Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Programa de Pós-Graduação em Integridade de Materiais da Engenharia, 2017. / Submitted by Raquel Almeida (raquel.df13@gmail.com) on 2018-04-11T21:28:36Z No. of bitstreams: 1 2017_AdrianoÁtimadeMorais.pdf: 5280358 bytes, checksum: 1c669f077ac8aa4961f17d9fefd06e33 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2018-04-12T17:33:54Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_AdrianoÁtimadeMorais.pdf: 5280358 bytes, checksum: 1c669f077ac8aa4961f17d9fefd06e33 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-12T17:33:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_AdrianoÁtimadeMorais.pdf: 5280358 bytes, checksum: 1c669f077ac8aa4961f17d9fefd06e33 (MD5) Previous issue date: 2018-04-12 / O aumento do comprimento das torres eólicas e do diâmetro do rotor, ao longo dos anos, tornaram também as pás eólicas uma estrutura flexível e sujeita a níveis de vibração importantes de serem avaliados. A maioria dos acidentes com turbinas eólicas são ocasionadas por falhas ocorridas nas pás. A causa dessas falhas advém de diversos fatores, como a atuação de rajadas de vento, relâmpagos, fadiga, entre outros. Cerca de 30 falhas de pás eólicas estão ocorrendo por ano em parques eólicos operados comercialmente em todo o mundo. Uma das demandas e desafios do setor eólico tem como linha prioritária garantir a integridade estrutural de aerogeradores enquanto sujeitas às complexas cargas estáticas e dinâmicas. O colapso de pás eólicas devido a danos excessivos de carga ou de fadiga, pode levar à destruição de toda a turbina. Segundo a norma IEC 61400/23:2001, a pá deve ser submetida a ensaios com carregamento estático de distribuição normalizada da carga de projeto, produzindo uma margem entre essa carga e a resistência à ruptura da pá na sua posição mais fraca. Desta forma, este trabalho se propôs avaliar a resistência de um conjunto de pás da turbina Verne 555 sob o ponto de vista estático, através de procedimentos experimentais e simulações numérico-computacionais por meio do Método dos Elementos Finitos, utilizando o software ANSYS. Teve-se como objetivo calibrar o modelo numérico do objeto de estudo deste trabalho previamente elaborado por Araújo et al. (2016) através de ensaios experimentais estáticos, realizados de acordo com a norma IEC 61400/23:2001, ensaios de tração para a verificação do módulo de elasticidade e tensão de ruptura do material, de acordo com a norma ASTM D3039:2014, bem como ensaios térmicos para a caracterização do tipo de material interno utilizado na fabricação da pá por meio da análise termogravimétrica. As cargas impostas nos testes estáticos e no modelo numérico foram extraídas da modelagem aerodinâmica pela teoria do elemento de pá via software QBlade. O comportamento da pá quanto à deformação apontou a necessidade de uma análise numérica que contemplasse a não-linearidade geométrica. Esta evolução técnica permitiu compreender melhor a realidade que rege o problema. As pás não apresentaram um comportamento padrão quanto à ruptura, exceto na formação das fissuras que foi sempre transversal à seção. Em dois ensaios estáticos os efeitos brazier, buckling e delaminação foram identificados. O ensaio de tração em amostras retiradas da pá nos forneceu parâmetros mecânicos importantes para a calibração do modelo numérico, bem como na identificação dos materiais internos através do método de termogravimetria, já que nenhuma informação a respeito da pá foi fornecida pelo fabricante. / Increasing the length of wind towers and rotor diameter over the years have also made wind turbines a flexible structure subject to significant levels of vibration to be evaluated. Most accidents with wind turbines are causeds by failures in blades. The cause of these failures comes from several factors, such as the action of wind gusts, lightning, fatigue, among others. About 30 failures of wind turbines are occurring annually in commercially operated wind farms around the world. One of the demands and challenges of the wind sector has as a priority line to guarantee the structural integrity of wind turbines while subject to complex static and dynamic loads. The collapse of wind turbines due to excessive load or fatigue damage can lead to the destruction of the entire turbine. According to IEC 61400/23: 2001, the blade must be subjected to tests with static loading of standard design load distribution, producing a margin between this load and the blade rupture strength at its weakest position. In this way, this work intends to evaluate the resistance of a Verne 555 turbine blade set from a static point of view, through experimental procedures and numerical-computational simulations using the Finite Element Method using the ANSYS software. The aim of this study was to calibrate the numerical model of the study object of this work previously elaborated by Araújo et al. (2016) by means of static experimental tests carried out in accordance with IEC 61400/23: 2001, traction tests for the modulus of elasticity and traction strength of the material in accordance with ASTM D3039: 2014 as well as thermal tests for the characterization of the type of internal material used in the manufacture of the blade by thermogravimetric analysis. The loads imposed on the static tests and the numerical model were obtained through aerodynamic modeling by QBlade software blade theory. The behavior of the blade on the deformation indicated the need for a numerical analysis that contemplated the geometric non-linearity. This technical evolution allowed a better understanding of the reality that governs the problem. The blades did not present a standard behavior regarding the rupture, except in the formation of the fissures that was always transversal to the section. In two static tests the brazier, buckling and delamination effects were identified. The traction test on samples taken from the spade gave us important mechanical parameters for the calibration of the numerical model as well as the identification of the internal materials by means of the thermogravimetry method, since no information about the spade was provided by the manufacturer.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-06-24T16:53:11Z No. of bitstreams: 1 2016_JoséLuisLázaroPlata.pdf: 23585258 bytes, checksum: 52df83be985d83e09983d0ecc5d5c575 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-06-29T19:53:36Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_JoséLuisLázaroPlata.pdf: 23585258 bytes, checksum: 52df83be985d83e09983d0ecc5d5c575 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-29T19:53:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_JoséLuisLázaroPlata.pdf: 23585258 bytes, checksum: 52df83be985d83e09983d0ecc5d5c575 (MD5) / Este trabalho apresenta um estudo sobre a estratégia de planejamento de deposição dos cordões de solda, a fim de permitir a utilização de soldagem robotizada para a tarefa de preenchimento da cavidade resultante da remoção de uma trinca. Portanto, quando se pensa em definir a estratégia necessária e a distribuição dos cordões de solda para o preenchimento da cavidade mediante o processo robotizado, surgem alguns problemas relacionados com a dependência da geometria da seção transversal do cordão em relação aos parâmetros e à posição de soldagem. Tal geometria influencia fortemente o número de cordões formadores de uma camada, assim como o número de camadas necessárias, tendo em conta que o processo de preenchimento é efetuado em camadas. Neste caso, o primeiro problema a ser enfrentado é a definição da distância entre os cordões laterais necessários para depositar uma camada de solda plana. O segundo problema é a altura da camada que resulta da distância selecionada entre os cordões paralelos dentro de uma camada. Nesse contexto, o presente trabalho aborda os dois problemas citados anteriormente através do desenvolvimento de um modelo estatístico que pode mapear as variações da seção geométrica do cordão em função dos parâmetros de soldagem no processo GMAW pulsado. A seguir, esta metodologia define a estratégia para determinar a trajetória dos cordões de solda de cada camada com a finalidade de realizar a avaliação geométrica da recuperação e qualidade do preenchimento. Resultados práticos do ponto de vista geométrico da estratégia de preenchimento, aplicada a uma cavidade semelhante àquela resultante da remoção de uma trinca passante, são apresentados com o objetivo de validar a metodologia proposta. _______________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This work presents a study on the bead deposition planning strategy in order to allow the use of robotic welding on the task of filling the crack removal cavity. Therefore, when thinking about defining the necessary sequence and the distribution of weld beads to fill the cavity with metal, such that the deposition process can be robotized, some problems arise related to the bead section geometry dependence on the welding parameters and on the welding position. Such geometry will strongly influence the number of layers of weld beads needed, considering that the filling process is carried out in layers. In this case, the first problem to be faced is the definition of the distance between parallel beads necessary for the deposition of a flat weld layer. The second problem is the layer thickness that results from the selected distance between parallel beads within a layer. This work, therefore, addresses the two previously cited problems by developing statistical models that can map the bead section geometry variations due to changes in welding parameters for the pulsed GMAW process. Then this methodology defines the strategy to determine the trajectory of weld beads of each layer in order to perform the geometric evaluation of the recovery and quality of the filling. Practical results of geometric point of view of the strategy of filling, applied to a cavity such as the one resulting from the removal of a crack are presented in order to validate the proposed methodology.

Ingeniero Civil Mecánico / Alrededor de 20% de la energía del mundo es generada por turbinas hidroeléctricas. Como el mercado energético y la disponibilidad de los recursos hídricos son muy variables, las turbinas suelen funcionar con rangos de operación amplios. Sin embargo, estas son diseñadas sólo para un punto óptimo. La operación fuera de las condiciones de diseño puede causar perdida de eficiencia, cavitación o vibraciones excesivas, dañinas para la instalación. Los fenómenos antes mencionados son los que motivan este estudio: Generalmente el operador de una unidad hidroeléctrica ajusta el caudal para cumplir con los requerimientos de potencia impuestos por el ente regulador, dentro de lo que el recurso permite, manteniendo la velocidad de giro de la turbina constante para generar a 50Hz. Este tipo de control pasa por alto el deterioro que puede sufrir la unidad al operar en ciertos rangos de caudal o altura. El objetivo de este trabajo es detectar mediante análisis de vibraciones, la ocurrencia de eventos de cavitación o vibraciones excesivas que acortan el tiempo medio entre fallas de la unidad. Para lograrlo se estudió una instalación de laboratorio en múltiples condiciones de carga para obtener patrones. Luego, en base a estos se tomaran datos en una central hidroeléctrica y se evaluará su condición. El resultado final del trabajo es definir una forma de detectar incipientemente episodios de cavitación en la central, pudiendo evitar los regímenes de carga responsables de ellos y así prevenir la acumulación de daños o desgaste prematuro. El trabajo comprendió: pruebas en una turbina de laboratorio, cambiando carga, caudal y RPM de operación. Posteriormente, para aplicar este modelo se tomaron datos, siguiendo el mismo protocolo, en la Central Chiburgo del grupo Colbún. A partir de los datos de laboratorio se observa que, comparando medidas a distintas condiciones de operación, la cavitación es claramente identificable. No obstante, para establecer un patrón que permita determinar en base a una sola medida la condición del flujo, se requiere analizar diferentes variables y parámetros estadísticos como: Skewness, Kurtosis, aceleración global o crest-factor. El análisis de emisiones acústicas permite de igual manera -y directamente en tiempo real- detectar problemas. Los parámetros que permiten identificar cavitación son monitoreables en tiempo real y permiten realizar un diagnóstico por parte del operador. La Kurtosis resultó ser una herramienta potente ya que permite detectar la aparición de cavitación incipientemente, antes de que los otros parámetros la revelen. La variación de RPM permite mejorar una condición de cavitación cuando se trabaja con caudal cercano al mínimo técnico, y podría permitir generar de forma segura aunque no se alcancen las condiciones establecidas por el fabricante.

Orientador: Ruis Camargo Tokimatsu / Banca: Vicente Afonso Ventrella / Banca: Cassius Olivio Figueiredo Terra Ruchert / Resumo: No atual cenário energético, torna-se cada vez mais imperiosa a necessidade de produzir energia com maior eficiência. Dessa forma, o ganho de eficiência através de processos que permitam um maior tempo entre as manutenções, gera também uma redução nos custos destinados à produção de energia. Entretanto, um dos grandes problemas enfrentados pelas Usinas Hidrelétricas, é o fenômeno da cavitação, que gera como consequência a erosão de partes da turbina, com perda de material e desempenho. Os estudos indicam como forma de minimizar essa situação, um melhor projeto hidrodinâmico das turbinas e a utilização de materiais mais nobres e resistentes a erosão cavitacional. Em turbinas novas, a melhoria do projeto e a utilização de materiais mais nobres, como o ASTM A743 Gr CA6- MN, reduzem os efeitos da cavitação e prolongam a necessidade de recuperação das máquinas. Entretanto, para atenuar esses efeitos nas turbinas que já se encontram em operação, principalmente as com mais de 30 anos de vida, é necessário a aplicação de revestimentos com características que permitam a atenuação desse fenômeno. Nesse sentido, ocorreu o desenvolvimento das ligas austeníticas com cobalto, que em função das dificuldades operacionais existentes na época, inicialmente se mostraram ineficientes para o aumento da resistência a cavitação e dos intervalos entre as recuperações. Visando garantir a operacionalidade dessas ligas foi desenvolvido em 2000, pelo LABSOLDA, o processo MIG/MAG com pulsação térmica, ou bi-pulsado, que proporcionou, junto às usinas hidrelétricas, uma popularização dessa liga na recuperação de erosão cavitacional e uma efetiva melhoria da resistência a cavitação das áreas revestidas das turbinas hidráulicas, como consequência a redução no período de parada e de deposição de material. Entretanto, nos últimos 10 anos, houve uma significativa... / Abstract: In the current energy scenario, it becomes increasingly imperative to produce energy more efficiently. Thus, the gain in efficiency through processes that allow a greater time between maintenance, also generates a reduction in costs for the production of energy. However, a major problem faced by hydropower plants, is the phenomenon of cavitation, which generates as a result of erosion turbine parts, with loss of material and performance. Studies indicate as to minimize this situation, a better hydrodynamic design of the turbines and the use of materials noblest and resistant to cavitation erosion. In the new turbines, design improvement and the use of noble materials such as ASTM A743 Gr CA6-MN, reduce the effects of cavitation and prolong the need for recovery of machinery. However, to mitigate these effects in turbines that are already in operation, especially with more than 30 years, is necessary the application of coatings with features that enable mitigation of this phenomenon. In that sense, occurred the development of austenitic alloys with cobalt, which due to operational difficulties that existing at the time, initially proved ineffective for increasing the resistance against cavitation and the intervals between recoveries. To ensure the operability of these alloys was developed in 2000 by LABSOLDA, MIG / MAG welding with thermal pulse, or bi-pulsed, which provided, along with hydroelectric plants, one popularization of this alloy in the recovery of cavitation erosion and an effective improvement cavitation resistance of coated areas of hydraulic turbines, the effect of reducing the period of arrest and deposition of material. However, in the last 10 years, significant developments in conventional soldering machines, including the incorporation of electronic controls welding, which also reduces interference welder during welding. In this study, a comparison was made of an stainless steel ... / Mestre

Made available in DSpace on 2013-08-07T18:54:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000431403-Texto+Completo-0.pdf: 4357092 bytes, checksum: 7507abfd44a77e54e05c8778333fdfc7 (MD5) Previous issue date: 2011 / Currently the wind energy industry, particularly the wind turbine blade manufacturers seek improvements in performance and materials properties used in such components. The technical features related to fatigue are essential in the design and implementation of wind turbines, especially in wind turbine blades. The specialized literature contains several information regarding the large wind turbine blades, however there is a shortage for small wind turbine blades. Therefore, to determine such characteristics becomes critical to understand the behavior of materials under static conditions to subsequently perform the cyclic stress tests. The purpose of this study was to determine the main tensile testing (tensile modulus and rupture tensile) of material used to produce small wind turbine blades. The material used was extract of the rotor blades consisting polymer matrix (polyester) with glass fiber reinforcement from type E according to manufacturer information. Samples were taken along the blade length, and tested according to NBR 9622. The results obtained from six specimens tests were analyzed, and the average values determined the tensile modulus and rupture tensile of material. Afterwards was developed a device able to submit the wind turbines blades to cyclic stresses, and also through the methodology that determined input parameters for the test bench, it was possible to evaluate the main characteristics for the blade material fatigue. / Atualmente a indústria de energia eólica, específicamente os fabricantes das pás de aerogeradores, buscam melhorias no desempenho e nas propriedades dos materiais empregados em tais componentes. As características em relação à fadiga são essenciais no projeto e aplicação dos aerogeradores, em especial nas pás das turbinas eólicas. A literatura apresenta diversas informações em relação à pás de grande porte, no entanto observa-se uma carência em relação à pás de pequeno porte. Assim sendo, para se determinar tais características torna-se fundamental entender o comportamento dos materiais utilizados em condições estáticas para posteriormente se realizar os ensaios cíclicos. O objetivo do presente trabalho consistiu na determinação das principais propriedades mecânicas a tração (módulo de elasticidade e limite de resistência à ruptura) do material utilizado na confecção de pás de aerogeradores de pequeno porte. Como material utilizou-se o compósito de matriz polimérica (poliéster) com reforço em fibra de Vidro do tipo E, segundo informações do fabricante. Corpos de prova foram retirados longitudinalmente em relação ao comprimento da pá, e ensaiados segundo norma NBR 9622. Os resultados obtidos a partir dos ensaios de seis corpos de prova foram analisados, e os valores médios determinados para o módulo de elasticidade e a tensão de ruptura do material. Posteriormente foi desenvolvido um equipamento capaz de submeter as pás à esforços cíclicos, e através da metodologia que determinou os parâmetros de entrada para a bancada de ensaios, foi possível avaliar as principais características em relação à fadiga do material que constitui a pá.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2009-02Bitstream added on 2014-06-13T20:00:03Z : No. of bitstreams: 1 tofoli_f_me_guara.pdf: 778310 bytes, checksum: 518b10e7c88d6a576eb683e42128bcd4 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho tem como objetivo a análise da influência de parâmetros adimensionais e grandezas dimensionais no projeto de turbomáquinas operando em diferentes situações de pressão, temperatura e vazão mássica de vapor. O trabalho é divido em duas partes principais, sendo que inicialmente são analisados os parâmetros adimensionais e as grandezas dimensionais que influenciam diretamente o valor do rendimento interno das turbomáquinas térmicas que utilizam o vapor como fluido de trabalho. Na segunda parte do trabalho são abordadas as classes de pressão e rotação específica, e sua influência no comportamento de parâmetros adimensionais. A aplicação dos resultados está diretamente ligada a especificação de turbomáquinas em sistemas de cogeração para aproveitamento de fluxos térmicos provenientes de processos, queima de combustíveis ou gases de escape de uma máquina térmica, para os quais os projetistas necessitam estimar o rendimento de tais componentes por ocasião da análise de viabilidade econômica. / This work has as objective the analysis of the influence of dimensionless parameters and dimensional greatness in the project of turbomachinery operating in different pressure situations, temperature and flow steam. This work is shared in two main parts, which are initially analyzed the dimensionless parameters and the dimensional greatness that directly influence the internal efficiency of the thermal turbomachinery that using steam as the working fluid. In the second part of the work are accosted the classes of pressure and specific rotation, and its influence on the behavior of dimensionless parameters. The application of the results is directly linked to the specification of turbomachinery in cogeneration systems for use of heat flows from processes, burning of fuel or the exhaust gases of a thermal machine, for which the designers needs to estimate the efficiency of such components at analysis of economic feasibility.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2003Bitstream added on 2014-06-13T18:59:52Z : No. of bitstreams: 1 perez_ep_me_guara.pdf: 1116117 bytes, checksum: 2ae25303ba483b9f7ccbf3d2f842125f (MD5) / A turbina Michell-Banki é basicamente uma máquina de ação, sendo que a característica mais importante das turbinas de ação é a não existência do tubo de sucção. A instalação do tubo de sucção numa turbina causa o aumento da queda disponível e como conseqüência, aumenta a potência gerada e a rotação da turbina. No presente trabalho propõe-se a instalação de um tubo de sucção numa turbina Michell-Banki, visando alcançar as melhorias já indicadas acima, lembrando que ao colocar o tubo de sucção aparece um grau de reação na máquina. Foi feito uma análise mecânica-hidráulica da turbina Michell-Banki proposta, com o objetivo de encontrar as equações que permitem calcular os diversos elementos da turbina. Desta maneira o trabalho apresenta uma metodologia para projeto de uma turbina Michell-Banki com tubo de sucção. Também são apresentadas as formas de traçar o rotor, o injetor e a pá diretriz. Finalmente o trabalho apresenta ainda as recomendações para a execução de projeto e construção da turbina. / The turbine Michell-Banki is basically an action machine, and the important characteristic of the action turbines is the no existence of the suction tube. The installation of the suction tube in a turbine increases the available fall and as consequence, it increases the generated power. The rotation of the turbine is also increased by increasing the available fall. In the present work it's proposed the installation of a suction tube in a Michell-Banki turbine, aiming to reach the improvements already indicated above, remembering that when placing the suction tube a reaction degree appears in the machine. It was done an mechanical and hydraulics analysis of the Michell-Banki turbine with the objective of finding the equations that allow to calculate the several elements of the turbine proposed, and thus presenting a methodology for project of a turbine. Finally I described the way of drawing the rotor, the injector and the guideline shovel, as well as it is also recommended the process that should be followed to build the turbine.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2014. / Submitted by Jaqueline Ferreira de Souza (jaquefs.braz@gmail.com) on 2014-12-11T11:39:33Z No. of bitstreams: 1 2014_FrancisArodyMorenoVasquez.PDF: 9784888 bytes, checksum: 7e83df5d12ee4f80cacba3236937a7e1 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-12-11T13:52:15Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_FrancisArodyMorenoVasquez.PDF: 9784888 bytes, checksum: 7e83df5d12ee4f80cacba3236937a7e1 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-12-11T13:52:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_FrancisArodyMorenoVasquez.PDF: 9784888 bytes, checksum: 7e83df5d12ee4f80cacba3236937a7e1 (MD5) / Diante de diversas vantagens que os geradores baseados em ímãs permanentes têm em relação a outros tipos de máquinas, foi realizada uma análise do seu desempenho e da sua influência sobre um sistema de geração hidrocinética. Para esse objetivo, além de modelar o perfil de turbina e o eixo de transmissão com caixa multiplicadora, um modelo clássico de geradores síncronos convencionais, conectados à rede, foi desenvolvido e modificado para ser aplicado a geradores de ímãs permanentes, conectados a cargas isoladas resistivas e indutivas. Adicionalmente, foi obtido o valor da carga resistiva que deve ser conectada ao gerador, para que o nível de aproveitamento da turbina seja máximo, em diferentes condições de operação. Na simulação computacional, o sistema hidrocinético foi submetido a variações de carga resistiva, de carga indutiva e da correnteza, realizando uma análise paralela com o sistema controlado. Finalmente realizou-se uma comparação entre as respostas de turbinas, com perfis de potência diferentes, mostrando a conveniência de ter uma turbina hidrocinética com certa relação de ponta de pá ideal, dependendo do tipo de carga conectada ao gerador. Por outro lado, verificou-se a existência de pontos de instabilidade do conjunto eletromecânico, devido à conexão de cargas terminais inapropriadas. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / In face of several advantages that permanent magnet generator have over other types of machines, an analysis of its performance and its influence on a hydrokinetic generation system was performed. For this purpose, in addition to modeling the turbine profile and the mechanical shaft with gearbox, a classical model of conventional synchronous generators connected to the grid, has been developed and modified to apply for permanent magnet generators, connected to isolated resistive and inductive loads. Additionally, it was obtained the value of the resistive load that must be connected to the generator, in order to maximize the hydrokinetic energy conversion in different operation conditions . In computer simulations, the hydrokinetic system was subjected to variations of resistive load, inductive load and current river, performing a parallel analysis with the controlled system. Finally, a comparison was made between the responses of turbines with different power profiles, in order to show the convenience of having a hydrokinetic turbine with certain ideal tip speed ratio, depending on the load connected to the generator. Moreover, it was verified the existence of instability points of the electromechanical system due to connection of inappropriated terminal loads.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Faculdade de Tecnologia, Programa de Pós-graduação em Integridade de Materiais da Engenharia, 2014. / Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva (annabds@hotmail.com) on 2015-02-19T18:28:52Z No. of bitstreams: 1 2014_JoseRicardoCardosodaSilva.pdf: 3342323 bytes, checksum: c533724aeaf013b8e14f5a106110898a (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2015-03-16T16:11:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_JoseRicardoCardosodaSilva.pdf: 3342323 bytes, checksum: c533724aeaf013b8e14f5a106110898a (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-16T16:11:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_JoseRicardoCardosodaSilva.pdf: 3342323 bytes, checksum: c533724aeaf013b8e14f5a106110898a (MD5) / As turbinas em um parque eólico costumam estar dispostas tão próximas umas das outras que algumas podem ser afetadas pelo efeito esteira. Torna-se recomendável levar em consideração algumas consequências decorrentes desta interação tais como: redução na produção de energia nas turbinas eólica posteriores, decorrente da perda de velocidade do vento. Um parque eólico na atualidade possui perdas de ordem considerável devido ao efeito esteira. O posicionamento geométrico das turbinas, a rugosidade do terreno e a constante absoluta de cada modelo constituem os parâmetros mais significativos nas perdas do conjunto. Ao longo de toda vida útil do parque o efeito esteira constitui um ponto importante em sua produção, eficiência e funcionamento. A fase de projeto deve contemplar uma boa estimativa da forma como posicionar as turbinas eólicas para maximizar a produção e conseguir uma boa eficiência, neste contexto a modelagem do comportamento da esteira é utilizada para otimizar o desempenho da produção de energia através da disposição das turbinas no parque. No presente trabalho, através da modelagem do efeito esteira proposto por Werle, foi utilizado o algoritmo CPMW (Cálculo de Produção da Modelagem de Esteira de Werle) implementado no software MATLAB, para o cálculo de produção total e eficiência de um parque eólico. Com a finalidade de maximizar a produção de energia e a eficiência é necessário determinar um layout ótimo das posições de cada turbina. Buscando esse fim foi utilizada uma metodologia para a implementação de um algoritmo genético de otimização no software modeFRONTIER integrado com o software MATLAB, a otimização é realizada considerando a modelagem do efeito esteira proposto por Werle para o cálculo do comportamento do vento ao passar por um aerogerador, tendo como função objetivo a produção total do parque. ____________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The turbines in a wind farm are usualy arranged so close together that some may be affected by the wake effect. It is advisable to take into consideration some consequences of this interaction such as: reduction in energy production in wind turbines due to the subsequent loss of wind speed. A wind farm today has lost considerable good performance due to wake effect. The geometric positioning of the turbine, the roughness of the terrain and the absolute constant for each model parameters comprise the most significant losses in the set. Throughout the life of the park wake effect is an important point in its production, efficiency and operation. The design phase should include a good estimate of how positioning wind turbines to maximize production and achieve good efficiency in this context modeling the behavior of the wake is used to optimize the performance of energy production through the provision of turbines in park. In this paper, by modeling the treadmill effect proposed by Werle, was used CPMW algorithm (Calculation of Production Crawler Werle Modeling) implemented in MATLAB software for the calculation of total output and efficiency of a wind farm. In order to maximize energy production and efficiency is necessary to determine the optimum layout of the positions of each turbine. Seeking this purpose a methodology has been used to implement a genetic algorithm optimization in software modeFRONTIER integrated with MATLAB software, the optimization is carried out considering the modeling of wake effect proposed by Werle to calculate the behavior of the wind passing through a wind turbine, having as objective function the total production of the park.

Orientador: Roseana da Exaltação Trevisan / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia e Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-22T02:49:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marques_PauloVillani_D.pdf: 12014964 bytes, checksum: 8b999b4d1106158fe535c4e6635c65b6 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Quantias elevadas são gastas anualmente na manutenção de turbinas hidráulicas usadas na geração de energia elétrica por causa do ataque cavitacional. Avaliou-se a aplicabilidade de revestimentos metálicos e cerâmicos depositados sobre aço carbono por aspersão térmica a chama na manutenção destes equipamentos em função de sua resistência à erosão por cavitação. Foram realizados ensaios de dureza, rugosidade, ensaio acelerado de cavitação induzida por vibração ultra-sônica, adesão (tração), metalografia por microscopia ótica e eletrônica de varredura, análise química por microssondagem e difratometria de raios-X. Os resultados mostraram que a estrutura lamelar típica dos revestimentos aspergidos por chama favorece o dano cavitacional e que somente revestimentos fundidos após a deposição têm algum potencial para a aplicação pretendida. Esta fusão feita com um arco TIG pode melhorar o desempenho de tais revestimentos e viabilizar sua aplicação em equipamentos de grande porte. Os mecanismos de perda de massa foram evidenciados pela observação por microscopia eletrônica de varredura da superfície cavitada e do resíduo arrancado do material durante o teste de cavitação / Abstract: Much money is annually dispended in the maintenance of hydraulic turbines used in electric power generation due to the cavitational damage. The suitability of flame thermal sprayed coatings on the maintena cee of these equipments was evaluated in terms of its cavitational damage resistance. Hardness, roughness, accelerated ultrasonically induced cavitation and adherence tests were performed, as well as optical and scanning electron microscopy, microprobe ehemical analysis, and X-ray difractometry. The results showed that the flame sprayed coating lamellar structure seems to favor the cavitational damage and only fused coatings after spraying have some potential to be applied in turbine's maintenance. This fusion made with a gas tungsten are may improve the coating performance and allows its application on heavy equipments. The mechanism of mass loss were evidenced by scanning microscopy observations of the cavitated surfaces and of the material detached from the coating during cavitational tests / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica