Candidato: Edmilton Oliveira Stein
Programa: UFSC / POSMEC
Data: Novembro de 2021
Orientador: Victor Juliano De Negri, Dr. Eng.; Marcos Paulo Nostrani, Dr. Eng.
Resumo: Esta dissertação aborda as ineficiências e limitações dos sistemas hidráulicos tradicionais usados nos reguladores de velocidade de turbinas Francis em usinas hidrelétricas. Em particular, destaca-se a necessidade desses sistemas por grandes volumes de fluido hidráulico, o que apresenta desafios ambientais e de manutenção significativos. Além disso, os componentes complexos dos reguladores de velocidade convencionais são difíceis de modernizar e manter, com peças de reposição muitas vezes sendo caras ou indisponíveis em virtude de uma fabricação personalizada para cada planta. Buscando sanar esses problemas, esta pesquisa propõe um sistema descentralizado baseado em atuadores eletro-hidrostáticos (EHA). Essa abordagem elimina a necessidade de uma válvula distribuidora e reduz significativamente o volume de fluido hidráulico necessário. O estudo começa com uma breve revisão bibliográfica sobre usinas hidrelétricas, com foco nas turbinas Francis e seus reguladores de velocidade, seguida de uma revisão das configurações de EHA, identificando uma arquitetura adequada para reguladores de velocidade em usinas hidrelétricas com turbinas do tipo Francis. O sistema proposto utiliza exclusivamente produtos comerciais disponíveis, o que simplifica a implementação e reduz os custos de manutenção. A modelagem do sistema, realizada utilizando os softwares Hopsan e Matlab Simulink, avalia o desempenho da nova arquitetura. Os resultados mostram que o sistema é capaz de atender as necessidades comuns de reguladores de velocidade, como limitação de sobrevelocidade e mudanças rápidas de posição causadas por pequenas flutuações na demanda de energia pela rede elétrica. Além disso, a arquitetura simplificada do sistema proposto facilita a manutenção ao eliminar componentes complexos, aumentando sua adaptabilidade para futuras modernizações e manutenções.
Referência (STEIN, E. O. Modelagem e Análise de um sistema controlado por bomba para reguladores de velocidade em Usinas Hidroelétricas. 2025. 137 p. Dissertação (Mestrado), Curso de Engenharia Mecânica, Departamento, LASHIP, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2025.
