Registro fonte: Pré-Seleção de turbinas hidráulicas utilizando AHP e Fuzzy-VIKOR

Pré-Seleção de turbinas hidráulicas utilizando AHP e Fuzzy-VIKOR

Small hydroelectric plants are of great importance in the scenario of renewable energy generation in Brazil. In order to better reproduce the solution to be used in the construction, the pre-selection of the hydraulic turbine becomes essential in the elaboration of the basic project of thes...

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Autor principal:	Caricimi, Rudimar
Formato:	Dissertação
Idioma:	Português
Publicado em:	Universidade Tecnológica Federal do Paraná 2020
Assuntos:	Processo decisório por critério múltiplo Turbinas hidráulicas Energia - Fontes alternativas Multiple criteria decision making Hydraulic turbines Renewable energy sources CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE PRODUCAO Engenharia/Tecnologia/Gestão
Acesso em linha:	http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4779
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id	riut-1-4779
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spelling	riut-1-47792020-03-17T06:00:58Z Pré-Seleção de turbinas hidráulicas utilizando AHP e Fuzzy-VIKOR Pre-selection of hydraulic turbines using AHP and Fuzzy-VIKOR Caricimi, Rudimar Setti, Dalmarino https://orcid.org/0000-0001-5311-6259 http://lattes.cnpq.br/3289672254307554 Setti, Dalmarino https://orcid.org/0000-0001-5311-6259 http://lattes.cnpq.br/3289672254307554 Trentin, Marcelo Gonçalves https://orcid.org/0000-0003-2882-926X http://lattes.cnpq.br/8940960377863705 Spak, Marcia Danieli Szeremeta https://orcid.org/0000-0003-3514-1586 http://lattes.cnpq.br/3983878545084794 Souza Júnior, Oswaldo Honorato de http://lattes.cnpq.br/8002119118028395 Processo decisório por critério múltiplo Turbinas hidráulicas Energia - Fontes alternativas Multiple criteria decision making Hydraulic turbines Renewable energy sources CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE PRODUCAO Engenharia/Tecnologia/Gestão Small hydroelectric plants are of great importance in the scenario of renewable energy generation in Brazil. In order to better reproduce the solution to be used in the construction, the pre-selection of the hydraulic turbine becomes essential in the elaboration of the basic project of these enterprises. The traditional method of selecting turbines has an extremely technical approach, without considering the aspects of investor preference, this sometimes ends up requiring rework with revisions to the basic design. The main objective of this dissertation is to develop a pre-selection model for hydraulic turbines using a multicriteria approach, using the AHP (Analytic Hierarchy Process) and Fuzzy-VIKOR (VlseKriterijumska Optimizacija I Kompromisno Resenje) methods for situations in which technical data drop height and flow, available for installation of the project, represent conflict in the choice of existing configurations. In the methodology, a structured approach, based on the Proknow-C method (Knowledge Development Process -Constructivist), was used to select the study references. A multicriteria model has been proposed for use in cases of drop values of 20 to 35 m and flow rates of 10 and 30 m³/s. For the construction of the model, the AHP methods were used to define the importance of the criteria (weights), based on expert assessments in hydroelectric projects. The Fuzzy-VIKOR method was used, to classify alternatives based on expert judgments regarding performance of hydraulic turbines in the Simple Horizontal Francis (FHS), Double Horizontal Francis (FHD), Vertical Francis (FV), Kaplan Upstream S-Type (KSM) and Kaplan Downstream S-Type (KSJ) variants against the criteria. As main results of the dissertation, sixteen new hydraulic turbine selection criteria were presented in the pre-selection stage, which were divided into four groups of criteria: Performance (C1), Turbine-Generator Cost (C2), Peripheral Equipment Cost (C3) and the group of criteria Cost of Construction (C4). The result of applying the developed model was admitted as a general solution, so a case study was carried out to verify the applicability of the model. In the case study, the investor's preferences regarding the relationship between criteria, using the AHP method, and the result of the performance analysis of the alternatives provided by the specialists were used in the application of the Fuzzy-VIKOR method. The application of the model for a general solution, presented the following solution: A1 > A4 > A2 > A5 > A3. Based on the evaluation of the indicators of acceptable advantage and acceptable stability of the Fuzzy-VIKOR method, onlythe alternative A1 -Simple Horizontal Francis (FHS) is accepted as a single pre-selection compromise solution. For the case study, three different scenarios were evaluated about the decision strategy: neutrality regarding the preference for the benefitsassociated with the decision or minimizing the losses associated with the choice (v = 0.5); the scenario for prioritizing the benefits associated with the decision (v = 0.7); and the scenario of minimizing the losses associated with the choice (v = 0.3). The results for the three scenarios evaluated were the same: A1 > A2 > A3 > A4 > A5. The verification of compliance with the indicators of acceptable advantage and acceptable stability of the Fuzzy-VIKOR method presents the alternatives A1 -Simple Horizontal Francis (FHS) and A2 -Double Horizontal Francis (FHD), as a pre-selection compromise solution. As pequenas usinas hidrelétricas têm grande importância no cenário de geração de energia renovável no Brasil. Para que os estudos iniciais reproduzam mais fielmente a solução a ser empregada na construção, a pré-seleção da turbina hidráulica se torna essencial na elaboração do projeto básico destes empreendimentos. O método tradicional de seleção de turbinas tem abordagem extremamente técnica, sem considerar os aspectos de preferência do investidor.Isso, por vezes, acaba por demandar retrabalhos com revisões no projeto básico.O objetivo desta dissertação consiste em desenvolver um modelo de pré-seleção de turbinas hidráulicas por meio de uma abordagem multicritério, utilizando os métodos AHP (Analytic Hierarch Process) e Fuzzy-VIKOR (VlseKriterijumska Optimizacija I Kompromisno Resenje) para situações em que os dados técnicos de altura de queda e vazão, disponíveis para instalação do empreendimento, representem conflito na escolha das configurações existentes. Na metodologia uma abordagem estruturada, com base no método Proknow-C(Knowledge Development Process –Constructivist), foi utilizada para seleção das referências de estudo. Um modelo multicritério foi proposto para utilização em casos de valores de queda de 20 a 35 m e vazão de 10 e 30m³/s. Para construção do modelo, foram utilizados os métodos AHP, para definição da importância dos critérios (pesos), a partir das avaliações de especialistas em empreendimentos hidrelétricos, e o método Fuzzy-VIKOR, para classificação das alternativas a partir dos julgamentos dos especialistas em relação ao desempenho das turbinas hidráulicas, nas variantes Francis Horizontal Simples (FHS), Francis Horizontal Dupla (FHD), Francis Vertical (FV), Kaplan S-Montante (KSM) e Kaplan S-Jusante (KSJ), em relação aos critérios. Como principais resultados da dissertação, foram apresentados dezesseis novos critérios de seleção de turbinas hidráulicas na etapa de pré-seleção, os quais estão divididos em quatro gruposde critérios: Desempenho (C1), Custo Turbina-Gerador (C2), Custo de Equipamentos Periféricos (C3)e o grupo de critérios Custo da Construção Civil (C4).O resultado da aplicação do modelo desenvolvido foi admitido como solução geral. Um estudo de caso foi realizadopara verificar a aplicabilidade do modelo. No estudo de caso, foram verificadas as preferências do investidor quantos a relação entre critérios, por meio do método AHP,e o resultado da análise de desempenho das alternativas fornecida pelos especialistas, foi empregada na aplicação do método Fuzzy-VIKOR.A aplicação do modelo para uma solução geral, apresentou a seguinte solução: A1 > A4 > A2 > A5 >A3. Com base na avaliação dos indicadores de vantagem aceitável e estabilidade aceitável do método Fuzzy-VIKOR apenas a alternativa A1 -Francis Horizontal Simples (FHS) é aceita como solução de compromisso única da pré-seleção.Para o estudo de casoforam avaliados três cenários distintos em relação a estratégia de decisão: a de neutralidade quanto a preferência pelos benefícios associados a decisão ou minimização dos prejuízos associados a escolha (𝑣=0,5); o cenário de priorização dos benefícios associados a decisão (𝑣=0,7); e o cenário de minimização dos prejuízos associados a escolha (𝑣=0,3). O resultado para os três cenários avaliados foi o mesmo sendo: A1 > A2 > A3 > A4 > A5. A verificação quanto ao atendimento aosindicadores de vantagem aceitável e estabilidade aceitável do método Fuzzy-VIKOR, apresentam as alternativas A1 -Francis Horizontal Simples (FHS) e A2 -Francis Horizontal Dupla (FHD), como solução de compromisso da pré-seleção. 2020-03-16T14:50:46Z 2020-03-16T14:50:46Z 2019-12-06 masterThesis CARICIMI, Rudimar. Pré-Seleção de turbinas hidráulicas utilizando AHP e Fuzzy-VIKOR. 2019. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Produção e Sistemas) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Pato Branco, 2019. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4779 por openAccess application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Pato Branco Brasil Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção e Sistemas UTFPR
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description	Small hydroelectric plants are of great importance in the scenario of renewable energy generation in Brazil. In order to better reproduce the solution to be used in the construction, the pre-selection of the hydraulic turbine becomes essential in the elaboration of the basic project of these enterprises. The traditional method of selecting turbines has an extremely technical approach, without considering the aspects of investor preference, this sometimes ends up requiring rework with revisions to the basic design. The main objective of this dissertation is to develop a pre-selection model for hydraulic turbines using a multicriteria approach, using the AHP (Analytic Hierarchy Process) and Fuzzy-VIKOR (VlseKriterijumska Optimizacija I Kompromisno Resenje) methods for situations in which technical data drop height and flow, available for installation of the project, represent conflict in the choice of existing configurations. In the methodology, a structured approach, based on the Proknow-C method (Knowledge Development Process -Constructivist), was used to select the study references. A multicriteria model has been proposed for use in cases of drop values of 20 to 35 m and flow rates of 10 and 30 m³/s. For the construction of the model, the AHP methods were used to define the importance of the criteria (weights), based on expert assessments in hydroelectric projects. The Fuzzy-VIKOR method was used, to classify alternatives based on expert judgments regarding performance of hydraulic turbines in the Simple Horizontal Francis (FHS), Double Horizontal Francis (FHD), Vertical Francis (FV), Kaplan Upstream S-Type (KSM) and Kaplan Downstream S-Type (KSJ) variants against the criteria. As main results of the dissertation, sixteen new hydraulic turbine selection criteria were presented in the pre-selection stage, which were divided into four groups of criteria: Performance (C1), Turbine-Generator Cost (C2), Peripheral Equipment Cost (C3) and the group of criteria Cost of Construction (C4). The result of applying the developed model was admitted as a general solution, so a case study was carried out to verify the applicability of the model. In the case study, the investor's preferences regarding the relationship between criteria, using the AHP method, and the result of the performance analysis of the alternatives provided by the specialists were used in the application of the Fuzzy-VIKOR method. The application of the model for a general solution, presented the following solution: A1 > A4 > A2 > A5 > A3. Based on the evaluation of the indicators of acceptable advantage and acceptable stability of the Fuzzy-VIKOR method, onlythe alternative A1 -Simple Horizontal Francis (FHS) is accepted as a single pre-selection compromise solution. For the case study, three different scenarios were evaluated about the decision strategy: neutrality regarding the preference for the benefitsassociated with the decision or minimizing the losses associated with the choice (v = 0.5); the scenario for prioritizing the benefits associated with the decision (v = 0.7); and the scenario of minimizing the losses associated with the choice (v = 0.3). The results for the three scenarios evaluated were the same: A1 > A2 > A3 > A4 > A5. The verification of compliance with the indicators of acceptable advantage and acceptable stability of the Fuzzy-VIKOR method presents the alternatives A1 -Simple Horizontal Francis (FHS) and A2 -Double Horizontal Francis (FHD), as a pre-selection compromise solution.
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