DISSERTAÇÕES DEFENDIDAS EM 2019

AUTOR: ANDRÉ TIAGO QUEIROZ

Título da Dissertação: SIMULAÇÃO DE UM LIMITADOR DE CORRENTE DE CURTO-CIRCUITO SUPERCONDUTOR EM SISTEMAS DE DISTRIBUIÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA (TEXTO COMPLETO EM PDF)

Data da defesa: 26 de fevereiro de 2019.

Orientador: Prof. Dr. Guilherme Gonçalves Sotelo (UFF)
Coorientador: Dr. Alexander Polasek (CEPEL)

Resumo: Dentre as tecnologias de limitadores de corrente de curto-circuito (LCC) aplicadas em sistemas de distribuição de energia elétrica, as do tipo supercondutores apresentam vantagens consideradas promissoras em relação às demais, devido a fatores como: impedância praticamente nula durante operação normal do sistema; rápido tempo de sensibilização e limitação da corrente de curto-circuito; e a não necessidade de utilização de dispositivos auxiliares, dentre outras. Estudos sobre o dimensionamento e impacto que estes dispositivos podem gerar em redes de distribuição são necessários para viabilizar projetos relacionados ao seu emprego nestes sistemas. Neste contexto, este trabalho apresenta uma análise de aplicação de limitadores supercondutores do tipo resistivo em uma rede de distribuição real, por meio de modelos computacionais desenvolvidos no programa Alternative Transients Program (ATP). A dinâmica de atuação, assim como os fenômenos físicos que regem o princípio de funcionamento deste tipo de dispositivo, foram elaborados e validados com base em modelos reconhecidos na literatura. Os resultados obtidos, sem e com inserção deste tipo de LCC na rede modelada, possibilitaram determinar parâmetros necessários para seu dimensionamento, assim como avaliar seu desempenho nestes tipos de sistema. A utilização de LCCs supercondutores demonstrou grande e rápida capacidade de limitação das correntes de curtocircuito, possibilitanto a proteção de equipamentos que compõem uma rede de distribuição (transformadores, disjuntores, religadores automáticos, cabos, dente outros) e melhorias na qualidade do fornecimento de energia elétrica.

AUTORA: BRÍGIDA BASTOS DE ALMEIDA

Título da Dissertação: ANÁLISE DE FALHA DE UM FLANGE DE AÇO INOXIDÁVEL SUPERDUPLEX (TEXTO COMPLETO EM PDF)

Data da defesa: 20 de fevereiro de 2019.

Orientador: Prof. Dr. Juan Manuel Pardal 

Resumo: Os flanges fabricados de aço alta liga utilizados nas plataformas de petróleo e gás devem ser produzidos por forjamento a quente, a fim de obter um produto trabalhado com microestrutura refinada e boa tenacidade. No presente estudo, um flange de pescoço supostamente produzido por forjamento em aço inoxidável superduplex (AISD) de especificação UNS S32750 apresentou falha durante sua operação, caracterizando-se pela formação de uma trinca passante, localizada na zona de transição do pescoço, com extensão aproximada de 100 mm e afastada em torno de 15 mm da junta soldada circunferencial da sua ligação com a tubulação. Portanto, este trabalho teve como objetivo avaliar o processo de fabricação, microestruturas e propriedades deste flange mediante uso de técnicas de caracterização por microscopias ópticas (MO) e eletrônicas de varredura (MEV), assim como por medidas de dureza, eletromagnéticas por uso de ferritoscópio, além do emprego de ensaios eletroquímicos de polarização cíclica, temperatura critica de pites (CPT) e polarização de reativação cíclica (PERC), sendo este último empregado de modo portátil. Assim sendo, este trabalho revelou que o flange foi produzido por fundição, sendo a composição química e microestrutural inadequadas para a aplicação na condução da água do mar para a aplicação supracitada.

AUTOR: LESSANDRO TEIXEIRA RODRIGUES

Título da Dissertação: ESTUDO DE VIABILIDADE TÉCNICA E ECONÔMICA PARA A IMPLANTAÇÃO DE UMA USINA DE GERAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA COM A UTILIZAÇÃO DE MOTORES STIRLING E COLETORES SOLARES (TEXTO COMPLETO EM PDF)

Data da defesa: 09 de janeiro de 2019.

Orientadores: Prof. Dr. Bruno Campos Pedroza e Profa. Dra. Elaine Aparecida Araújo.

Resumo: Este trabalho apresenta um estudo da viabilidade técnica e econômica para a implantação de uma usina solar de geração de energia elétrica no Brasil, utilizando sistemas com motores Stirling e concentradores solares do tipo disco parabólico, também chamados de conjunto motor Stirling-coletor solar. A demanda por energia elétrica no mundo vem crescendo anualmente e há uma grande chance de duplicar nos próximos 40 anos, surgindo um déficit de fornecimento. As fontes de energias renováveis e limpas podem suprir as carências que não forem preenchidas pelas matrizes energéticas convencionais. A partir da energia solar, existem basicamente duas técnicas de geração de eletricidade: a conversão fotovoltaica e a concentração térmica. O sistema de geração de energia elétrica estudado nesta dissertação é formado pelo concentrador solar do tipo disco parabólico e um receptor, onde está localizado o motor Stirling e o gerador de energia. O conjunto motor Stirling-coletor solar é o que apresenta a maior eficiência na conversão de calor em energia elétrica entre as tecnologias de concentração térmica. A avaliação de viabilidade técnica e econômica iniciou com um estudo de localização, envolvendo diversos critérios para selecionar o local mais indicado para a implantação da usina solar. Os pesos desses critérios foram definidos com a aplicação do método AHP, o Analytic Hierarchy Process, sendo criada uma comparação par a par, segundo a importância de cada variável para o processo de tomada de decisão. Após a determinação dos pesos de cada critério, foi implementado o estudo de localização com o auxílio de uma ferramenta SIG em três cidades de diferentes regiões do Brasil. Assim, com dados georreferenciados, foi possível identificar uma área propicia para a construção de uma usina de geração de energia elétrica no Brasil com a tecnologia estudada nesta dissertação. Depois, foi realizada uma análise financeira em que primeiramente foram levantados os custos de construção, manutenção e operação para uma usina solar com capacidade máxima de geração de energia elétrica de 100MW. A etapa seguinte foi composta pela avaliação econômica na qual foi prevista uma receita a partir da energia elétrica produzida e foi elaborado um fluxo de caixa. Finalizando, foram calculados os índices financeiros, possibilitando analisar a viabilidade do empreendimento. O município de Bom Jesus da Lapa se destacou na comparação com as demais cidades avaliadas neste trabalho.

AUTOR: MARCEL KAIQUE MARQUES GARCIA 

Título da Dissertação: PRIORIZAÇÃO DA CONSTRUÇÃO E MONTAGEM BASEADA EM SISTEMAS DE COMISSIONAMENTO EM PLATAFORMAS DO TIPO FPSO (TEXTO COMPLETO EM PDF)

Data da defesa:  19 de março de 2019. 

Orientadores: Prof. Dr. Paulo Roberto Duailibe Monteiro e Profa. Dra. Cássia Andréa Ruotolo Morano.

Resumo: O setor de Comissionamento vem tentando implementar a priorização das atividades de instalação e montagem dos equipamentos, instrumentos e tubulações baseada nos seus sistemas e subsistemas prioritários. Ocorre que essa preferência conflita com o planejamento do setor de Construção e Montagem. O planejamento do setor de construção e montagem se baseia no faturamento priorizando a execução das atividades de maior valor, enquanto que as atividades do setor de Comissionamento são planejadas com foco nos teste dos subsistemas e sistemas essências que impactam na liberação de plataforma FPSO – “Floating Production Storage and Offloading”, a fim de que ela possa dar início ao processo de obtenção do primeiro óleo. Assim, esse trabalho tem por objetivo analisar qual a forma de priorização mais eficaz para a entrega final do projeto em termos de prazo durante a fase final de integração dos módulos, até a saída da plataforma do tipo FPSO do cais do estaleiro. O método utilizado no trabalho foi o de estudo experimental com a realização de um teste de hipótese utilizando variáveis dependentes e independentes, das quais o autor detém os dados referentes ao estudo. Foram analisados cinco subsistemas em comum dos projetos de plataformas similares do tipo FPSO, sendo que a priorização das atividades de instalação e montagem dos equipamentos, instrumentos e tubulações foi elaborada em uma das plataformas pelo setor de Construção e Montagem e, na outra, pelo setor de Comissionamento. A análise dos resultados foi feita através das curvas do tipo ““Rundown”” desenvolvidas para os projetos das duas plataformas. Uma maior eficiência do direcionamento da mão de obra foi observada no planejamento elaborado pelo setor de comissionamento, apresentando um atraso na entrega da FPSO de 6,7% em relação a data prevista, enquanto a entrega da FPSO planejada pelo setor de construção e montagem teve um atraso de 39% da data prevista para os mesmos subsistemas analisados. Espera-se que a metodologia proposta neste trabalho seja plicada em mais projetos para a consolidação dos resultados e que possa contribuir na elaboração de novos estudos de planejamento da construção e montagem de plataformas FPSO, aumentando o desempenho do setor de construção e montagem.

AUTOR: MARCELO FERREIRA DE SOUZA

Título da Dissertação: ESTUDO DA APLICAÇÃO DE DISPOSITIVOS DE LIMITAÇÃO DE CORRENTE DE CURTO-CIRCUITO EM SISTEMAS ELÉTRICOS DE PLATAFORMAS MARÍTIMAS DE PRODUÇÃO DE ÓLEO E GÁS NATURAL (TEXTO COMPLETO EM PDF) 

Data da defesa: 21 de agosto de 2019.

Orientador: Prof. Dr. Guilherme Gonçalves Sotelo (UFF)
Coorientador: Prof. Dr. Paulo Roberto Duailibe Monteiro (UFF)

Resumo: Este trabalho aborda os conceitos e aplicações dos dispositivos limitadores de corrente de curto-circuito em sistemas elétricos industriais, com ênfase em instalações elétricas de plataformas marítimas do tipo FPSO (Floating, Production, Storage and Offloading), que estão operando na exploração e produção de óleo e gás natural no Brasil. Inicialmente, o trabalho apresenta uma base teórica das correntes de curto- circuito nos sistemas elétricos. Em seguida, os principais tipos de dispositivos limitadores de curto-circuito são apresentados, descrevendo as suas características e os princípios utilizados para redução das magnitudes das correntes de curto-circuito das instalações elétricas. O foco do trabalho é analisar uma alternativa ao dispositivo limitador de corrente de curto-circuito pirotécnico empregado atualmente como padrão nos painéis principais destes FPSOs. Apesar da comprovada eficácia do dispositivo pirotécnico quanto à redução das magnitudes das correntes de curto-circuito do sistema elétrico do FPSO, a sua atuação tem restrições operacionais à plena operação da plataforma e, consequentemente, perdas na produção de óleo e gás. Isto posto, a proposta do trabalho é analisar a viabilidade da instalação de um reator limitador de corrente em paralelo com o dispositivo pirotécnico com o objetivo de mitigar os impactos na curva de produção quando da sua atuação. Para a análise desta proposta, o sistema elétrico de um FPSO típico é modelado na ferramenta computacional ATP – Alternative Transient Program, que é um programa específico de análise de transitórios eletromagnéticos. Através das simulações no modelo computacional desenvolvido, são analisados o desempenho dinâmico e a viabilidade técnica da aplicação da alternativa proposta neste trabalho. Por fim, conclui-se que o desempenho da proposta é satisfatória e se mostra como uma alternativa de instalação no sistema elétrico do FPSO, buscando uma maior confiabilidade na curva de produção planejada da unidade.