https://hdl.handle.net/1884/70844 2026-04-22T23:22:36Z https://hdl.handle.net/1884/75328 Simulação fluidodinâmica computacional de processo transiente em turbina Francis Resumo: A matriz energética elétrica brasileira é composta na sua maioria por fontes de energia limpas e renováveis. A maior parcela dessas fontes é composta por usinas hidrelétricas as quais possuem grande capacidade de fornecimento de energia e elevada flexibilidade operativa, atuando assim tanto para suprir a demanda energética quanto para regular o sistema elétrico interligado. Entretanto, o aumento na participação de fontes de energia solar e eólica na matriz energética mundial tem exigido ainda mais flexibilidade operativa de turbinas hidráulicas, uma vez que essas novas fontes apresentam comportamento intermitente. A modelagem CFD de transientes hidráulicos ajuda a esclarecer fenômenos e esforços aos quais turbinas hidráulicas estão sujeitas durante as operações realizadas para garantir a estabilidade do sistema elétrico. Entretanto, essa modelagem necessita da técnica de deformação de malha, a qual apresenta desafios próprios para sua adequada aplicação. Neste trabalho é utilizado o Modelo Displacement Diffusion para modelar uma variação de condição de operação uma turbina Francis a partir de uma condição inicial de operação em alta cara para uma condição de máximo rendimento.; Abstract: The Brazilian electric power matrix is composed mostly of clean and renewable energy sources. The most of these sources are composed by hydraulic power plants. These sources have great capacity of power supply and high operational flexibility what allow then to supply energy demand as well as regulate the interconnected power system. However, the increase in the share of solar and wind energy sources in the world energy matrix has required even more operational flexibility from hydraulic turbines, since these new sources have intermittent behavior. CFD modeling of hydraulic transients helps clarify phenomena and stresses to which hydraulic turbines are subjected during operations performed to guarantee the stability of the electrical system. However, this modeling requires the technique of mesh deformation, which presents challenges for its proper application. In this work the Displacement Diffusion Model is used to model the changing of operating condition in a Francis turbine from an initial condition of full load to a best efficiency point operating condition. Orientador: Prof. Dr. Eloy Kaviski; Coorientadora: Profa. Dra. Liliana M. Gramani; Monografia (especialização) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia e o Setor de Ciências Exatas, Curso de Especialização em Métodos Numéricos em Engenharia.; Inclui referências 2018-01-01T00:00:00Z https://hdl.handle.net/1884/70880 Previsão das séries temporais dos deslocamentos horizontais dos blocos da Barragem de Itaipu por meio de redes neurais recorrentes do tipo LSTM Resumo : O monitoramento da saúde estrutural da barragem é um dos assuntos de maior importância no âmbito da segurança das mesmas. Dados como temperatura, deslocamento, nível da água são vitais para o correto planejamento dos trabalhos de manutenção. Neste trabalho foram obtidas as previsões dos dados de deslocamento horizontal dos blocos F05, F13, e F19 nos eixos X (na direção do fluxo do rio) e Y (perpendicular ao fluxo do rio), obtidos pelos pêndulos diretos instalados na estrutura da Usina Hidrelétrica da Itaipu Binacional por meio do uso de redes neurais artificiais recorrentes do tipo Long Short Term Memory (LSTM). Este tipo de redes permite melhor utilização dos dados passados para a previsão, devido a seu caráter recorrente e o uso de células de memória. Com isto, um modelo foi proposto com uma busca por grade para refinar melhor os hiperparâmetros. Os resultados obtidos demonstram a eficiência da técnica quando utilizada nas referidas séries temporais quando comparada com técnicas como ARIMA e Redes Neurais MLP. Finalmente, pode-se concluir que as redes neurais recorrentes são promissoras para a área de previsões das séries temporais e o modelo proposto deve ser testado em mais dados de séries temporais.; Abstract : The monitoring of the structural health of the dam is one of the most critical issues in dam safety. Data such as temperature, displacements, water level, among others are vital to the correct planning of maintenance. In this work, data from direct pendulums installed inside Itaipu Hydroelectric Power Plant is used to forecast horizontal displacement of F05, F13 and F19 blocks in the X-axes (in the direction of river flow) and Y-axes (perpendicular to river flow) with recurrent neural networks of the type Long Short Term Memory (LSTM). This type of network allows better use of the data due to its recurrent character and the use of memory cells. A model architecture was proposed with a grid search to tune its hyperparameters. The forecast results demonstrate the efficiency of the technique for these particular time series when compared to ARIMA and MLP. Finally, we conclude that using recurrent neural networks for time series is promising, and the proposed model should be tested with more time series data. Orientador: Prof. Dr. Jairo Marlon Corrêa.; Coorientadores: Prof. Dr. Anselmo Chaves Neto, Prof. Dr. Samuel Bellido Rodrigues.; Convênio UFPR/UNILA.; Monografia (especialização) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia e Setor de Ciências Exatas, Curso de Especialização em Métodos Numéricos em Engenharia.; Inclui referências 2018-01-01T00:00:00Z https://hdl.handle.net/1884/75326 O estudo para integração de análise modal operacional e do método de elementos finitos no monitoramento da integridade estrutural de barragens Resumo: Este trabalho apresenta um estudo preliminar para a integração da Análise Modal Operacional com o Método dos Elementos Finitos no monitoramento da integridade estrutural de barragens de concreto, através de um estudo de caso realizado no Trecho E da barragem da Usina Hidrelétrica de Itaipu. A análise dos sinais de vibração ambiental, medidos com o uso de acelerômetros de baixa frequência em diversos pontos do bloco de contraforte E5, indicou que as principais fontes de excitação dessa estrutura durante operação normal da usina são as perturbações hidráulicas das turbinas das unidades geradoras e as vibrações de origem magnética originadas nos geradores e transformadores. Dentre os parâmetros modais (frequências naturais, fatores de amortecimento modal e formas modais), as frequências naturais foram obtidas experimentalmente por meio da aplicação das técnicas de Análise Modal Operacional, pelo método da Decomposição no Domínio da Frequência. Esses parâmetros foram comparados com os resultados de análise teórica da mesma estrutura por meio do Método de Elementos Finitos. Os resultados obtidos indicam que a integração da Análise Modal Operacional com o Método de Elementos Finitos pode se constituir em uma ferramenta útil para o monitoramento da integridade estrutural de barragens.; Abstract: This paper presents a preliminary study for the integration of Operational Modal Analysis with the Finite Element Method in the monitoring of the structural integrity of concrete dams, through a case study carried out in section E of the dam of the Itaipu Hydroelectric Power Plant. The analysis of the ambient vibration signals, measured with the use of low frequency accelerometers at various points of the E5 buttress block, indicated that the main sources of excitation of this structure during normal operation of the plant are the hydraulic disturbances of the turbines of the generating units and the vibrations of magnetic origin originated in generators and transformers. Among the modal parameters (natural frequencies, modal damping factors, and modal forms), the natural frequencies were obtained experimentally using the techniques of Operational Modal Analysis, by the method of Decomposition in the Frequency Domain. These parameters were compared with the results of theoretical analysis of the same structure using the Finite Element Method. The results indicate that the integration of Operational Modal Analysis with the Finite Element Method can be a useful tool for monitoring the structural integrity of dams. Orientador: Prof. Dr. Geraldo C. Brito Junior; Coorientadora: Profa. Dra. Isabella A. Chaves; Coorientador: Prof. Dr. Ivan G. Araújo; Monografia (especialização) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia e o Setor de Ciências Exatas, Curso de Especialização em Métodos Numéricos em Engenharia.; Inclui referências 2018-01-01T00:00:00Z https://hdl.handle.net/1884/75333 Estudo dos resíduos de uma série temporal da Usina Hidrelétrica de Itaipu usando algoritmos genético Resumo: Neste trabalho foi realizada a previsão dos resíduos de uma série temporal que representam os Deslocamentos Horizontais de um Bloco de concreto da Barragem principal da Usina Hidrelétrica de Itaipu, por meio da aplicação híbrida de um Modelo ARIMA, da metodologia Box & Jenkins no modelo linear da série e aplicando Algoritmos Genéticos ao modelo não linear da série. Logo apos foram comparados os resultados do Modelo Híbrido com os resultados do Modelo ARIMA puro, sendo que o Modelo Híbrido reduziu o erro de previsão em um 30%, Destaca-se a natureza inovadora da aplicação desta técnica em séries temporais.; Abstract: In this work, the residuals of a time series representing the horizontal displacements of a concrete block of the main dam of the Itaipu Hydroelectric Power Plant were predicted, through the hybrid application of an ARIMA Model, of the Box & Jenkins methodology in the linear model of the series and applying Genetic Algorithms to the nonlinear model of the series. Soon, the results of the Hybrid Model were compared with the results of the pure ARIMA Model, and the Hybrid Model reduced the prediction error by 30%, We highlight the innovative nature of the application of this technique in Time Series Orientador: ProP, Dra, Isabella Andreczevski Chaves; Coorientador: Prof, Dr, Jairo Marlon Corrêa; Monografia (especialização) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia e o Setor de Ciências Exatas, Curso de Especialização em Métodos Numéricos em Engenharia.; Inclui referências 2018-01-01T00:00:00Z