Otimização das leis de manobra de comportas dos circuitos de enchimento e esgotamento de eclusas de navegação

Submitted by Fatima Fonseca (fatima.fonseca@sibi.ufrj.br) on 2018-05-15T18:47:14Z No. of bitstreams: 1 170924.pdf: 2851763 bytes, checksum: 8b2068dbf3850b5a5d1e557084a1e44a (MD5)Made available in DSpace on 2018-05-15T18:47:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 170924.pdf: 2851763 bytes, checksum: 8b2068dbf3850b5a5d1e557084a1e44a (MD5) Previous issue date: 1990-02Este trabalho de tese tem como objetivo o desenvolvimento de uma metodologia para otimização de leis de manobra de comportas dos circuitos de enchimento e esgotamento de eclusas de navegação, com base na Teoria da Otimização. Tendo por objetivo último a obtenção de um modelo matemático aplicável a qualquer eclusa, foi desenvolvido um modelo representativo de situações em que a aeração do escoamento pelo aqueduto não é permitida, e as comportas de controle do escoamento podem ser acionadas com qualquer velocidade, limitada a um valor máximo. O modelo tem por princípio a determinação da lei de manobra das comportas que minimiza o tempo de enchimento ou esgotamento da câmara da eclusa, sujeito às restrições devidas ao controle da cavitação, à máxima velocidade ascencional do nível d'água e a máxima velocidade de abertura ou fechamento das comportas. Utiliza-se uma técnica de linearizações sucessivas, associada à programação linear, para a resolução do problema. O modelo desenvolvido foi aplicado ao caso da Eclusa de Promissão, verificando-se a eficiência da metodologia adotada. A formulação matemática do problema também foi feita utilizando-se variáveis adimensionais. Desta forma, torna-se possível uma comparação de resultados de eclusas com características diferentes, resultando em um passo à generalização do processo de otimização. Demonstra-se ainda o interesse na utilização da Transformada de Laplace para resolução numérica da equação diferencial que representa o escoamento transitório nos aquedutos de uma eclusa. Foram verificadas vantagens em termos de eficiência, estabilidade e precisão numérica. Apresentam-se, finalmente, recomendações para a continuação de pesquisas sobre o assunto. Um dos intuitos é a obtenção de dados para elaboração de um ábaco, que possibilite a determinação da lei ótima de manobra de forma gráfica, bastando para isso o cálculo de alguns parâmetros específicos de cada eclusa.The main objective of this thesis is the development of a new method for the optimization of navigation lock aqueduct control gate operation rules, using numerical methods taken from Operations Research. As a component step for the obtention of a general model, a simplified model corresponding to no air inception and variable speed gate operation was developped. The simplified model has the objective of determining the optimal gate operation rule which minimizes total lock filling or emptying time and satisfies the following constraints: - cavitation control no air inception; - maximum gate operation speed for opening or closure is specified; - maximum values of water level raise or drawdown velocity are specified. The technique used is the successive linearization of the problem equations and application of the Simplex Algorithm. The efficiency of this method was tested on the example of the Promiss Powerplant Navigation Lock. ln order to obtain more general conclusions and a comparison between different locks, a formulation using dimensionless variables was also proposed and developped. For the purpose of integrating numericalIy the equation of the surges, the use of a Laplace Transform technique was found to be highly accurate, efficient and stable. Finally, a number of recommendations are presented for future research work. One of the objectives is the establishment of simple relationships between optimal gate operation rules and lock characteristics