Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2017-02-21T15:14:37Z No. of bitstreams: 1 2016_CarlosFelipeIlhaPereira.pdf: 12022182 bytes, checksum: c6b312ef5c240d8c7d16a73e3035adee (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-05-02T23:10:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_CarlosFelipeIlhaPereira.pdf: 12022182 bytes, checksum: c6b312ef5c240d8c7d16a73e3035adee (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-02T23:10:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_CarlosFelipeIlhaPereira.pdf: 12022182 bytes, checksum: c6b312ef5c240d8c7d16a73e3035adee (MD5) / Os recursos hídricos vêm se tornando escassos em decorrência de sazonalidades climáticas, aumento do consumo de água da população, atividades de agricultura, entre outros. Dados recentes apontam para perdas de bilhões de reais relacionadas a perdas reais ocasionadas, principalmente, por vazamentos, e aparentes, oriundas muitas vezes de erros de medição. Dessa forma, as perdas físicas contribuem para a escassez da água. Neste contexto, as Válvulas Redutoras de Pressão – VRP podem ser utilizadas em redes de distribuição de água para controlar a pressão à jusante da válvula, reduzir grandes impactos da oscilação de pressão, o que contribui para a redução de rupturas da tubulação e de vazamentos. A modelagem do processo de controle de pressão utilizada nas VRP contém não linearidades e restrições, o que o conduz a um modelo de complexidade elevada. A partir disso, é proposto o controle preditivo não linear (Nonlinear Model Predictive Control- NMPC) aplicado ao processo da VRP, representado por um modelo fenomenológico simplificado, combinado ao modelo de uma rede hidráulica. O processo foi implementado sob duas formas de atuação: a indireta e a direta. A primeira apresenta problemas de estabilidade e sensibilidade e, em decorrência disso, foi proposta uma contribuição que contempla o controle de atuação direta para modelagem fenomenológica simplificada, que não apresenta tais problemas supracitados. O NMPC é uma técnica que utiliza explicitamente o modelo do processo e considera não linearidades e restrições para predizer o comportamento futuro do processo em um horizonte de predição e encontrar uma sequencia ótima de controle a cada instante de amostragem. Uma técnica de parametrização exponencial foi aplicada a fim de reduzir o número de grau de liberdades no problema de otimização on-line, o que corroborou para um melhor desempenho do controlador. Nas simulações baseadas em modelagem indireta, utilizou-se um cenário de consumo residencial e o controlador foi avaliado sob condição ideal (todas as variáveis, inclusive o comportamento futuro do consumidor são conhecidos) e real (apenas variáveis medidas são conhecidas). Para a utilização de modelagem direta são considerados perfis de consumo industrial e residencial, e todos os casos apresentaram condições realísticas de operação da rede hidráulica. A técnica de validação Hardware in the Loop - HIL foi utilizada e representa um importante passo na implementação em tempo real. O controlador embarcado funcionou satisfatoriamente para todos os casos de simulação. Uma abrangente comparação de resultados aponta que o controle NMPC apresenta vantagens para serem utilizadas em VRP. / Water resources have become increasingly limited as a result of climate seasonality, increasing the population’s water consumption, agriculture activities, and others. Recent data indicate financial losses of billions of reais related to real losses, mainly caused by leaks, and apparent, often derived from measurement errors. Thus, the physical losses contribute to water scarcity. In this context, Pressure Reducing Valves - PRV can be used in water distribution networks to control the valve downstream pressure, reduce large impact pressure oscillation, which contributes to the reduction of pipe ruptures and leaks. However, such process presents several nonlinearities and physical constraints leading to a highly complex model. From this, it is proposed the Nonlinear Model Predictive Control (NMPC) applied to the VRP process, represented by a simplified phenomenological model, combined with the model of a hydraulic network. The process was implemented under their ways of action: direct and indirect. The first show problems of stability and sensitivity and, as a result, it was proposed a contribution which includes the control of direct action for simplified phenomenological modeling, which has no such problems described above. The NMPC is a technique that explicitly uses the process model considering its nonlinearities and constraints to predict the future behavior of the process on a prediction horizon and find a great sequence control at each sampling instant. An parameterized approch was applied to reduce the number of degrees of freedom in the on-line optimization problem and contribute to a better controller performance. In simulations based on of indirect modeling, was used a residential consumption scene and the controller was evaluated under ideal condition (all variables, including the future behavior of the consumer are known) and real (only measured variables are known). For the use of direct modeling are considered profiles industrial and residential use, and all cases presented realistic operating conditions of the hydraulic network. The validation technique Hardware in the Loop - HIL was employed and represents an important step in implementing real-time. The embedded controller worked fine in all cases of simulation. A wide comparison of results show that the NMPC control has all attributes for use in VRP.

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais da Universidade do Extremo Sul Catarinense - UNESC, como requisito parcial para a obtenção do título de Mestre em Ciências Ambientais. / This work is a case study done in the area of coverage of the Association of Drainage and Irrigation Santo Izidoro - ADISI, and was carried through of bibliographic research available in books, research centers, electronic media, in addition to information provided by the association itself, or obtained in the Laboratory Planning and Territorial Management of UNESC (University of the Extreme South of Santa Catarina). The objective of this study was to collect information about the management of water use in irrigated rice fields, to achieve this goal, research was carried out on the management of water resources, consumption in different production systems, charging for the use of water resources and impacts that the charging could provide to producers of rice. The results show that according to ADISI, its coverage area is 5000 hectares, of these are planted 2,850 hectares of irrigated rice, however, in interview, on the part of the farmers, the area declared under rice reaches 3,203 hectares. Regarding water use for irrigation was verified that consumption of 8.065,90m³ and 10.330,52m³ per ha in the area of ADISI, is within the average consumption compared with other researches that demonstrating that values vary from 5030m³ to 13904m³, according to environmental and soil conditions. Part of the volume consumed water by irrigated rice crop in the study area is derived from the precipitation that has an average from August to December, 716,88mm, from August to January 1013,56mm and from August to February 1206,11 mm. Comparing pre -germinated system with the planting system in dry soil in Adisi , it was observed that the dry soil planting the daily water consumption is greater than in areas prepared in water , however, the irrigation time in dry soil system It can be reduced by 60 days, and can thereby provide a total consumption smaller than that shown in the pre -germinated system. Charging for water usage is a legal act, established by Federal Law no. 9,433, on 8 January, 1997, about the values collected, it is up to committee of catchment basins, together with the society discuss the subject in order to suggest a fair price, principally when the cost of production is very high and the reduced profit. / Este trabalho é um estudo de caso feito na região de abrangência da Associação de Drenagem e Irrigação Santo Izidoro – ADISI, e foi realizado por meio de pesquisa bibliográfica disponível em livros, centros de pesquisa, mídia eletrônica, além de informações fornecidas pela própria associação, ou obtidas no Laboratório de Planejamento e Gestão Territorial da UNESC (Universidade do Extremo Sul de Santa Catarina). O objetivo deste trabalho foi coletar informações sobre a gestão de uso da água nas lavouras de arroz irrigado, para atingir este objetivo, foram realizadas pesquisas sobre a gestão de recursos hídricos, consumo nos diferentes sistemas de produção, cobrança pelo uso dos recursos hídricos e impactos que a cobrança poderia proporcionar aos produtores de arroz irrigado. Os resultados mostram que de acordo com ADISI, sua área de abrangência é de 5000 hectares, destes são cultivados 2.850 hectares de arroz irrigado, no entanto, em uma entrevista, por parte dos agricultores, a área declada de arroz chega a 3.203 hectares. Quanto ao uso de água na irrigação foi verificado que o consumo entre 8.065,90m³ e 10.330,52m³ por ha na área da ADISI, está dentro do consumo médio se comparado com outras pesquisas que demonstram valores que podem variar entre 5030m³ a 13904m³, conforme as condições ambientais ou de solo. Parte do volume consumido de água pela cultura do arroz irrigado na área de estudo é proveniente da precipitação que tem uma média de agosto a dezembro de 716,88mm, de agosto a janeiro de 1013,56mm e de agosto a fevereiro de 1206,11mm. Confrontando o sistema pré-germinado com o sistema de plantio em solo seco na Adisi, foi observado que no plantio em solo seco o consumo diário de água é maior que nas áreas preparadas na água, contudo, o tempo de irrigação no sistema de solo seco pode ser reduzido em 60 dias, podendo assim apresentar um consumo total menor que aquele apresentado no sistema pré-germinado. A cobrança pelo uso da água é um ato legal, instituído pela Lei Federal nº 9.433, de 8 de janeiro de 1997, quanto aos valores cobrados, cabe ao comitê das bacias hidrográfica, juntamente com a sociedade discutir sobre o assunto afim de sugerir um preço justo, principalmente quando o custo de produção se mostrar muito alto e o lucro reduzido.

Dissertação apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciências Ambientais da Universidade do Extremo Sul Catarinense para obtenção do Grau de Mestre. / Na bacia Carbonífera Catarinense, localizada no sul do estado de Santa Catarina, Brasil, a atividade de mineração de carvão passou a se destacar a partir de 1940. No decorrer desse período, a região foi marcada pela evolução dos impactos ambientais negativos decorrentes da extração e beneficiamento de carvão. A Drenagem Ácida de Mina (DAM), um dos principais problemas ambientais associados à esta mineração, resulta da oxidação natural de sulfetos quando expostos à ação combinada da água e do oxigênio, na presença ou não de bactérias oxidantes. Os efluentes de DAM são geralmente caracterizados pelo baixo pH, elevada acidez e por altas concentrações de metais e de sulfatos. A utilização de sistemas coberturas secas sobre rejeitos de carvão contendo sulfetosé uma das opções para prevenir e minimizar a geração de DAM. O presente trabalho objetivou avaliar a eficiência da aplicação de cinza pesada e calcário, como agentes inibidores e neutralizantes dos efeitos de oxidação dos poluentes do rejeito piritoso. Para reduzir as taxas de infiltração de água e difusão de oxigênio foi empregada camada compactada de um solo silte-argiloso sobre o rejeito e os agentes alcalinos. Os experimentos foram monitorados por um ano em lisímetros de laboratório (cinco cubas de vidro e cinco colunas de pvc) e campo (três caixas d'água). Nos lisímetros de laboratório o tempo de alteração do material foi acelerado, correspondendo a dois anos nas cubas de vidro e quatro anos nas colunas. Nas cubas de vidro a camada compactada de solo foi de 20 cm de espessura e nos demais experimentos de 50 cm. Nos materiais empregados no estudo - rejeitos de carvão mineral, cinza pesada e solo silte-argiloso – foram realizadas determinações do potencial de acidez e poder de neutralização, bem como caracterização das principais fases minerais presentes. Durante o monitoramento foram realizadas observações macroscópicas e coletas periódicas dos lixiviados para análises físico-químicas e microbiológicas. Os resultados obtidos nos testes de laboratório indicaram que a cinza pesada misturada ao rejeito aumentou a eficiência da cobertura prevenindo por mais tempo o processo de formação de DAM. Por outro lado quando a cinza ou o calcário foi colocado como uma camada sobre os rejeitos isso não ocorreu. Também foi constatado que além da espessura da camada impermeável, o grau de compactação também foi fundamental no controle da DAM. Dos cinco sistemas de coberturas empregados nas cubas de vidro, apenas dois - cubas I e V - foram considerados eficientes no controle da DAM durante o período de monitoramento. O lixiviado da cuba IV apresentou concentrações elevadas de Fe (129,00 mg.L-1 ), Mn (1,30 mg.L-1) e Zn (2,67 mg.L-1) no final do monitoramento. Neste experimento foi possível observar a participação direta das bactérias ferro-oxidantes na geração de acidez. A faixa de pH limitante ao desenvolvimento das Thiobacillus ferrooxidans em todos os experimentos foi de 2,45 a 7,45. As colunas mostraram uma melhor eficiência ao longo do tempo, já que dos cinco experimentos apenas dois foram ineficientes – colunas II e III. O efluente da coluna IV apesar de ser considerado eficiente, pois atendeu ao Decreto Estadual 14250/1981 e a Resolução CONAMA 357/2005, ao final do monitoramento passou a apresentar concentrações de Zn (0,23 mg.L-1) e Pb (0,12 mg.L-1). Conclui-se que a camada de 50 cm de solo compactado nos experimentos das colunas retardou a DAM. Quanto aos resultados dos lisímetros de campo, embora indiquem eficiência na prevenção e correção de DAM até o período monitorado, não podem ser considerados como comclusivos uma vez que os resultados das colunas em laboratório indicaram que o desencadeamento da DAM pode ocorrer num período superior ao tempo monitorado nos lisímetros de campo.

Orientador: Rodrigo Máximo Sánchez Román / Banca: Ricardo Molto Pereira / Banca: Célia Regina Lopes Zimback / Resumo: O presente trabalho teve por objetivo desenvolver um modelo em dinâmica de sistemas, propondo assim, uma ferramenta que permitisse a análise da sustentabilidade dos recursos hídricos do município de Promissão, interior do estado de São Paulo. Este modelo para gestão de recursos hídricos auxiliará gestores da bacia hidrográfica do Córrego Gonzaga e à companhia municipal responsável pelo planejamento e gestão de sistema de abastecimento e distribuição de água tratada e esgotamento sanitário, à tomada de decisões com maior embasamento já que permite uma visão sistêmica do processo de abastecimento do município. Para desenvolver o modelo, foi utilizada a metodologia sistêmica que é uma ferramenta de grande valia para os gestores de recursos hídricos, pois permite a previsão de cenários futuros de abastecimento e tratamento de efluentes e viabiliza a elaboração e implementação de políticas públicas. O programa STELLA (Structural Thinking Experimental Learning Laboratory with Animation), versão 9.1.3, foi utilizado para desenvolver o modelo dinâmico. Para elaboração e validação da mecânica do modelo desenvolvido, foram utilizados dados da atual gestão de recursos hídricos do município. O modelo desenvolvido foi o "Modelo de Recursos Hídricos de Promissão (MRH-PROMI)". Para analisar a sustentabilidade dos recursos hídricos do município de Promissão através dos resultados gerados pelo MRH-PROMI, foram elaborados cinco cenários com situações adversas e analisou-se o comportamento dos ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This study aimed to develop a model usinf dynamic systems, thus proposing a tool that allows the analysis of water resources sustainability at Promissão, state of São Paulo. This water management model will help managers of the Gonzaga Stream watershed and the municipal company responsible for the management and distribution of treated water and sewage, to decision making with better basis as it allows a systemic view the municipality of supply process. To develop the model, systemic methodology was used which is a valuable tool for water resources managers, it allows the prediction of future scenarios of supply and wastewater treatment and enables the development and implementation of public policies. STELLA software (Structural Learning Laboratory Experimental Thinking with Animation), version 9.1.3, was used to develop the dynamic model. To design and mechanical validation of the developed model, the current water resources management in the municipality data were used. The model was the "Water Resources Model Promissão (WRM-PROMI)." To analyze the water resources sustainability Promissão municipality through the results generated by the MRH-PROMI were prepared five scenarios with adverse situations and analyzed the behavior of the elements involved in the offer process and municipal demand in every situation. The model allows water managers make plans to avoid potential problems related to the new scenario or develop projects with information generated by the model for maintaining and improving the use of these resources ... / Mestre

Orientador : Prof. Cristóvão V. S. Fernandes, PhD / Coorientador : Prof. Sérgio M. Braga, D.Sc / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental. Defesa: Curitiba, 18/03/2016 / Inclui referências : f.165-174 / Resumo: Os processos de poluição difusa, assim como as fontes de poluição pontual, podem causar degradação da qualidade da água nos rios. As fontes difusas são abrangentes e de difícil quantificação além de receberem grande influência dos eventos de chuva. Quando a chuva acontece, o escoamento causa lavagem da área superficial, promovendo contribuição de massa poluidora para dentro do rio. Os eventos de chuva são de difícil previsão, induzindo portanto a um interessante problema de monitoramento, que está associado a coleta de amostra para a avaliação da contribuição da massa poluidora dos rios. Portanto, uma alternativa é o uso de amostrador automático, o qual garante que as amostram sejam coletadas durante o evento de chuva, funcionando através de uma interface inteligente, de acordo com as variações da coluna água e seguindo a ascendência e descendência do hidrograma. O objetivo deste estudo é usar a interface inteligente SBN acoplado a um amostrador automático comercial (ISCO) para avaliar a qualidade da água e os efeitos da poluição difusa no Rio Barigui, no ponto de monitoramento denominado BA01, localizado em Almirante Tamandaré/PR. O amostrador inteligente foi instalado junto a uma estação pluviométrica em Almirante Tamandaré, conectado a um sistema de informações datalloger. A amostragem foi programada para cada 5 (cinco) centímetros de variação na coluna d'água, tanto na subida (+ 5 cm) quando na descida (-5 cm) do hidrograma. Após amostragem e o final do evento de chuva, as amostras foram coletadas e levadas para o laboratório para os devidos procedimentos analíticos dos distintos parâmetros de qualidade da água investigados. Os resultados mostram que os parâmetros de qualidade da água tiverem comportamento similar para cada hidrograma específico. A contribuição da massa poluidora para o rio revelou que as concentrações aumentam durante o pico do hidrograma. A análise do evento médio de concentração (EMC) mostrou certa tendência para alguns parâmetros (especificamente turbidez e série de sólidos). A tendência consiste em uma melhor descrição do fenômeno de first-flush, causando aumento da concentração durante o evento, e posteriormente, a diluição devido a assimilação do poluente pelo rio. Curiosamente, diferentes características do evento, como volume de água transportado e vazão máxima, impuseram maiores contribuição de poluição. De forma geral, SBN trabalhou como o esperado, realizando a coleta das amostras seguindo o previsto pelo hidrograma. Foi observado que ocorreu contribuição de massa poluidora devido a fontes difusas no Rio Barigui, no ponto BA01 em Almirante Tamandaré. Entretanto, todo trabalho analítico demandado para quantificar todas as informações para cada evento analisado neste trabalho é significativo. Em termos de gestão de recursos hídricos, planejamento e gerenciamento, esta pesquisa ressalta a necessidade de maiores analises dos potenciais impactos para em todos os instrumentos de gestão estabelecidos pela legislação Brasileira. Mais pesquisas sobre os processos de poluição difusa são necessário para fornecer razoável quantidade de dados, especificamente na integração do uso na calibração de modelos matemáticos de simulação da qualidade da água em rios. Palavras-chave: Fontes não pontuais; Sistema de monitoramento; SBN; Amostrador automático inteligente; Rio Barigui. / Abstract: Diffuse pollution process, as point source pollution, can cause water quality degradation in water bodies. Diffuse pollution sources are extensive and difficult to quantify and, receive strong influence from rainfall events When rainfall happens, the runoff causes superficial area washing-off, promoting pollutant mass contribution into the river. The rainfall events are difficult to predict, therefore inducing an interesting monitoring problem associated to sampling collection for assessment of the contribution of pollutant mass pollutant in rivers. Accordingly, an alternative is the requirement of an automatic sampler, which ensures samples collected during rainfall events, through an intelligent interface, according to variation of water levels, following rising and falling hydrograph. The objective of this study is to use the SBN intelligent interface, connected to an automatic sampler (ISCO), to assess water quality and diffuse pollution effects at Barigui River, in a monitoring site called BA01 located in Almirante Tamandaré. The intelligent sampler was installed to an pluviometric station in Almirante Tamandaré, connected to a datalloger information system. The programming for sample collect was performed for each five centimeters variation in water level, either rising (+ 5 cm) or falling (- 5cm) hydrograph. After sampling and end of the rainfall event, samples were collected and delivered to laboratory to analytical procedures of distinct water quality parameters. The results shows that water quality parameters had a similar behavior to each specific hydrograph. The mass pollution contribution into the river reveals the concentration increasing during hydrograph peak. Event mean concentrations (EMC) analyses showed a trend in some parameters (specially turbidity and solids series). The trend consist in better describing the first-flush increasing concentration during the event, and after, the dilution due assimilation pollutant by the river. Interestingly, distinct events characteristics, as transported volume and maximum flow, impose bigger pollutant contribution. In general, SBN works as expected, performed sampling following hydrograph. It was observed that occurs mass pollutant contribution due diffuse sources at Barigui River, on site BA01 in Almirante Tamandaré. However, all the analytical work demanded to quantify this information is significant for each event analyzed.. In terms of water resources management planning and management, this research highlights the need for more in depth analysis of the potential impacts for all instruments established by the Brazilian legislation. More researches about diffuse pollution process are necessary to provide reasonable data, especially the integration to the use in mathematical models calibration of water quality simulation in rivers. Key-words: Non-point sources; Monitoring system; SBN; Intelligent automatic sampler; Barigui River

Orientador : Prof. Dr. Alexandre K. Guetter / Coorientador : Prof. Dr. Saulo R. Freitas / Tese (doutorado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental. Defesa: Curitiba, 31/08/2016 / Inclui referências : f. 189-197 / Area de Concentração: Engenharia de rercursos hídricos / Resumo: O presente trabalho propõe um método para a previsão da geração de energia eólica, no horizonte de curtíssimo e curto prazo, até 72 h à frente, a cada 10 minutos. O método consiste em uma combinação da previsão determinística do vento, realizada por um modelo numérico de previsão de tempo, com modelos estocásticos, para reduzir do erro da previsão. Após a correção, o vento é convertido em potência elétrica. O modelo numérico de previsão de tempo selecionado é o BRAMS (Brazilian Developments on the Regional Atmospheric Modelling System), mantido e desenvolvido pelo INPE/CPTEC (Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais/Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos). O modelo estocástico de atualização de estado, o filtro de Kalman, empregado com o objetivo de se assimilar as observações em tempo real para redução da magnitude dos erros na previsão de vento e geração eólica. A assimilação do vento e geração observados atualiza os estados de um modelo dinâmico produzido pelas previsões de vento do modelo BRAMS. O modelo dinâmico foi formulado com funções polinomiais, cujos coeficientes foram estimados pelas análises de regressão aplicadas às previsões de vento do BRAMS. A energia eólica é calculada de duas formas distintas: interpolação da curva de potência do aerogerador e equações de regressão. O modelo estocástico é complementado com uma segunda implementação do filtro de Kalman para previsão da energia eólica. O modelo meteorológico-estocástico é validado com medições de vento e geração da usina eólio-elétrica (UEE) de Palmas (PR) e de vento de uma torre anemométrica localizada no município de São Bento do Norte (RN). A aplicação de um modelo de previsão da geração eólica para um país de dimensões continentais como o Brasil requer a sua avaliação de desempenho para regiões com diferentes características de variabilidade diurna e sazonal do regime de ventos. Finalmente, o método proposto poderá ser empregado para qualquer parque eólico localizado no Brasil. Palavras-chave: Energia eólica, Modelos de previsão de tempo, Filtro de Kalman, Aerogerador, Curva de potência. / Abstract: This work proposes a method for wind power forecasting, for very short and short-term, up to 72 hours ahead, at each 10 minutes. The method consists of a combination of deterministic wind forecasting, performed by a numerical weather prediction model, with stochastic models, to reduce the forecast error. After this correction, wind is converted in electric power. The numerical weather prediction model selected is BRAMS (Brazilian Developments on the Regional Atmospheric Modeling on System), maintained and developed by INPE/CPTEC (National Institute for Space Research/Center for Weather Forecasting and Climate Studies). The stochastic model for state update is the Kalman filter, applied to assimilate the observations in real-time to reduce wind prediction errors magnitude and, consequently, wind generation. Wind assimilation and observed generation updates the states of a dynamic model produced by wind forecasts of BRAMS. The dynamic model was formulated with polynomial functions, whose coefficients were estimated by regression analysis applied to BRAMS wind forecasts. Wind power and energy are calculated in two ways: interpolation of the wind turbine power curve and regression equations. The stochastic model is complemented with a second implementation of the Kalman filter to wind power forecast. The weather-stochastic model is validated with wind and generation measurements of Palmas wind farm (PR) and wind measurements of mast located in São Bento do Norte (RN). Applying a wind power forecasting method for a country of continental dimensions like Brazil requires its performance evaluation in regions of different characteristics of diurnal and seasonal variability of the wind regime. Finally, the proposed method can be used for any wind farm located in Brazil. Keywords: Wind power, Numerical atmospheric models, Kalman filter, Wind turbine, Power curve.

Orientador : Prof. Marcelo Rodrigues Bessa / Coorientador : Prof. Dr. Daniel Henrique Marco Detzel / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental. Defesa: Curitiba, 09/03/2017 / Inclui referências : f. 84-90 / Resumo: O planejamento da operação de um sistema elétrico hidrotérmico permite determinar a quantidade de energia que será produzida durante um período de tempo, para atender a demanda e substituir de forma eficiente à geração de alto custo das unidades térmicas. Este processo de planejamento é um problema complexo, de caráter não linear, dependente de múltiplas variáveis e iterativo, o que faz necessária a utilização de métodos computacionais, que incluem vários tipos de abordagens e simplificações para torná-los viáveis computacionalmente e economicamente. Estas simplificações implicam em modelos aproximados, que usualmente não representam de forma fiel o comportamento real das usinas. A tomada de decisão na operação de um sistema hidrotérmico depende da produção e eficiência na geração elétrica das usinas hidroelétricas e nos custos de operação das usinas termelétricas. A modelagem da produção elétrica nas usinas hidroelétricas é difundida na literatura, ao passo que pouco se encontra a respeito dos custos de usinas termelétricas. O presente estudo propõe uma modelagem empírica que defina os custos das unidades termelétricas a gás, a fim de representar o despacho térmico de maneira mais realista, satisfazendo as restrições operacionais e funcionais do sistema e que seja adequada à programação não linear para o problema do despacho hidrotérmico. Nesse sentido, é sugerida uma função que leva em consideração uma penalização devida a custos de partida e custos ambientais para despachos de baixa potência. O desempenho da função de custo de geração térmica é avaliado no modelo de otimização para o despacho hidrotérmico PHOENIX (, cuja abordagem é não linear considerando cada usina individualmente, mediante a simulação de um sistema teste composto por sete usinas hidráulicas e uma usina térmica. Como resultado deste estudo de caso, concluiu-se que a função proposta pôde ser implementada mesmo apresentando não convexidade, a otimização com o emprego desta função permitiu uma melhora nos despachos de baixa intensidade. Palavras chave: sistema elétrico hidrotérmico, planejamento elétrico, usinas termelétricas, otimização não linear. / Abstract: Planning operation for a hydrothermal electrical system helps determine the energy amount would be produced during a period of time in order to fulfil an energy demand and manage with more efficiency the high costs of thermal generation units. This planning process is a complex problem, non-linear, depending on multiple variables and iterative. Consequently, it is necessary to use computational models, including different approaches and simplifications. These simplifications imply in approximations, which usually do not represent faithfully the actual behavior of the plants. The decision making in the operation of a hydrothermal system depends on the production and efficiency in electricity generation from hydroelectric plants and operating cost of thermal power The modeling of electricity production in hydro power plants is widespread in the literature, while little is about the thermal power plant costs. The present study proposes an empirical modeling that defines the costs of the gas fired power plants, in order to represent the thermal dispatch in a more realistic way, satisfying the operational and functional constraints of the system, being suitable for the nonlinear programming for the hydrothermal dispatch problem. In this sense, a function is suggested that takes into account a penalty due to starting costs and environmental costs for low power orders. The performance of the thermal generation cost function is evaluated in the optimization model for hydrothermal dispatch PHOENIX, whose approach is nonlinear considering each plant individually, by means of the simulation of a test system composed of seven hydroelectric plants and one thermal plant. As a result, it was concluded that the proposed function could be implemented even though presenting no convexity. The optimization with the use of this function allowed an improvement in low intensity dispatches. Keywords: hydrothermal electrical systems, energy management, thermo-electric power plants, non-linear optimization.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:26Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-02-09Bitstream added on 2014-06-13T18:57:37Z : No. of bitstreams: 1 dibieso_ep_me_prud_prot.pdf: 28431637 bytes, checksum: 8ad4cd4db14a9898da7d5d57477e95b6 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / A bacia hidrográfica do córrego do Cedro, afluente do reservatório responsável por aproximadamente 30% do abastecimento de água da cidade de Presidente Prudente/SP, vem sendo intensamente degradada por ações antrópicas. Os principais fatores que contribuem para a degradação dos mananciais desta bacia são: a impermeabilização do solo, resultante... / The hydrographic basin of the Cedro stream, an affluent of the reservoir responsible for approximately 30% of the water supply in the city of Presidente Prudente/SP, has been intensely degenerated by anthropic actions... (Complete abstract click electronic access below)

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2017-09-15T13:08:57Z No. of bitstreams: 1 145699.pdf: 4003854 bytes, checksum: 1f193c18f7c61d127b340b2a2e268df4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-15T13:08:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 145699.pdf: 4003854 bytes, checksum: 1f193c18f7c61d127b340b2a2e268df4 (MD5) Previous issue date: 1977-05 / No presente trabalho, se realizou uma revisão bibliográfica dos estudos hidrológicos para a estimativa da capacidade de reservatórios. Utilizou-se uma classificação das metodologias divididas em três grupos: empíricas, experimentais e analíticas. Foram selecionadas técnicas pertencentes a cada grupo as quais foram estudadas, analisadas e aplicadas para casos específicos com diferentes níveis de regularização (consideradas como porcentagens das médias), quais sejam: a) Técnica dos fluxos baixos e algoritmo de picos sequências (metodologias empíricas); b) Algoritmo de picos sequências aplicado a séries e ajustadas a distribuição de frequências teóricas da família Pearson (metodologia experimental); e, c) Técnica de Moran e análise do deficit (metodologias analíticas). As aplicações foram realizadas para as bacias dos rios são Francisco e Iguaçu nos postos Três Maria e Salto Osório respectivamente. Os resultados de cada técnica são apresentados e discutidos. / In this work, a survey was made an hidrological studies dealing with capacity estimates of reservoirs. A classification of methodologies was used by dividing the subject into three groups: empirical, experimental and analitical. Techniques pertening to each group were selected, being studied, analysed and applied to specific cases with different regulating values (considered as percentages of the means), which are the following: a) Low flow techniques and sequent peak algorithms (empirical methodologies); b)Sequent peak algorithms applied to series generated and adjusted to theorical distribution frequencies of the Pearson family (experimental methodology); and, c)Dam theory (Moran) and deficit analysis (analitical methodologies). The applications were made for the river basins of São Francisco and Iguaçu located at Três Marias and Salto Osorio, respectively. The results of each technique is presented and discussed.

Searching for economical development, the society uses water in an abusive way; hence, demanding the water resources management. The use of mathematical models, which simulate the water quality conditions, becomes a key tool to quantify the self depuration capacity of the river. This research aims to assess classification proposals to the hydrographic region of the Vacacaí Mirim River, using the mathematical model of water quality QUAL2E as a supporting tool. The preponderant utilizations of the region were the public supply, temporary and stable agriculture culture, cattle and recreation. The data to calibrate the model were obtained from three water sampling campaigns. The simulated parameters were: dissolved oxygen (DO), biochemical oxygen demand (BOD), fecal coliform, nitrite, nitrate and dissolved phosphorus. The prognostic simulations were made to the flows Q80, Q90 and Q95; in the natural conditions and in the water demand conditions to irrigation. In the calibration, it was verified the water quality of the Vacacaí Mirim River presents good conditions. Despite the initial parts considered in the model, where the concentration values surpass the established limits to the class 2 and 3 of the Resolution n°357/05 of the CONAMA, for all the parameters. In the prognostic, the results exceeded the classes limits, mostly with the flow Q95, in various parts. The classification alternatives suggested regarding the usage of water in the region and model simulations are: class 3 to the first three portions of the river, indicating as main solution the wastewater treatment in these parts, and class 2 to the rest of the river; and class 2 for the whole river. / Em busca de desenvolvimento econômico, a sociedade utiliza a água de forma abusiva, exigindo, dessa forma, a gestão dos recursos hídricos. O uso de modelos matemáticos que simulam as condições de qualidade da água torna-se uma ferramenta importante para quantificar a capacidade de autodepuração do rio. O objetivo desta pesquisa é avaliar propostas de enquadramento para a bacia hidrográfica do Rio Vacacaí Mirim, utilizando como ferramenta de apoio o modelo matemático de qualidade da água QUAL2E. Os usos preponderantes da bacia são o abastecimento público, agricultura de cultivo temporário ou permanente, pecuária e balneários. Os dados para calibração do modelo foram obtidos de três campanhas de amostragem de água. Os parâmetros simulados foram: oxigênio dissolvido (OD), demanda bioquímica de oxigênio (DBO), coliformes termotolerantes, nitrito, nitrato e fósforo dissolvido. As simulações de prognóstico foram feitas para as vazões Q80, Q90 e Q95, nas condições naturais e nas condições com demandas de água para irrigação. Na calibração verificou-se que a qualidade da água do Rio Vacacaí Mirim apresenta boas condições. Exceto nos trechos iniciais considerados na modelagem, onde os valores das concentrações ultrapassam os limites estabelecidos para a classe 2 e 3 da Resolução nº 357/05 do CONAMA, para todos os parâmetros. No prognóstico, os resultados excedem os limites das classes, principalmente com a vazão Q95, em vários trechos. As alternativas de enquadramento sugeridas em função dos usos da água na bacia e simulações do modelo são: classe 3 para os três primeiros trechos do rio, indicando como principal medida o tratamento de esgoto nesses trechos, e classe 2 para o restante do rio; e classe 2 para todo o rio.