Made available in DSpace on 2014-06-12T23:16:50Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo9066_1.pdf: 2430323 bytes, checksum: 47cc66c060a3b1e44bd28a5a5fda3003 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2005 / Este trabalho tem como principal objetivo quantificar as variações da geração de energia e dos carregamentos extremos e de fadiga atuantes em uma turbina eólica operando em regimes de vento que apresentam a distribuição de ocorrência da velocidade com grande concentração em torno de sua média. Esta característica climática é comumente encontrada na região Nordeste do Brasil. A modelagem da distribuição de ocorrência da velocidade do vento é feita através da função estatística de Weibull, que admite o ajuste de sua dispersão através do fator de forma k. A turbina eólica utilizada como referência para as simulações realizadas foi a OWW- 250, instalada na Área de Testes do Centro Brasileiro de Energia Eólica UFPE, em Olinda, que opera com controle de potência por estol, velocidade constante e conexão direta com a rede elétrica local. Os esforços que contribuem para a fadiga da estrutura são apresentados na forma de carregamento equivalente e utilizam séries sintéticas de vento para representar a turbulência incidente na máquina. Os carregamentos extremos são simulados em regime estacionário, considerando a incidência da rajada máxima de 3 segundos, que ocorre, em média, uma vez a cada cinqüenta anos. A estimativa da geração anual de energia é calculada levando-se em conta a curva de potência da turbina eólica e a distribuição de ocorrência das velocidades de vento. Os resultados encontrados para o efeito dos carregamentos que contribuem para a fadiga dos componentes da turbina foram desfavoráveis para as distribuições de vento com menor variância, sendo bastante dependentes dos parâmetros adotados. A geração de energia apresentou uma pequena redução com o aumento do k de Weibull para velocidades médias anuais de vento mais baixas. Já os resultados obtidos para os carregamentos extremos apresentaram uma grande variação, inversamente proporcional ao valor do fator de forma k, o que favorece o projeto de máquinas para operar em regimes de vento semelhantes aos do Nordeste do Brasil

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2010

A pesar de la creciente utilización de energías alternativas en el mundo y de las ventajas que presenta la energía eólica, en Bolivia el aprovechamiento de este tipo de energía es mínimo. Para la generación de energía eléctrica a partir de energía eólica se consideran turbinas, las cuales, acopladas a un generador, logran convertir esta energía para ser aprovechable. Considerando que el generador presente en el mercado boliviano es el de inducción de jaula de ardilla, este se toma en cuenta en el presente proyecto. Dado que las turbinas eólicas pueden trabajar a velocidad fija o variable para aprovechar el recurso eólico, el proyecto de grado propone un esquema de control para una turbina eólica de velocidad variable con generador de inducción de jaula de ardilla orientado a su implementación en un dispositivo procesador digital de señales. La técnica de control con la que se trabaja es el control vectorial indirecto y para ella es necesario conocer los modelos matemáticos tanto de la turbina eólica como del generador de inducción de tipo jaula de ardilla, y para controlar este sistema, es necesario adicionar una etapa de potencia. La topología para la etapa potencia a considerar es la conversión denominada ‘back to back’ que se compone de un rectificador del lado del generador y de un inversor del lado de la red. Dicha topología permite el control separado de las variables de lado del generador y del lado de la red. Para conectar, en el desarrollo del modelo, la turbina eólica con generador de jaula de ardilla se empleó la etapa de potencia descrita en base a componentes IGBT, los cuales se controlan mediante modulación vectorial espacial (SVM), de la cual también se propone un algoritmo para su implementación en un dispositivo digital. Con objeto de validar el conjunto de algoritmos y de comprobar el desempeño esperado de la etapa de control, se desarrolla una simulación en ‘Simulink’ de ‘Matlab’ donde se implementan los modelos matemáticos de la turbina y el del generador, la electrónica de potencia y los algoritmos de control obteniéndose resultados de simulación de acuerdo a requerimientos dados

LOPES, A. S. Projeto e testes de um aerogerador de pequeno porte e de um sistema de medição de eficiência mecânica. 2011. 118 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-18T18:25:22Z No. of bitstreams: 1 2011_dis_aslopes.pdf: 4312632 bytes, checksum: d1be332c5666fd7fd2271c322f6533b0 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-03-31T17:13:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_dis_aslopes.pdf: 4312632 bytes, checksum: d1be332c5666fd7fd2271c322f6533b0 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-31T17:13:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_dis_aslopes.pdf: 4312632 bytes, checksum: d1be332c5666fd7fd2271c322f6533b0 (MD5) Previous issue date: 2011-02-24 / In this paper was developed a small scale wind turbine and a structure for performance testing. It was employed the BEM (Blade Element Momentum Theory) to developing, design, fabrication and tests of wind turbine and the measuring system, including the blades aerodynamic analysis which was tested, it respective loading, destructive test and performance forecast. It was considered the complete mechanical design of main components. It was defined the tests methodology involving the instruments specifications, bench tests, field experiments, collected data analysis and results exposition and discussion. In order to validate the manufactured structure and system, it was verified the aerodynamic performance of a small scale wind turbine with 490 W. The results were compared with those proposed by BEM theory. The constructed device allowed establishing an appropriate condition for bigger wind turbine rotor in the future and with more technological complexity. / Neste trabalho, foi desenvolvida um turbina eólica de 490 W em conjunto com uma estrutura para testes de desempenho de aerogeradores deste porte. Foi empregado o método analítico BEM (Blade Element Momentum Theory) para desenvolvimento, imensionamento, fabricação e testes dos componentes da turbina e do sistema de medição, abrangendo o estudo aerodinâmico das pás a serem testadas, seu respectivo carregamento, ensaio destrutivo e previsão de desempenho. Para tanto, foram consideradas as etapas do cálculo e projeto mecânico de todos os principais componentes. Também foi definida a metodologia de testes envolvendo a especificação de instrumentos, teste em bancada, testes de campo, tratamento de dados e geração de resultados. Os resultados foram posteriormente comparados com aqueles gerados pelo BEM. O aparato construído permitiu estabelecer uma estrutura adequada para futuros testes com rotores eólicos de maiores diâmetros e complexidade tecnológica.

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:39:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_9531_Bernardino Joaquim Quintas20160518-111059.pdf: 3678824 bytes, checksum: 914dcb3765da037568db119096db7d11 (MD5) Previous issue date: 2016-02-26 / A produção de energia elétrica por meio de sistemas eólicos tem aumentado cada vez mais na esfera global com a atual visão em energia e ambiente. A eficiente integração de fontes de energia eólica em grande escala no sistema elétrico de potência é um grande desafio tanto para o mercado de eletricidade quanto para os operadores de sistema, que terão de lidar com a intermitência e incertezas na geração de energia eólica ao tomar suas decisões de escalonamento e despacho. A compreensão dos fatores que influenciam para a produção da potência convertida a partir do vento torna-se importante para que a energia extraída seja maximizada. A previsão de quanta energia deveria ser produzida, é importante para o mercado de energia, para equilibrar a sua produção. Embora os valores nominais de turbina sejam definidos na sua concepção, as condições locais e os parâmetros operacionais, bem como o sistema de controle, são fatores relevantes para entender eventuais perdas de potência. Desta forma, este trabalho busca compreender a configuração de um sistema de produção de energia elétrica por meio de um túnel aerodinâmico e uma turbina eólica interna para determinar as condições de extração controlada de potência elétrica. Com este propósito foi proposto o uso do modelo dinâmico levantado para se projetar e implementar um sistema de controle capaz de permitir a extração de potência da turbina eólica, para atendimento da demanda instantânea de energia. Na sequência do trabalho, levantaram-se o modelo estatístico e o modelo matemático referente à dinâmica de funcionamento da turbina eólica para prever a potência de saída.

Ingeniero Civil Mecánico / Actualmente se investiga el desempeño de turbinas Tesla en la generación de energía de mineroductos de transporte de sólidos bajo presión, debido a que, además de ser una tecno- logía con huella de carbono nula, al ser el flujo paralelo a la superficie de los discos, estos minimizarían los daños por erosión, reduciendo los costos en mantención de los equipos. Por medio de simulaciones de fluido-dinámica computacional (CFD, por su sigla en inglés) se caracterizaron y compararon dos geometrías (con y sin listones radiales) de rotores de tur- binas Tesla, a través de sus curvas características de potencia, caída de presión y rendimiento v/s caudal, para distintas velocidades de giro. La metodología de trabajo consistió en utilizar una geometría compuesta por dos discos paralelos de 8[pulg] de diámetro, un espaciado de 1[pulg] y un diámetro de salida en uno de los discos de 2[pulg] de diámetro; ambos discos unidos por 4 pasadores. Con esta geometría se realizó una prueba de independencia de malla y se determinó el número de elementos que optimiza el tamaño de malla respecto a la calidad de los resultados. Luego se verificaron los resultados a partir de una geometría base, comparando los resultados de una única simu- lación de esta geometría con un desarrollo teórico modificado para ser adaptado al caso en estudio. Finalmente se simularon 60 casos, correspondientes a las 2 geometrías distintas, con 5 velocidades de giro y 6 caudales, para obtener a partir de ellos las curvas características de ambos rotores. Las simulaciones fueron desarrolladas utilizando mallas hexaédricas de aproximadamente 1.000.000 de elementos, con métricas de calidad de malla conservadoras para evitar tanto problemas de convergencia como posibles errores sistemáticos en los resultados. A partir de las curvas características se obtiene que con la geometría con listones radiales, las potencias son mayores, las caídas de presión son menores, y los rendimientos mayores respecto de los mismos parámetros evaluados en la geometría sin listones. En particular, los rendimientos de la geometría con listones son aproximadamente el doble de los de la geometría sin listones, variando de 20% a un caudal de 60[m3 /h], a 60% a 10[m3 /h]. De acuerdo a esto, las curvas sugieren que, solo teniendo en cuenta el punto de vista fluido-dinámico, la geometría con listones es más eficiente en la generación de energía. Al observar el campo de velocidades en una superficie cercana a los discos, se ve que al pasar entre los ribs y alrededor de los pasadores (zonas en que disminuye el área de paso del fluido) el flujo se acelera, pudiendo provocar un mayor desgaste por abrasión en los discos. Además, al agregar ribs, estos se ven impactados de forma perpendicular por el flujo, lo cual los expone a un mayor riesgo de desgaste por erosión. Finalmente, se encontraron las curvas de operación de las geometrías, las cuales permiten conocer el rendimiento y potencia de trabajo para una determinada combinación de caudal y velocidad de giro.

Magíster en Ciencias de la Ingeniería, Mención Mecánica / Este estudio presenta el análisis de una turbina eólica de eje horizontal que utiliza cilindros en rotación, en lugar de aspas con perfiles alares. El principio de funcionamiento de este generador eólico es el efecto Magnus, el cual sucede cuando las aspas cilíndricas se ponen en rotación y se da una interacción entre la corriente de viento incidente y el aire que es arrastrado por las paredes de los cilindros en movimiento. De esta forma se obtiene la sustentación que pone en movimiento la turbina. El objetivo buscado es caracterizar este tipo de turbina y buscar sus posibles aplicaciones en ambientes urbanos, mediante modelos numéricos y matemáticos que permitan determinar los parámetros de funcionamiento de las turbinas eólicas Magnus de eje horizontal. Se incluye un análisis teórico del efecto Magnus mediante la teoría de Flujo Potencial, con el cual se logra obtener una expresión analítica de la fuerza que produce este efecto sobre un cilindro en rotación, partiendo de un flujo irrotacional, incompresible y no viscoso. Para estudiar el desempeño de la turbina, se propone un método numérico no iterativo, que es implementado en un código que permite predecir el rendimiento de turbinas de eje horizontal, el cual es validado con mediciones experimentales de turbinas convencionales. Posteriormente se adecúa el código para aplicarlo a turbinas Magnus y con ello se obtiene el comportamiento de la curva de potencia ante variaciones en la geometría y cantidad de cilindros, así como las velocidades angulares de la turbina y del aspa cilíndrica. Los resultados de las simulaciones numéricas se procesan para obtener un modelo matemático del comportamiento de la turbina, el cual permite definir parámetros óptimos de operación y establecer un valor máximo de 0,2 para el coeficiente de potencia de este generador eólico, en el marco de su aplicación en ambientes urbanos.

As usinas termelétricas a ciclo combinado empregadas na geração de energia elétrica são compostas basicamente por três elementos ou sistemas: a Turbina a Gás, a Caldeira de Recuperação e a Turbina a Vapor. A Turbina a Gás é responsável pela transformação da energia química do combustível em energia mecânica para acionar os geradores, e os gases de escapamento com alta temperatura são responsáveis pela geração de vapor para as turbinas de vapor nas caldeiras de recuperação. É por estes motivos que é importante manter disponível a Turbina a Gás. A disponibilidade de um sistema está relacionada com a confiabilidade dos seus componentes e com as políticas de manutenção associadas aos mesmos, que não só influenciam no tempo de retorno à operação após uma ação de manutenção programada ou não programada, como também na degradação da confiabilidade do sistema. Este trabalho apresenta um método de análise empregado para a estimativa da confiabilidade e disponibilidade de Turbinas a Gás empregadas em usinas termelétricas a ciclo combinado, baseado nos conceitos de Confiabilidade e Manutenção Centrada em Confiabilidade. O método baseia-se na avaliação dos tempos entre falhas das causas destas falhas, e dos tempos de reparo associados a cada uma das intervenções de operação associadas à ocorrência de falhas. Adicionalmente, apresenta-se uma aplicação deste método para Turbinas a Gás de grande porte, com potência nominal de 150MW instaladas em uma Usina Termelétrica com capacidade de geração superior a 500MW. Verifica-se a existência da diferencia na disponibilidade das duas turbinas instaladas na usina obtendo um valor de 99,35% e 96%, considerando um período de operação de 8760 horas. Finalmente, apresentam-se as principais conclusões do trabalho e uma discussão sobre a viabilidade de aplicação do método proposto. / The combined cycle thermoelectric power station presents three main equipments: the Gas Turbine, the Heat Recovery Steam Generator and the Steam Turbine. The Gas Turbine transforms the chemical energy generated by combustion in mechanical energy unit to rotate the generator\'s shaft and the exhaust gas in high temperature is used to heat water at the Heat Recovery Steam Generator to generate steam for the Steam Turbine. Taking in view the great importance of the gas turbine for power generation, its availability should be carefully evaluated to guarantee the power station full operational availability. The availability of a system is strongly associated with the parts reliability and their maintenance policy. That policy not only has influence on the parts repair time but also on the parts reliability, affecting the system degradation and availability. This study presents a method for reliability and availability evaluation of gas turbines installed in a combined cycle thermoelectric power station, based on system Reliability concepts and Reliability-Centered Maintenance. The methodology depended on time between failures, failure modes and time to repair associated to each failure that operation interruption. The method is applied on the analysis of a gas turbine with more than 150MW nominal output installed in a 500MW power plant. A difference between the gas turbines availability are identified. The calculator values are 99,35 % and 96 % for 8760 hours operation period. Finally, the main conclusions and a discussion about feasibility of application of the considered method are present at the end of the study.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:40:53Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7052_1.pdf: 2169364 bytes, checksum: 2ff79103d25271d515abf33578970c81 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2005 / O presente trabalho apresenta estudos sobre o processo de conversão e conexão de turbinas eólicas a velocidade variável, empregando gerador assíncrono conectado à rede elétrica através de um conversor de freqüência totalmente controlável. Todo o trabalho é desenvolvido em uma plataforma computacional de grande uso no setor elétrico, o ATPDraw, sendo de fácil entendimento e de utilização no meio profissional. É realizada a modelagem dos principais elementos da turbina eólica. O detalhamento matemático é apresentado de forma sucinta e contribui para um melhor entendimento da metodologia utilizada. Além do mais, é realizada a explanação das estratégias de controle utilizadas no processo de geração de energia elétrica. Também é realizado o estudo de conexão das unidades eólicas ao sistema elétrico. São avaliados os efeitos de diversos distúrbios no sistema elétrico e na turbina eólica sobre a estabilidade do sistema e a qualidade da energia. São apresentadas técnicas para controlar a energia reativa injetada no sistema com o objetivo de melhorar o perfil de tensão quando de distúrbios transitórios no sistema elétrico e/ou variações rápidas de velocidade de vento. Desta forma, o trabalho tem como principais contribuições o desenvolvimento de algoritmos de simulação de turbinas eólicas em ATPDraw e o estudo de diversos aspectos relacionados com a conexão de unidades de geração eólica ao sistema de potência