Candidato: Rafael Hilário Fonseca Mazzorana
Programa: UFSC / POSMEC
Data: Outubro de 2008
Orientador: Jonny Carlos da Silva
Resumo: Introdutoriamente este trabalho apresenta um contexto a respeito do projeto de usinas hidrelétricas, dando ênfase aos seus componentes, como conduto forçado e duto de descarga da turbina, turbina, gerador, sistema distribuidor e sistema regulador de velocidade, o qual é composto pelos sistemas de alimentação e atuação óleo hidráulico e de controle elétrico-eletrônico. Estes componentes são expostos os fenômenos físicos que podem ocorrer durante o funcionamento da usina hidrelétrica e que devem ser previstos pelo projeto. Após apresentar os detalhes de projeto dos componentes, inserem-se conceitos a respeito da modelagem e simulação em projeto, vinculados às abordagens via fluxo de sinal, muito utilizada pela teoria de controle, e via fluxo de potência, baseada na teoria de Bond-graphs e indicada na modelagem de sistemas mecânicos complexos. O objetivo deste trabalho é modelar um regulador de velocidade para usina hidrelétrica utilizando a modelagem via fluxo de potência, apresentando assim a sua vantagem comparada à modelagem via fluxo de sinal, atualmente utilizada. Para isso, construiu-se os modelos dos componentes usando o software AMESim®, que utiliza o fluxo de potência para modelar e simular sistemas dinâmicos. Os componentes são então modelados e parametrizados, conforme as suas condições e características de uso. Para a simulação, utilizou-se de três ensaios típicos de comissionamento a fim de validar o modelo. Os mesmos ensaios foram realizados no sistema físico usado para validação teórico-experimental. O diferencial deste trabalho, em relação a outros que utilizam fluxo de sinal, está nos resultados do modelo que expõe além das variáveis de saídas dos componentes, as variáveis de estado do mesmo. Além disso, esta comparação entre os resultados do sistema físico e do modelo permite aperfeiçoar tanto os modelos como os parâmetros utilizados e conseqüentemente os resultados obtidos. O trabalho conclui que o modelo construído foi validado e pode ser usado na etapa de análise de concepção de projeto de uma usina hidrelétrica, desde que devidamente parametrizado. Com isso, o modelo utilizado pelo projetista apresenta um maior número de variáveis para avaliação na fase de tomadas de decisão do projeto de uma usina hidrelétrica e do seu regulador de velocidade.
MAZZORANA, Rafael. H. F. Modelagem Dinâmica via Fluxo de Potência de Reguladores de Velocidade em Usinas Hidrelétricas. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica). Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis.