Estima-se que nos próximos 20 anos a energia hidráulica contribuirá com quase 30% da energia elétrica do planeta, atualmente esta participação é de 19%. Muitos países possuem iniciativas sérias de implementação de Pequenas Centrais Hidrelétricas, quer seja a médio ou a longo prazo. No Brasil, particularmente, um novo programa de incentivo as pequenas centrais hidrelétricas está sendo lançado pela ELETROBRÁS. Porém, a previsão do número de usinas de pequeno porte e a potência total a ser instalada dentro do plano decenal, 1997 2006, de geração é relativamente pequeno (15 PCH somando 93,71 MW de possíveis 2.161 totalizando 3.633 MW Fonte: SIPOT- ELETROBRÁS abr / 98). A média do consumo de energia elétrica por habitante no Brasil está abaixo da média do consumo mundial (1805 kWh/ano para 2160 kWh/ano. (Fontes: SIESE-Síntese anual 1999 e International Energy Outlook 1998 DOE / EIA). Quando comparamos as várias regiões do território brasileiro a discrepância se torna ainda maior. Vários tipos de turbinas hidráulicas podem ser usadas em pequenas, mini e micro centrais hidroelétricas, entre as quais podemos destacar: Pelton, Francis, Turgo, Kaplan, Hélice, Banki etc. No Brasil as mais utilizadas são: Francis e Kaplan seguidas de longe pela Pelton. O uso dos demais tipos é quase que desconhecido, principalmente a Turgo. A turbina de fluxo cruzado, também conhecida pelos nomes de: MichellBanki, Banki e MichellOssberger é definida como uma turbina de ação que pode ser instalada com quedas de 1 a 200 m de altura e vazões de 0,025 a 13 m3/s. Com a evolução apresentada principalmente nas últimas duas décadas por firmas tradicionais como: Ossberger Turbinenfabrick ou mais novas como a CINK, pode alcançar diâmetros de rotores próximos de 1,0 m com largura de até 3,0m e desenvolver potência de até 2000 kW, com rendimentos que já podem chegar a 90%. As principais evoluções estão concentradas em modificações no injetor da turbina, emprego de novos materiais nas pás, eixo e rolamentos do rotor e em tentativas de utilização do tubo de sucção. Um dos estudos de mostra a viabilidade técnica e econômica na implantação de uma turbina de fluxo cruzado em comparação com as turbinas Francis e Kaplan. As conclusões serão relatadas após a análise de viabilidade técnico-econômica entre os três tipos de turbinas. / It is forecasted that in next 20 years the hydraulic energy will contribute with almost 30% of the total electric power of the planet, while this participation is today near 19%. Many countries have firm initiatives of implementation on SHPs, in medium or long terms. In Brazil, a new incentive program for SHPs is being introduced by ELETROBRAS. However, the forecast for the number of small plants and output installed into Ten-Year Expansion Plan of Energy to the year 2006 is relatively small (15 SHP amount to 93.71 MW, compared to feasible levels of 2,161 SHPs and 3,633 MW. (Source: SIPOTELETROBRAS april / 98). The average electric power consumption per inhabitant in Brazil is below of the world average consumption (1,805 kWh/year against 2,160 kWh/year. Source: SIESE - Annual summary 1999 and International Energy Outlook 1998 DOE/EIA) and when compared with the different regions of the Brazilian territory this discrepancy becomes still larger. Several types of hydraulic turbines can be used in small hydropower, as Pelton, Francis, Turgo, Kaplan, Propeller, Banki, etc. In Brazil the more used are Francis and Kaplan followed by Pelton. The usage of the other types is almost that unknown, mainly the Turgo turbine. The cross flow turbine, also known by the names of: MichellBanki, Banki, and MichellOssberger is defined as an action turbine that can be applicable to falls from 1 to 200 m and flows from 0,025 to 13 m3/s. With the evolution technical presented mainly in the last two decades by traditional firms like Ossberger Turbinenfabrik and new firms like CINK, that turbine can reach diameters of rotors of 1,0 m with width of 2,6m and to develop capacity up to 2,000 kW, with efficiency near 90%. The main evolutions are concentrated in modifications presented in the injector of the turbine by several manufacturers, and the use of new materials in the blades of the runner, shafts, bearings and the use of the draft tube. Case study shows the technical and economical implications using a cross flow turbine in comparison to a Francis turbine and a Kaplan. The conclusions will be reported after technical and economical viability analysis among the three types of turbines.

O proposito deste trabalho é apresentar uma metodologia para projeto de uma turbina axial para micro aproveitamentos hidráulicos com ênfase no projeto das geometrias do rotor e distribuidor, incluindo os resultados analíticos e numéricos através do método dos painéis. Comparações do projeto analítico com testes de campo são também apresentadas. A metodologia analítica utilizada foi a teoria do escoamento não-viscoso de Wenig que avalia os fatores de interferência para modelar o quanto as características de sustentação e arrasto de uma cascata de perfis são relacionadas com as de um perfil isolado. Foi verificado que a teoria de Wenig fornece uma boa previsão do fator de interferência se o ângulo de ataque for relativamente baixo e a espessura das pás for relativamente pequena quando comparada com a distância entre as pás. A metodologia numérica usando o método de vorticidade superficial proposto por Martensen para uma cascata de perfis e para um perfil isolado foi utilizada para se ter uma comparação com os coeficientes analíticos de sustentação e arrasto. Testes de campo foram realizados em um protótipo de 20 kW de acordo com a norma IEC-60041 e sua comparação com o método analítico e por consequência o método numérico validou o método empregado para confecção das pás do rotor e distribuidor. / The purpose of this work is to present a methodology to design a small axial hydraulic turbine with emphasis on the project of the profiles of the runner and wicket gate, including both analytical and numerical results from a cascade panel method. Comparisons with field test measurements of a prototype are also presented. The analytical methodology used is the Wenigs inviscid flow theory which requires the evaluation of interference factors to model how lift and drag characteristics of the turbine cascade of blades are related to those of a single isolated airfoil. It is found that the Wenigs theory provides a reasonable prediction of the lift interference factor if both the angle of attack is relatively low and the thickness of the blades is relatively small when compared to the distance between the blades. The numerical methodology that relies the Hess and Smiths 2-D panel method for a cascade of blades and for an isolated airfoil was used in order to have a comparison with the analytical lift and drag. Prototype field test measurements of the turbine power output, in agreement with IEC-60041 standards, were carried out to evaluate the results using the analytical and numerical methods.

O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento do modelo de uma microturbina a gás do tipo split-shaft com sistema de controle por retro-alimentação. Uma revisão bibliográfica dos trabalhos sobre controle de turbinas a gás indicou que praticamente inexistem trabalhos focando este tipo de turbina. O modelo foi desenvolvido a partir da geometria básica da turbina, aplicando-se os fundamentamentos de termodinâmica, mecânica newtoniana e mecânica dos fluidos mencionando os usos da primeira lei da termodinâmica, teoria de momento angular e atrito viscoso entre outros. O trabalho descreve os componentes, materiais e controles que podem ser usados em uma turbina split-shaft. O modelo foi simulado primeiramente sem controle e posteriormente com controle. Através dos resultados da simulação do modelo sem controle puderam ser vistos fenômenos que podem ocorrer em um sistema desse tipo como picos de temperatura, influência de uma turbina sobre a outra e a variação de injeção de combustível devido à variação de pressão na câmara de combustão entre outros. Para o modelo controlado, foram testados os controles PI, PID, PI-D, I-PD e PI-PD com feedback negativo. A escolha dos parâmetros de cada controle foi determinada pelo método ITAE dentro de um intervalo para cada parâmetro. O controle escolhido foi o PI-D por seu melhor desempenho e maior simplicidade. O controle fez com que as temperaturas de pico abaixassem em relação ao sistema sem controle e a rotação do gerador de energia elétrica foi mantida com uma variação máxima menor que 1% em relação à rotação de referência. Uma modelagem foi feita para um sistema lubrificante seguindo os mesmos princípios da modelagem da turbina split-shaft. Usou-se fundamentos de mecânica newtoniana e mecânica dos fluidos, com o equacionamento da conservação da quantidade de movimento, perdas de pressão localizada e distribuída entre outros. O modelo foi simulado primeiramente sem controle e posteriormente com controle. Através do modelo sem controle viu-se os efeitos do aumento da perda de carga em um dos ramos do sistema e os efeitos de uma entrada de referência em degrau. Esses efeitos são as variações das perdas no sistema e a variação do fluxo nos ramos do sistema. Para o modelo controlado foram testados os controles PI e PI-D com feedback negativo. Utilizou-se o método ITAE dentro de um intervalo para escolha dos parâmetros. O controle escolhido foi o PI porque a diferença de desempenho não foi significativa e a parte derivativa poderia tornar o erro maior devido à forma como o sistema foi modelado. A variável de processo foi controlada e os efeitos da variação de perda de carga em um dos ramos do sistema pôde ser observada. Os modelos são constituídos de várias partes simples, cada qual pode ser substituída por um modelo mais preciso. Assim, a modelagem funciona como um guia, mostrando as partes principais do sistema e podendo fornecer dados para a elaboração de novos modelos. / The objective of the present work is the development of the model of a split-shaft micro gas turbine with feed back control system. A bibliographical review of the works on control of gas turbines indicated that there are very few works dealing this type of gas turbines. The model was developed starting from the basic geometry of the turbine and applying the fundamentals of thermodynamics, newtonian mechanics and fluid mechanics. The components, materials and controls which can be used in a split-shaft turbine are described. The model is simulated firstly without control and later with control. The results showed that, for the uncontrolled model, typical phenomena which may happen in this type of system are seen such as temperature peaks, influence of one turbine on the other and fuel injection variation due to combustion chamber pressure variation amongst others. For the controlled model, the controls PI, PID, PI-D, I-PD and PI-PD with negative feedback are tested. The parameters choice of each control is determined by the ITAE method within an interval for each parameter. The PI-D control was chosen for its best performance and simplicity. The control made the peak temperatures lower than the uncontrolled system and the electricity generator rotation error was kept under 1% with respect to the reference value. A modeling is done for a lubrification system following the same principles of the split-shaft turbine modeling. Conservation laws of mechanics and fluid mechanics are used, such as momentum conservation and energy conservation equations (pressure loss). The model is simulated firstly without control and later with control. For the uncontrolled model, the effects on increasing the head loss in one branch of the system and the effects for a step reference was showed. These effects are the variations of system losses and the flow variation in the system branches. For the controlled model, the PI and PI-D controls with negative feedback were tested. The parameters choice of each control is determined by the ITAE method within an interval for each parameter. The PI control was chosen because the performance difference was not significant and the derivative part could turn the error bigger due to the way the system was modelled. The process variable was controlled and the effects on the variation head loss in one of the system branches was observed. The models have many simple parts; each one can be replaced by a more complex one if necessary. Thus, the present modeling may be used as guide for future improvements.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-04-07T14:11:05Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AnaliseExperimentalEmissoes.pdf: 3405829 bytes, checksum: d74d1c690c3b75e3a81da480840fef3a (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-06-16T13:40:48Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AnaliseExperimentalEmissoes.pdf: 3405829 bytes, checksum: d74d1c690c3b75e3a81da480840fef3a (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-16T13:40:48Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AnaliseExperimentalEmissoes.pdf: 3405829 bytes, checksum: d74d1c690c3b75e3a81da480840fef3a (MD5) Previous issue date: 2011 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / O trabalho apresenta um estudo experimental com a utilização de biodiesel, diesel, suas misturas e Gás Natural em uma microturbina à gás. O estudo tem como principal objetivo entender as emissões. O aparato experimental foi construído inteiramente com o propósito de realizar ensaios com gás natural e adaptações na linha de abastecimento foram realizadas para o fornecimento do combustível líquido, não tendo sido realizadas modificações na câmara de combustão. Os experimentos foram realizados para as rotações de 45.000rpm, 50.000rpm, 55.000rpm e 60.000rpm. Pelas dificuldades experimentais encontradas para o entendimento do processo de combustão e emissões geradas, um procedimento complementar para a estimativa das emissões é apresentado, resolvendo-se e estimando-se a composição das emissões através do software ComGas V1.0 para cálculo de combustão no equilibrio. Como contribuição, são apresentados dados experimentais de CO, CO2, O2, temperatura de exaustão dos gases, além das vazões mássicas, vazões molares, caracterização energética dos combustíveis e misturas. / This work presents an experimental study with the use of biodiesel, diesel, natural gas and mixtures operating in a gas microturbine as fuel. The main objective of the study is to understand the emissions produced by the fuels. The experimental apparatus was constructed entirely for the purpose of performing tests with natural gas and changes in the supply line were made for the supply of liquid fuel, no changes were made in the combustion chamber. The experiments were performed for rotations of 45.000rpm, 50.000rpm, 55.000rpm and 60.000rpm. By the experimental difficulties encountered in understanding the combustion process and its emissions, a complementary procedure for the emissions estimation is presented, resolving and estimating the composition of emissions through ComGas V1.0 software which calculates combustion in the equilibrium. As a contribution, we present experimental data for CO, CO2, O2, gas exhaust temperature, mass flow rates, molar flow rates, and energy characterizing of fuels and mixtures.

Submitted by Maykon Nascimento (maykon.albani@hotmail.com) on 2015-11-16T18:15:13Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Avaliacao do limitador supercondutor resistivo no elo-CC do DFIG para suportabilidade a afundamentos de tensao.pdf: 2595378 bytes, checksum: 555c76d8ac8053bf86c8ee4bdb825fe0 (MD5) / Approved for entry into archive by Morgana Andrade (morgana.andrade@ufes.br) on 2016-01-07T11:06:00Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Avaliacao do limitador supercondutor resistivo no elo-CC do DFIG para suportabilidade a afundamentos de tensao.pdf: 2595378 bytes, checksum: 555c76d8ac8053bf86c8ee4bdb825fe0 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-01-07T11:06:01Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Avaliacao do limitador supercondutor resistivo no elo-CC do DFIG para suportabilidade a afundamentos de tensao.pdf: 2595378 bytes, checksum: 555c76d8ac8053bf86c8ee4bdb825fe0 (MD5) Previous issue date: 2015 / CNPQ / Em um contexto de necessidade de aumento da oferta de energia elétrica e de busca por fontes renováveis e limpas de energia, a energia eólica tem experimentado um crescimento expressivo nos últimos anos. Uma das tecnologias mais empregadas em geradores eólicos, o DFIG, possui como maior susceptibilidade os distúrbios da rede, principalmente o afundamento de tensão. Soluções na topologia e no controle do gerador têm sido propostas para aumento da suportabilidade do gerador a esses fenômenos. Este trabalho avalia a utilização de um limitador de corrente supercondutor resistivo no elo-CC do conversor back-to-back para proteção do conversor e aumento da suportabilidade a afundamentos de tensão em um gerador eólico baseado em DFIG. A aplicação da tecnologia de supercondutores na proteção de sistemas eólicos é recente e os resultados obtidos nesse trabalho contribuem com os estudos feitos na área. Com o gerador DFIG operando em condições normais, o supercondutor não transita para o estado condutor, e permanece invisível à operação. Na ocorrência de um afundamento de tensão na rede a corrente no circuito de rotor aumenta ultrapassando o valor da corrente crítica e levando o supercondutor ao estado condutor, inserindo um elemento resistivo, limitando assim, a corrente. As análises são feitas utilizando o software de simulação de transitórios eletromagnéticos PSCAD/EMTDC com a implementação do limitador supercondutor em uma turbina eólica de 2MW. São avaliados aspectos tais como limitação de corrente, influência na resposta e atendimento à normativa de suportabilidade para duas posições do limitador dentro do elo-CC do conversor back-to-back. Os resultados obtidos demonstram que a inserção do limitador no elo-CC limita a corrente no rotor durante a ocorrência de afundamentos de tensão, ao mesmo tempo em que mantém a tensão do elo-CC em valores seguros, confirmando a validade da proposta. / In a context of necessity to increase electric energy offer and to search clean and renewable energy sources, wind energy have experienced an expressive expansion through the last few years. One of the most employed wind generators, the DFIG, has its performance significantly affected by grid disturbances, especially voltage sag. Topology and control solutions have been presented to increase generator’s supportability to these phenomena. This work verifies the use of superconducting resistive current limiter placed on back-to-back converter DC-link to protect the converter and to increase low voltage ride-through for a DFIG-based wind generator. The application of superconducting technology on wind systems protection is novel and the obtained results contribute with other works in this area. Under DFIG normal operation, the superconductor doesn’t transits to conductor state and remains invisible to the system. During a voltage dip the rotor circuit current surpasses the device critical current turning the superconductor to a conductor state inserting a resistive element, limiting the hazardous current. The studies are made through electromagnetic transient simulation software PSCAD/EMTDC with implementation of a superconducting current limiter on a 2MW wind turbine. Aspects as current limitation, response influence and supportability standard attendance are evaluated for limiter inside back-to-back converter DC-link in two different settings. The obtained results demonstrate that if voltage sag occurs the limiter insertion on DC-link limits the rotor current at the same time that it maintains DC-link voltage in safe values, proving the proposal validly.

Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2015-09-28T20:11:27Z No. of bitstreams: 1 FilipeEmanuelVieiraTaveiros_DISSERT.pdf: 11147293 bytes, checksum: e0376f15955899a774d145970625a91c (MD5) / Approved for entry into archive by Elisangela Moura (lilaalves@gmail.com) on 2015-10-01T13:41:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 FilipeEmanuelVieiraTaveiros_DISSERT.pdf: 11147293 bytes, checksum: e0376f15955899a774d145970625a91c (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-01T13:41:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FilipeEmanuelVieiraTaveiros_DISSERT.pdf: 11147293 bytes, checksum: e0376f15955899a774d145970625a91c (MD5) Previous issue date: 2014-05-28 / A humanidade encontra-se numa ?poca de desenvolvimento tecnol?gico sem precedentes.A ci?ncia alcan?ou e continua alcan?ando conquistas que permitem compreender cada vez mais o universo e as leis que o regem e, tamb?m, tentar coexistir sem destruir o planeta em que vivemos. Um dos principais desafios do s?culo XXI ? buscar e incrementar a gama de fontes de energias limpas, renov?veis e capazes de sustentar nosso crescimento e estilo de vida. ? dever de cada pesquisador dedicar-se e contribuir nesta corrida energ?tica. Neste contexto, a energia e?lica se apresenta como uma das grandes promessas para o futuro da gera??o el?trica. Apesar de ser um pouco mais antiga que outras fontes de energia renov?vel, a gera??o e?lica ainda apresenta um vasto campo para melhoramento. O desenvolvimento de novas t?cnicas de controle do gerador juntamente com o desenvolvimento de laborat?rios de pesquisa especializados em gera??o e?lica formam um dos pontos chave para aumentar o rendimento, a efici?ncia e a confiabilidade do sistema. O controle apropriado do esquema de conversores back-to-back permite que as turbinas e?licas baseadas no gerador de indu??o duplamente alimentado (DFIG) operem no modo de velocidade vari?vel, cujos benef?cios incluem m?xima extra??o de pot?ncia, inje??o de pot?ncia reativa e redu??o de estresse mec?nico. O conversor do lado do rotor fornece controle de pot?ncia ativa e reativa injetada na rede, enquanto que o conversor do lado da rede fornece o controle da tens?o no link CC e fluxo de pot?ncia bi-direcional. A estrutura de controle convencional utiliza controladores PI com compensa??o feed-forward dos termos de acoplamento cruzado. Como desvantagens, esta t?cnica de controle apresenta sensibilidade a incertezas do modelo e, tamb?m, a compensa??o de termos din?micos acoplados resulta em uma estrat?gia de controle concorrente. Por isso, para superar estes problemas e eliminar os termos de acoplamento cruzado, ? utilizado uma estrutura de controle robusta com realimenta??o de estados baseada no princ?pio do modelo interno,visando melhorar o acionamento do gerador bem como o seu comportamento din?mico durante varia??es abruptas na velocidade do vento. O desempenho da t?cnica de controle proposta para o controle do gerador DFIG ser? comparado ao da abordagem de controle convencional sob condi??es de vento est?veis e rajadas. Um emulador de turbina e?lica foi desenvolvido para recriar em laborat?rio uma condi??o realista e submeter o gerador a v?rias condi??es de velocidade do vento. / The humanity reached a time of unprecedented technological development. Science has achieved and continues to achieve technologies that allowed increasingly to understand the universe and the laws which govern it, and also try to coexist without destroying the planet we live on. One of the main challenges of the XXI century is to seek and increase new sources of clean energy, renewable and able to sustain our growth and lifestyle. It is the duty of every researcher engage and contribute in this race of energy. In this context, wind power presents itself as one of the great promises for the future of electricity generation . Despite being a bit older than other sources of renewable energy, wind power still presents a wide field for improvement. The development of new techniques for control of the generator along with the development of research laboratories specializing in wind generation are one of the key points to improve the performance, efficiency and reliability of the system. Appropriate control of back-to-back converter scheme allows wind turbines based on the doubly-fed induction generator to operate in the variable-speed mode, whose benefits include maximum power extraction, reactive power injection and mechanical stress reduction. The generator-side converter provides control of active and reactive power injected into the grid, whereas the grid-side converter provides control of the DC link voltage and bi-directional power flow. The conventional control structure uses PI controllers with feed-forward compensation of cross-coupling dq terms. This control technique is sensitive to model uncertainties and the compensation of dynamic dq terms results on a competing control strategy. Therefore, to overcome these problems, it is proposed in this thesis a robust internal model based state-feedback control structure in order to eliminate the cross-coupling terms and thereby improve the generator drive as well as its dynamic behavior during sudden changes in wind speed. It is compared the conventional control approach with the proposed control technique for DFIG wind turbine control under both steady and gust wind conditions. Moreover, it is also proposed in this thesis an wind turbine emulator, which was developed to recreate in laboratory a realistic condition and to submit the generator to several wind speed conditions.

Estima-se que nos próximos 20 anos a energia hidráulica contribuirá com quase 30% da energia elétrica do planeta, atualmente esta participação é de 19%. Muitos países possuem iniciativas sérias de implementação de Pequenas Centrais Hidrelétricas, quer seja a médio ou a longo prazo. No Brasil, particularmente, um novo programa de incentivo as pequenas centrais hidrelétricas está sendo lançado pela ELETROBRÁS. Porém, a previsão do número de usinas de pequeno porte e a potência total a ser instalada dentro do plano decenal, 1997 2006, de geração é relativamente pequeno (15 PCH somando 93,71 MW de possíveis 2.161 totalizando 3.633 MW Fonte: SIPOT- ELETROBRÁS abr / 98). A média do consumo de energia elétrica por habitante no Brasil está abaixo da média do consumo mundial (1805 kWh/ano para 2160 kWh/ano. (Fontes: SIESE-Síntese anual 1999 e International Energy Outlook 1998 DOE / EIA). Quando comparamos as várias regiões do território brasileiro a discrepância se torna ainda maior. Vários tipos de turbinas hidráulicas podem ser usadas em pequenas, mini e micro centrais hidroelétricas, entre as quais podemos destacar: Pelton, Francis, Turgo, Kaplan, Hélice, Banki etc. No Brasil as mais utilizadas são: Francis e Kaplan seguidas de longe pela Pelton. O uso dos demais tipos é quase que desconhecido, principalmente a Turgo. A turbina de fluxo cruzado, também conhecida pelos nomes de: MichellBanki, Banki e MichellOssberger é definida como uma turbina de ação que pode ser instalada com quedas de 1 a 200 m de altura e vazões de 0,025 a 13 m3/s. Com a evolução apresentada principalmente nas últimas duas décadas por firmas tradicionais como: Ossberger Turbinenfabrick ou mais novas como a CINK, pode alcançar diâmetros de rotores próximos de 1,0 m com largura de até 3,0m e desenvolver potência de até 2000 kW, com rendimentos que já podem chegar a 90%. As principais evoluções estão concentradas em modificações no injetor da turbina, emprego de novos materiais nas pás, eixo e rolamentos do rotor e em tentativas de utilização do tubo de sucção. Um dos estudos de mostra a viabilidade técnica e econômica na implantação de uma turbina de fluxo cruzado em comparação com as turbinas Francis e Kaplan. As conclusões serão relatadas após a análise de viabilidade técnico-econômica entre os três tipos de turbinas. / It is forecasted that in next 20 years the hydraulic energy will contribute with almost 30% of the total electric power of the planet, while this participation is today near 19%. Many countries have firm initiatives of implementation on SHPs, in medium or long terms. In Brazil, a new incentive program for SHPs is being introduced by ELETROBRAS. However, the forecast for the number of small plants and output installed into Ten-Year Expansion Plan of Energy to the year 2006 is relatively small (15 SHP amount to 93.71 MW, compared to feasible levels of 2,161 SHPs and 3,633 MW. (Source: SIPOTELETROBRAS april / 98). The average electric power consumption per inhabitant in Brazil is below of the world average consumption (1,805 kWh/year against 2,160 kWh/year. Source: SIESE - Annual summary 1999 and International Energy Outlook 1998 DOE/EIA) and when compared with the different regions of the Brazilian territory this discrepancy becomes still larger. Several types of hydraulic turbines can be used in small hydropower, as Pelton, Francis, Turgo, Kaplan, Propeller, Banki, etc. In Brazil the more used are Francis and Kaplan followed by Pelton. The usage of the other types is almost that unknown, mainly the Turgo turbine. The cross flow turbine, also known by the names of: MichellBanki, Banki, and MichellOssberger is defined as an action turbine that can be applicable to falls from 1 to 200 m and flows from 0,025 to 13 m3/s. With the evolution technical presented mainly in the last two decades by traditional firms like Ossberger Turbinenfabrik and new firms like CINK, that turbine can reach diameters of rotors of 1,0 m with width of 2,6m and to develop capacity up to 2,000 kW, with efficiency near 90%. The main evolutions are concentrated in modifications presented in the injector of the turbine by several manufacturers, and the use of new materials in the blades of the runner, shafts, bearings and the use of the draft tube. Case study shows the technical and economical implications using a cross flow turbine in comparison to a Francis turbine and a Kaplan. The conclusions will be reported after technical and economical viability analysis among the three types of turbines.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / The use of wind energy is today a reality in the Brazilian energetic context, because it meets the requirement of complementarity to the national energy system and its exploitation generates relatively few environmental impacts. In this context family agriculture, which lives together with semiarid, passes per great bottlenecks with relation to the access, and the cost of two resources fundamental for its development, water and energy. This project was developed with bias in the supply of water and energy to small rural properties focused on horticultural. So that wind energy can be an important solution for the process of production of agriculture, because it can supply the needs of the small producer. Thus the objective of this research was to investigate the possibility of a wind turbine to generate electricity to put in action an water pumping system which represses water to an elevated reservoir, and possibly could be used for irrigation per gravity drip. It was used a 1 kW wind generator power, model H3.1-1KW, Hummer mark, where it and the pumping system were installed at the Federal University of CearÃ, Campus do Pici. With the experimental arrangement ready, it was conducted to collect data on wind speed, current and voltage generated by, and pressure and flow rate of the motor pump. As a result it was verified a pumped volume averaged 3750.5 L day-1. Concluding that can be used in irrigated horticultural production family agriculture and would also be useful in animal production and consumption own. This conclusion presents wind power as a good alternative for family agriculture live with the semiarid in the sense which will enable the use of renewable energy linked the rational use of water. / O uso da energia eÃlica à hoje uma realidade no contexto energÃtico brasileiro, pois atende o requisito de complementaridade ao sistema nacional de energia e sua exploraÃÃo gera relativamente poucos impactos ambientais. Neste contexto a agricultura familiar que convive com semiÃrido passa por grandes gargalos com relaÃÃo ao acesso, e o custo de dois recursos fundamentais para o seu desenvolvimento, Ãgua e energia. Este projeto foi desenvolvido com viÃs no fornecimento de Ãgua e energia para pequenas propriedades rurais focadas em hortÃculas. De modo que a energia eÃlica possa ser uma soluÃÃo importante para o processo de produÃÃo da agricultura, pois pode suprir as necessidades do pequeno produtor. Assim o objetivo desta pesquisa foi verificar um aerogerador na geraÃÃo de energia elÃtrica para acionamento de um sistema de bombeamento de Ãgua, o qual realizava o recalque da Ãgua para um reservatÃrio elevado, e que possa ser utilizado na irrigaÃÃo por gotejamento gravitacional. Utilizou-se um aerogerador de 1 kW de potÃncia, modelo H3.1-1KW, marca Hummer, onde o mesmo e o sistema de bombeamento foram instalados na Universidade Federal do CearÃ, Campus do Pici. Com o arranjo experimental pronto, foi efetuada a coleta de dados da velocidade do vento, corrente e tensÃo do aerogerador, e pressÃo e vazÃo do conjunto motobomba. Como resultado verificou-se o volume bombeado em mÃdia de 3.750,5 L dia-1. Concluindo que o mesmo pode ser usado na produÃÃo irrigada de hortÃculas da agricultura familiar e tambÃm seria Ãtil na produÃÃo animal e prÃprio consumo. Enfim a energia eÃlica apresenta-se como uma boa alternativa para o agricultor familiar conviver com o semiÃrido, no sentido que possibilitarà o uso de energia renovÃvel atrelada ao uso racional da Ãgua.

Submitted by Amanda Freitas (amanda.freitas@ufpe.br) on 2015-04-17T12:37:18Z No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Carmem Lúcia Tavares.pdf: 10286032 bytes, checksum: ce5f398032de4fc3fa71433f43eb6149 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-17T12:37:18Z (GMT). No. of bitstreams: 2 DISSERTAÇÃO Carmem Lúcia Tavares.pdf: 10286032 bytes, checksum: ce5f398032de4fc3fa71433f43eb6149 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013-01-29 / A inserção de Centrais de Geração Eólica no sistema elétrico brasileiro trouxe consigo novos desafios. A concentração de grandes blocos de energia eólica em determinadas regiões do país tem apontado a necessidade de análises mais detalhadas, como estudos de transitórios eletromagnéticos. Para a realização de tais análises faz-se necessário à utilização de programas que permitam a representação de um sistema real. No Brasil, o programa mais difundido para este fim é o ATP. Este trabalho teve por escolha desenvolver a modelagem de uma máquina de indução de dupla alimentação no programa ATP onde foi possível modelar toda parte física considerada necessária para uma análise fiel da operação desse tipo de aerogerador. O trabalho apresenta a modelagem da máquina de indução de dupla alimentação, a modelagem aerodinâmica da turbina, do sistema de transmissão mecânica e dos conversores, bem como as estratégias de controle adotadas no modelo desenvolvido. A partir do modelo desenvolvido são realizadas simulações, considerando um sistema real, que representam os principais distúrbios ocorrentes no sistema elétrico e aos quais estão sujeitas as Centrais de Geração Eólica, fazendo-se uma comparação entre dois tipos distintos de modelagem dos conversores. Dessa forma, é possível observar o comportamento dos aerogeradores diante de determinado distúrbio e quais os impactos que os mesmos causam sobre os demais equipamentos conectados à Rede Básica e ao sistema de distribuição.

Orientador: Jorge Isaías Llagostera Beltran / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T04:44:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gonzaga_RodrigoReno_M.pdf: 2267084 bytes, checksum: 6521810ed190a172ab073db526a2bf37 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Este trabalho é resultado do desenvolvimento de um programa computacional para representação termodinâmica de desempenho 'off-design' de ciclos de turbinas a gás para geração de potência elétrica, ou seja, desempenho fora das condições de projeto ou condições nominais. Foram utilizados mapas genéricos de desempenho de compressores e turbinas, gerados a partir de mapas disponíveis na literatura. Tais mapas foram normalizados e relativizados em relação às características de projeto, de tal forma que a metodologia utilizada permite abranger máquinas de todas as faixas operativas para razão de pressão, fluxo e velocidade de rotação. O modelo desenvolvido possibilita a geração de curvas confiáveis de desempenho de turbinas a gás a partir de poucos pontos conhecidos e, com isso, a estimativa de desempenho 'off-design' destas máquinas para um determinado ponto de operação escolhido dentro da região útil do mapa da curva. Permite ainda a automatização do processo de cálculo em condições fora de projeto, além dos procedimentos de cálculo serem úteis para o projeto de sistemas de controle de turbinas a gás / Abstract: In this work a computer program was developed for thermodynamic representation of gas turbine cycles off-design performance for electric power generation. Generic performance maps of compressors and turbines were generated using maps available in the literature. These ones were normalized in relation to design features, by the way that the methodology used allowed to cover engines of all operative ranges for pressure ratio, flow and rotational speed. The model developed makes possible the generation of reliable maps of gas turbine performance by a few points known and so, the estimate of off-design performance of these engines for a determined operation point chosen in map curve useful region. It allows yet the automatization of the off-desing calculation process, besides of the calculation procedures be useful to gas turbines control systems / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica