulico é amplamente utilizado na dissipação de energia a jusante de obras hidráulicas, sendo o processo de dissipação associado à flutuação de velocidades, níveis e pressões. Devido aos danos causados às estruturas de dissipação de energia ao longo dos anos, em função de problemas atribuídos à fadiga, cavitação e ressonância, o entendimento do ressalto hidráulico como forma de dissipação de energia tem assumido papel importante. A caracterização do campo de pressões junto ao fundo de bacias de dissipação é de interesse prático para os projetistas de obras hidráulicas na busca de um dimensionamento eficiente e econômico. O presente trabalho tem o objetivo de avaliar o campo de pressões em ressalto hidráulico formado a jusante de uma comporta, propondo uma metodologia que permita estimar os valores de pressões extremas associadas a diferentes probabilidades de ocorrência e graus de submergência. Através das metodologias de adimensionalização utilizadas foi possível avaliar e quantificar os efeitos atribuídos à submergência sobre a distribuição longitudinal da pressão média, do desvio padrão e do coeficiente estatístico de distribuição de probabilidades (N), permitindo a implementação de uma metodologia de previsão de pressões para o ressalto hidráulico submergido. A metodologia proposta nesse trabalho se mostrou eficiente em suas previsões, apresentando, na maioria dos ensaios, diferenças relativas inferiores a 15% entre os valores verificados e os previstos pelo modelo para as probabilidades extremas referentes à posição de máxima flutuação de pressão. / This present work was developed at the Postgraduate in Water and Environmental Engineering of the Hydraulic Research Institute of Federal University of Rio Grande do Sul State being undertaken in collaboration with Furnas Centrais Elétricas S.A., as part of a Research and Development (R&D) project entitled “Macroturbulence Analysis of Hydraulic Jump Stilling Basins”. The hydraulic jump is widely used in energy dissipation downstream hydraulic works, being a process of dissipation associated to the fluctuations of velocity, water level and pressure. Due to the damage caused to energy dissipation structures through the years, by problems related to stress, cavitation and resonance, the understanding of the hydraulic jump as a form of dissipation has attained an important role. The characterization of the pressure fields in the bottom of stilling basins is of practical use to the designers of hydraulic works looking for efficient and economical dimensioning. The purpose of this is to evaluate the pressure field in a hydraulic jump downstream a sluice gate, proposing a methodology that allows evaluating extremes pressure values associated with the occurrence of different probabilities and different levels of submergence. Through the use of adimensionalisation methodologies it was possible to evaluate and quantify the effects attributed to the submergence on the longitudinal distribution of average pressure, standard deviation and the statistic coefficient of probability distribution (N), allowing the implementation of a pressure prediction methodology for the submerged hydraulic jump. The methodology proposed in this work was efficient in its predictions, presenting, in most tests, relative differences inferior to 15% between real values and estimated values expected by the model to extreme probabilities referring to the position of maximum pressure fluctuation.

O presente trabalho foi desenvolvido no Programa de Pós-Graduação em Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental do Instituto de Pesquisas Hidráulicas da Universidade Federal do Rio Grande do Sul com o apoio de Furnas Centrais Elétricas S.A., fazendo parte do Projeto de Pesquisa e Desenvolvimento (P&D) intitulado “Análise da Macroturbulência em Dissipadores por Ressalto Hidráulico”. O ressalto hidráulico é amplamente utilizado na dissipação de energia a jusante de obras hidráulicas, sendo o processo de dissipação associado à flutuação de velocidades, níveis e pressões. Devido aos danos causados às estruturas de dissipação de energia ao longo dos anos, em função de problemas atribuídos à fadiga, cavitação e ressonância, o entendimento do ressalto hidráulico como forma de dissipação de energia tem assumido papel importante. A caracterização do campo de pressões junto ao fundo de bacias de dissipação é de interesse prático para os projetistas de obras hidráulicas na busca de um dimensionamento eficiente e econômico. O presente trabalho tem o objetivo de avaliar o campo de pressões em ressalto hidráulico formado a jusante de uma comporta, propondo uma metodologia que permita estimar os valores de pressões extremas associadas a diferentes probabilidades de ocorrência e graus de submergência. Através das metodologias de adimensionalização utilizadas foi possível avaliar e quantificar os efeitos atribuídos à submergência sobre a distribuição longitudinal da pressão média, do desvio padrão e do coeficiente estatístico de distribuição de probabilidades (N), permitindo a implementação de uma metodologia de previsão de pressões para o ressalto hidráulico submergido. A metodologia proposta nesse trabalho se mostrou eficiente em suas previsões, apresentando, na maioria dos ensaios, diferenças relativas inferiores a 15% entre os valores verificados e os previstos pelo modelo para as probabilidades extremas referentes à posição de máxima flutuação de pressão. / This present work was developed at the Postgraduate in Water and Environmental Engineering of the Hydraulic Research Institute of Federal University of Rio Grande do Sul State being undertaken in collaboration with Furnas Centrais Elétricas S.A., as part of a Research and Development (R&D) project entitled “Macroturbulence Analysis of Hydraulic Jump Stilling Basins”. The hydraulic jump is widely used in energy dissipation downstream hydraulic works, being a process of dissipation associated to the fluctuations of velocity, water level and pressure. Due to the damage caused to energy dissipation structures through the years, by problems related to stress, cavitation and resonance, the understanding of the hydraulic jump as a form of dissipation has attained an important role. The characterization of the pressure fields in the bottom of stilling basins is of practical use to the designers of hydraulic works looking for efficient and economical dimensioning. The purpose of this is to evaluate the pressure field in a hydraulic jump downstream a sluice gate, proposing a methodology that allows evaluating extremes pressure values associated with the occurrence of different probabilities and different levels of submergence. Through the use of adimensionalisation methodologies it was possible to evaluate and quantify the effects attributed to the submergence on the longitudinal distribution of average pressure, standard deviation and the statistic coefficient of probability distribution (N), allowing the implementation of a pressure prediction methodology for the submerged hydraulic jump. The methodology proposed in this work was efficient in its predictions, presenting, in most tests, relative differences inferior to 15% between real values and estimated values expected by the model to extreme probabilities referring to the position of maximum pressure fluctuation.

O presente trabalho foi desenvolvido no Programa de Pós-Graduação em Recursos Hídricos e Saneamento Ambiental do Instituto de Pesquisas Hidráulicas da Universidade Federal do Rio Grande do Sul com o apoio de Furnas Centrais Elétricas S.A., fazendo parte do Projeto de Pesquisa e Desenvolvimento (P&D) intitulado “Análise da Macroturbulência em Dissipadores por Ressalto Hidráulico”. O ressalto hidráulico é amplamente utilizado na dissipação de energia a jusante de obras hidráulicas, sendo o processo de dissipação associado à flutuação de velocidades, níveis e pressões. Devido aos danos causados às estruturas de dissipação de energia ao longo dos anos, em função de problemas atribuídos à fadiga, cavitação e ressonância, o entendimento do ressalto hidráulico como forma de dissipação de energia tem assumido papel importante. A caracterização do campo de pressões junto ao fundo de bacias de dissipação é de interesse prático para os projetistas de obras hidráulicas na busca de um dimensionamento eficiente e econômico. O presente trabalho tem o objetivo de avaliar o campo de pressões em ressalto hidráulico formado a jusante de uma comporta, propondo uma metodologia que permita estimar os valores de pressões extremas associadas a diferentes probabilidades de ocorrência e graus de submergência. Através das metodologias de adimensionalização utilizadas foi possível avaliar e quantificar os efeitos atribuídos à submergência sobre a distribuição longitudinal da pressão média, do desvio padrão e do coeficiente estatístico de distribuição de probabilidades (N), permitindo a implementação de uma metodologia de previsão de pressões para o ressalto hidráulico submergido. A metodologia proposta nesse trabalho se mostrou eficiente em suas previsões, apresentando, na maioria dos ensaios, diferenças relativas inferiores a 15% entre os valores verificados e os previstos pelo modelo para as probabilidades extremas referentes à posição de máxima flutuação de pressão. / This present work was developed at the Postgraduate in Water and Environmental Engineering of the Hydraulic Research Institute of Federal University of Rio Grande do Sul State being undertaken in collaboration with Furnas Centrais Elétricas S.A., as part of a Research and Development (R&D) project entitled “Macroturbulence Analysis of Hydraulic Jump Stilling Basins”. The hydraulic jump is widely used in energy dissipation downstream hydraulic works, being a process of dissipation associated to the fluctuations of velocity, water level and pressure. Due to the damage caused to energy dissipation structures through the years, by problems related to stress, cavitation and resonance, the understanding of the hydraulic jump as a form of dissipation has attained an important role. The characterization of the pressure fields in the bottom of stilling basins is of practical use to the designers of hydraulic works looking for efficient and economical dimensioning. The purpose of this is to evaluate the pressure field in a hydraulic jump downstream a sluice gate, proposing a methodology that allows evaluating extremes pressure values associated with the occurrence of different probabilities and different levels of submergence. Through the use of adimensionalisation methodologies it was possible to evaluate and quantify the effects attributed to the submergence on the longitudinal distribution of average pressure, standard deviation and the statistic coefficient of probability distribution (N), allowing the implementation of a pressure prediction methodology for the submerged hydraulic jump. The methodology proposed in this work was efficient in its predictions, presenting, in most tests, relative differences inferior to 15% between real values and estimated values expected by the model to extreme probabilities referring to the position of maximum pressure fluctuation.

Este experimento foi desenvolvido no Laboratório de Hidráulica do Departamento de Engenharia Rural - USP/ESALQ, com o objetivo de avaliar o desempenho de um carneiro hidráulico para dois tipos de materiais diferentes na tubulação de alimentação, PVC e aço galvanizado sob três alturas de queda (2,1 m, 3,8 m e 4,7 m). Foi utilizado a equação de D'Aubussion para o cálculo do rendimento, sendo calculado a partir das leituras de pressão de recalque, vazão de escape, vazão de recalque e altura de alimentação. Para a representação dos dados, utilizou-se equação polinomial de segundo grau para as curvas de rendimento e equação exponencial para as curvas de pressão. Verificou-se que pode-se conseguir o máximo rendimento com o carneiro hidráulico utilizando-se de tubulação alimentadora de PVC com até 4,2 m de desnível; além desse valor a tubulação de aço galvanizado é mais eficiente; e há influência do número de batidas no desempenho de um carneiro hidráulico. / not available

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-15T19:13:04Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T12:58:54Z : No. of bitstreams: 1 180145.pdf: 4585308 bytes, checksum: e6e84c00f08ab1e912191519f6fc01a3 (MD5)

Este experimento foi desenvolvido no Laboratório de Hidráulica do Departamento de Engenharia Rural - USP/ESALQ, com o objetivo de avaliar o desempenho de um carneiro hidráulico para dois tipos de materiais diferentes na tubulação de alimentação, PVC e aço galvanizado sob três alturas de queda (2,1 m, 3,8 m e 4,7 m). Foi utilizado a equação de D'Aubussion para o cálculo do rendimento, sendo calculado a partir das leituras de pressão de recalque, vazão de escape, vazão de recalque e altura de alimentação. Para a representação dos dados, utilizou-se equação polinomial de segundo grau para as curvas de rendimento e equação exponencial para as curvas de pressão. Verificou-se que pode-se conseguir o máximo rendimento com o carneiro hidráulico utilizando-se de tubulação alimentadora de PVC com até 4,2 m de desnível; além desse valor a tubulação de aço galvanizado é mais eficiente; e há influência do número de batidas no desempenho de um carneiro hidráulico. / not available

Orientador: Cesar Costapinto Santana / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-18T12:05:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Souza_Newmande_M.pdf: 3175245 bytes, checksum: 92fe7df1c256724db61fce2e1223f523 (MD5) Previous issue date: 1991 / Resumo: A operação de fraturamento hidráulico é um importante instrumento na busca do aumento da produção e das reservas de petróleo em todo o mundo. A produção de jazidas pode ser viabilizada comercialmente através da aplicação desta técnica, mesmo para situações inicialmente consideradas desfavoráveis. O objetivo deste trabalho é apresentar uma avaliação experimental do comportamento da fíÍtração de um fluido empregado regularmente em operações de fraturamento hidráulico. Os ensaios de filtração mais usuais são do tipo estático. Estes testes apresentam a desvantagem de não representar adequadamente o escoamento em uma fratura. Neste trabalho, um equipamento desenvolvido pelo Centro de Pesquisa da Petrobras (Cenpes) para o estudo da invasão de fluidos nas rochas reservatório, pôde ser empregado para avaliar a filtração de um fluido de fraturamento, com a vantagem de permitir tanto a realização de testes dinâmicos como estáticos. Buscou-se ainda, repetir as mesmas condições normalmente verificadas durante uma operação comercial. O fluido utilizado foi uma' solução aquosa de HPG na concentração de 3,6 kg/m3 (30 lb/1000 gal), nas formas reticulada e linear. Dois modelos baseados na teoria simplificada da filtração, foram utilizados para fazer a interpretação dos resultados dos ensaios. Um dos modelos representa melhor a filtração de fluido linear enquanto o outro se ajustou mais ao fluido reticulado. Os resultados obtidos confirmam a maior eficiência do fluido reticulado na contenção da perda de fluido para a formação notadamente quando a permeabilidade da rocha é mais elevada. Destaca-se ainda que a eficiência tanto para o fluido linear como para o reticulado é menor em condição dinâmica do que em condição estática / Abstract: Hydraulic Fracturing is an important instrument in increasing the production and reserves of oil in the world. A subcommercial acummulation could be changed to profitable one by means of hydraulic fracturing. This work intends to present an empirical evaluation of filtration behavior of a fracturing fluid regularly employed in hydraulic fracturing jobs. Static tests are very common in defining the filtration properties of a fracturing fluido However, poor representation of actual flow conditions in the fracture is a handicap to a test of this kind. To avoid this limitation, dynamic and static filtration tests being part of the scope of this work were developed in a specialequipment, designed in Petrobras Research Center (Cenpes) to perform tests of fluid invasion in reservoir rocks. A 3.6 kgjm3 (30 lbjlOOO gal) solution of HPG polymer in water was used, both in crosslinked and linear form. Test result analysis was based in two models describing the classical theory of filtration. Better representation of linear fluid tests was acomplished by one of the models, while the other has fitted very well to crosslinked fluid tests. As expected, efliciency of fracturing fluid is reduced in dynamic filtration conditions. Besides that, high permeability formations cause minor effects in filtration of crosslinked fluids / Mestrado / Mestre em Engenharia de Petróleo

Os vertedouros são responsáveis pela segurança das barragens, permitindo a passagem das cheias evitando danos à barragem. A utilização de um sistema extravasor composto por vertedouro em degraus seguido de bacia de dissipação por ressalto hidráulico permite que parte significativa da energia de montante seja dissipada durante a passagem do escoamento pela calha em degraus, sendo que a energia restante é dissipada pelo ressalto hidráulico formado na bacia a jusante. A dissipação da energia ao longo da calha permite a redução do comprimento do ressalto se comparado ao mesmo fenômeno formado a jusante de uma calha lisa, e, assim, as dimensões e custos da bacia podem ser otimizados. Por ser um fenômeno turbulento, o ressalto hidráulico pode causar danos na estrutura da barragem por meio de erosão, cavitação, entre outros. Na bibliografia, podem ser encontrados diversos estudos sobre vertedouros convencionais (com calha lisa) seguido de bacia de dissipação, porém são raros os trabalhos que tratam sobre o ressalto hidráulico a jusante de estruturas escalonadas. O presente trabalho tem por objetivo caracterizar as pressões atuantes em um ressalto formado a jusante de um vertedouro em degraus de forma a fornecer informações que auxiliem no dimensionamento dessas estruturas. Para a caracterização dos esforços, foram realizados ensaios em um modelo físico, instalado no Laboratório de Obras Hidráulicas (IPH – UFRGS), composto por uma bacia de dissipação a jusante de uma calha em degraus. Os ensaios foram realizados com ressalto hidráulico livre formado a jusante do vertedouro em degraus com números de Froude na entrada do ressalto entre 5,9 e 7,5. Foram analisados dados de pressões médias, flutuações de pressão, assimetria, curtose, pressões extremas e coeficiente estatístico de probabilidade (N%). Os resultados obtidos foram comparados aos resultados de autores que estudaram ressalto a jusante de calha lisa, de forma a verificar a semelhança entre os fenômenos. A partir das análises realizadas, concluiu-se que o ressalto hidráulico formado a jusante de um vertedouro em degraus, em sua maior parte, apresenta um comportamento semelhante ao mesmo fenômeno a jusante de uma calha lisa, dependendo mais das condições na entrada do ressalto hidráulico (energia residual) do que da forma que o escoamento se desenvolveu até a entrada da bacia. No entanto detectou-se uma diferença significativa nas posições mais próximas do pé do vertedouro. Esse fato pode ser explicado devido à ausência de uma curva de concordância entre calha em degraus e bacia no modelo estudado nesta pesquisa e existência no modelo utilizado pelos autores cujos dados foram comparados. / Spillways are responsible for the safety of the dams, allowing flood passage and avoiding damages. The use of an overflow system compounded by a stepped spillway followed by a hydraulic jump stilling basin allows the dissipation of a significant amount of the upstream energy during the flow through the stepped chute. The remaining energy is dissipated by the hydraulic jump formed within the downstream stilling basin. The energy dissipation along the chute allows the reduction of the hydraulic jump length if compared to the same phenomenon formed downstream of a smooth chute, therefore the stilling basin dimensions and costs can be optimized. As the hydraulic jump is a turbulent phenomenon, it may cause damage to the dam structure through erosion, cavitation, among others. Several studies on the conventional spillways (smooth chute) followed by stilling basin can be found in the literature, but papers on hydraulic jumps downstream of stepped chutes are rare. This study aims to characterize the pressures acting on a hydraulic jump formed downstream of a stepped spillway in order to supply data to assist the design of these structures. In the interest to characterizing the pressures, simulations were performed in a physical model installed at the “Laboratório de Obras Hidráulicas” (IPH – UFRGS), which is compound by a stilling basin downstream a stepped chute. The simulations were performed with a free hydraulic jump formed downstream of a stepped spillway and with Froude numbers referring to the hydraulic jump’s starting point ranging from 5.98 to 7.44. The data analyzed concerned mean pressure, pressure fluctuation, asymmetry, kurtosis, extreme pressures and statistical coefficient of probability (N%). The results obtained in this study were compared to the results of researches concerning smooth chutes in order to verify the similarities between the phenomena. Taking into account the analysis conducted, it was possible to conclude that the hydraulic jump formed downstream of a stepped spillway, for the most part, has a similar behavior to the phenomenon related to the smooth chute, depending more on the conditions of the hydraulic jump’s starting point (residual energy) than how the flow developed up to the entrance of the basin. However, a significant difference was detected in the positions nearest to the spillway foot. This fact can be explained by the non-existence of a transition curve between the stepped chute and the stilling basin in the physical model studied in this paper and the existence of it in the physical models utilized by the authors whose data were compared to the ones in found in this study.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2012-10-16T00:07:02Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T15:22:11Z : No. of bitstreams: 1 100756.pdf: 1996233 bytes, checksum: cad26c43d531412e843a44173fbd93f2 (MD5) / Este trabalho tem como objetivo a proposição de um modelo de busca em grafos para minimizar os custos de implantação, manutenção e operação de Sistemas de Recalque para uma demanda de líquido conhecida ao longo do horizonte de planejamento do Sistema. Inicialmente apresentam-se os fundamentos de hidráulica necessários à concepção do modelo bem como as técnicas convencionais que vem sendo atualmente utilizadas. O modelo proposto visa a determinação de uma política ótima de expansão de Sistemas de Recalque através da substituição de seus principais componentes, ou seja, a tubulação e o conjunto motor-bomba. Após a apresentação do modelo é feita uma aplicação prática do mesmo e os resultados comparados com os obtidos pelos métodos convencionais. Mostra-se que a política de implantação de Sistemas de Recalque obtida com o uso do modelo proposto apresenta reduções de custo consideráveis quando comparado com políticas fornecidas pelos métodos convencionais.