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  1. Avaliação da utilização de etanol com elevados teores de água em motores de combustão interna com ignição por centelha

    Sari, Rafael Lago
    A utilização de combustíveis fósseis é percebida, cada vez mais, de forma negativa, visto seus elevados níveis de emissão de gases de efeito estufa. Por conta disso, busca-se a ampliação do uso de combustíveis de origem renovável de forma a diminuir o impacto ambiental. Dentre esses, o etanol se destaca pelas excelentes características físico-químicas. Ao se reduzir o nível de pureza (diluição em agua) durante o processo de destilação desse combustível, obtém-se um sensível decréscimo da energia dispendida na sua produção. Isso se deve ao crescimento exponencial do consumo energético para obtenção de misturas com teor de etanol superiores à...

  2. Uma representação analítica não rígida para a solução das equações de cinética pontual de nêutrons considerando retroalimentação de temperatura e uma extensão estocástica

    Silva, Milena Wollmann da
    Nesta tese temos por objetivo desenvolver uma representação semi-analítica para as ECPN, considerando não somente seis grupos de precursores de nêutrons atrasados, como também retroalimentação de temperatura. Essa representação é obtida utilizando o método da decomposição com diagonalização, desenvolvido e utilizado em trabalhos anteriores. Dessa forma, aplicando o método em questão a um problema rígido e não linear. Em seguida o mesmo método é combinado com um método de Monte Carlo matemático para que se obtenha uma extensão estocástica do problema linear. Os resultados obtidos em cada uma das situaçõe propostas (determinística e estocástica) são comparados com resultados estabelecidos na...

  3. Previsão da geração de energia elétrica no médio prazo para o Estado do Rio Grande do Sul empregando redes neurais artificiais

    Rola, Marcelo Coleto
    A demanda e, consequentemente, a geração de energia elétrica são questões de suma importância para o desenvolvimento econômico e social dos países. Modelos para previsão destes parâmetros no longo e médio prazo são empregados com a finalidade de antever possíveis cenários e propor estratégias para a realização de um planejamento energético adequado. Neste contexto, o presente estudo tem como objetivo realizar a previsão da geração de energia elétrica no estado do Rio Grande do Sul (RS) em um horizonte de médio prazo (um ano), utilizando Redes Neurais Artificiais (RNA’s) do tipo feedforward com algoritmo de aprendizado supervisionado backpropagation. Para o...

  4. Avaliação numérica e experimental da convecção natural em coletor solar de tubos evacuados

    Manea, Tiago Francisco
    O coletor solar de tubos evacuados une uma alta absortividade de radiação solar a um ótimo grau de isolamento térmico. Estas características, aliadas a um custo relativamente baixo, fazem deste tipo de coletor o mais utilizado no mundo. Por isso, diversos tipos de abordagens estão sendo adotadas para descrever seu comportamento térmico. Nesta linha, este trabalho foi desenvolvido através de abordagem experimental e teórica, sendo a última subdividida em numérica por CFD e analítica. A abordagem experimental contou com a construção de uma bancada para medida de temperatura e radiação, em um coletor de 24 tubos evacuados acoplados em um...

  5. Análise da influência de diferentes estratégias de arrefecimento no desempenho e durabilidade de inversores de sistemas fotovoltaicos conectados à rede

    Perin, Aryston Luiz
    Inversores de sistemas fotovoltaicos são equipamentos de eletrônica de potência que fornecem energia elétrica em corrente alternada (CA) a partir de uma fonte de energia elétrica em corrente contínua (CC), no caso, os módulos fotovoltaicos. Estes inversores quando em operação aumentam sua temperatura. Este aumento de temperatura é indesejável, porém é inerente ao seu funcionamento. Equipamentos eletrônicos possuem um limite seguro de temperatura de operação, acima do qual podem ocorrer instabilidades de operação, redução da vida útil ou até mesmo falha drástica. O conhecimento da eficiência de conversão elétrica e das perdas responsáveis pelo aquecimento é importante para o adequado...

  6. Estudo do desgaste abrasivo e propriedades mecânicas de um aço Hardox 500 soldado por MAG convencional

    Pontel, Henrique Ferreira
    Os aços Hardox possuem microestrutura de martensita revenida e são caracterizados pelas elevadas dureza e resistência à tração, sendo empregados em situações que requerem alta resistência ao desgaste. Entretanto, os processos de soldagem alteram significativamente a sua microestrutura e propriedades. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar a resistência ao desgaste de juntas soldadas de um aço Hardox 500 produzidas através do processo MAG convencional e, juntamente, com o Hardox sem soldagem (metal base), para comparação. A soldagem ocorreu utilizando dois consumíveis, um recomendado pela empresa fabricante do aço, o AWS ER80S-G, e outro de maior resistência mecânica, o consumível...

  7. Design Construtal aplicado a escoamentos de fluidos viscoplásticos sobre dutos de seção elíptica

    Hermany, Lober
    O presente trabalho destina-se ao estudo numérico da geometria de tubos de seção elíptica que facilite a transferência de calor adimensional e diminua a queda de pressão adimensional (Δ ̃) sofrida pelo escoamento. O método aplicado é o Design Construtal, que visa determinar a geometria que apresentará a menor resistência ao escoamento, ou seja, busca-se determinar a razão de aspecto da elipse ( = ⁄) que favorece a transferência de calor e diminui a queda de pressão do escoamento. O fluido empregado neste estudo apresenta características de viscoplasticidade. A relação entre a tensão cisalhante e a taxa de deformação obedece...

  8. Estudo numérico da influência da geometria sobre resfriamento de corpos aletados geradores de calor utilizando Design Construtal

    Dalpiaz, Felipe Lewgoy
    A presente dissertação desenvolve um estudo numérico em duas direções espaciais com o objetivo de encontrar a configuração de geometrias acopladas a aletas de alta condutividade térmica em forma de “T” que resultam na menor resistência ao fluxo de calor utilizando o método Design Construtal. Como restrição as áreas de ambos os componentes, o corpo sólido onde há geração de calor e a aleta, são mantidas constantes. A equação diferencial da difusão do calor bidimensional, em regime permanente e propriedades constantes, com as condições de contorno, foram solucionadas pelo método dos elementos finitos utilizando o programa MATLAB ®, mais precisamente...

  9. Estudo numérico da maximização da densidade de transferência de calor do escoamento laminar sobre cilindros de seção transversal elíptica utilizando o método Design Construtal

    Razera, Andre Luis
    Este trabalho tem como propósito investigar através do método Design Construtal a influência do espaçamento (S0) entre cilindros de seção transversal elíptica na maximização da densidade de transferência de calor em um escoamento externo sob efeito de convecção forçada. A razão de aspecto (r) entre os eixos vertical e horizontal dos cilindros elípticos também é um parâmetro avaliado. O estudo proposto é assumido bidimensional, incompressível, laminar e permanente. O regime de escoamento é dirigido por uma diferença de pressão ΔP, que se mantém através do domínio e é governada pelo número de Bejan (Be). Foram avaliados escoamentos com quatro diferentes...

  10. Estudo numérico de placas finas de aço com perfuração, submetidas à flambagem elástica e elasto-plástica, aplicando-se o método Design Construtal

    Helbig, Daniel
    Elementos estruturais como as placas finas fazem parte de um grande número de aplicações nas mais diversas áreas da engenharia e são de grande importância para a engenharia naval e aeronáutica, na construção de cascos de embarcações e estruturas offshore, e na construção de fuselagens de aviões. Por constituírem-se em um elemento estrutural esbelto, estão sujeitas a um comportamento mecânico diferenciado denominado de flambagem, proveniente de um carregamento de compressão uniaxial. O fenômeno da flambagem pode ser dividido em flambagem elástica e elasto-plástica, sendo dependente de aspectos dimensionais, construtivos e/ou operacionais. A inclusão de perfurações em placas provoca uma redistribuição...

  11. Projeto construtal de complexos caminhos condutivos para o arrefecimento de corpos submetidos à geração de calor

    Beckel, Cassia Cris
    Problemas de resfriamento de circuitos, presentes nas indústrias de eletrônicos e miniaturizados, têm sido amplamente estudados com o propósito de desenvolver mecanismos capazes de reduzirem a taxa de falha nos equipamentos devido às altas temperaturas. O presente trabalho utiliza o método Design Construtal associado com algoritmos de otimização, busca exaustiva e algoritmo genético, para realizar o estudo numérico de corpos sólidos com geração de calor uniforme onde são inseridos caminhos altamente condutivos em forma de “Y”, “Y-Y”, duplo “Y-Y” e “T”. O objetivo principal das otimizações realizadas consiste em minimizar a resistência ao fluxo de calor, quando as áreas ocupadas...

  12. Otimização geométrica de cavidades e caminhos de alta condutividade empregando Design Construtal e algoritmos genéticos

    Estrada, Emanuel da Silva Diaz
    No presente trabalho propõe-se empregar algoritmos genéticos em associação com o design construtal para a otimização de geometrias em problemas de transferência de calor. O objetivo principal de todos os estudos deste trabalho é minimizar a máxima temperatura que ocorre no domínio computacional. Investigou-se, inicialmente, uma cavidade isotérmica em forma de Y inserida em um sólido retangular com geração de calor uniforme a uma taxa volumétrica constante, onde foi feita uma comparação e validação do algoritmo genético frente à busca exaustiva para poucos graus de liberdade. Após, foi feita uma otimização usando somente algoritmos genéticos considerando todos os quatro graus...

  13. Aplicação do método Design Construtal na avaliação numérica da potência hidropneumática de um dispositivo coluna de água oscilante com região de transição trapezoidal ou semicircular e estudo da influência da turbina no formato elíptico

    Lima, Yuri Theodoro Barbosa de
    A conversão da energia das ondas dos oceanos em energia elétrica é uma alternativa para o problema da falta de combustíveis fósseis. Uma das possibilidades de aproveitamento é através de dispositivos cujo princípio de funcionamento é o de Coluna de Água Oscilante (CAO). No presente trabalho o objetivo é, através da modelagem computacional e do emprego do Design Construtal, maximizar a potência hidropneumática de um dispositivo conversor de energia das ondas do mar do tipo CAO. São analisados diferentes eixos da restrição física, no formato elíptico, que representa a turbina, e duas formas geométricas na região de transição entre a...

  14. Teoria Construtal e desempenho térmico de Trocadores de Calor Solo-Ar

    Brum, Ruth da Silva
    Trocadores de Calor Solo-Ar (TCSA) são dispositivos usados para melhorar o condicionamento térmico de ambientes construídos. Eles funcionam através da ventilação do ar por um ou mais dutos enterrados, utilizando o solo como fonte ou sumidouro de calor. Em virtude da defasagem entre as temperaturas do ar e das camadas superficiais da Terra, é possível resfriar o ar no verão e aquecê-lo no inverno. Seus princípios de operação baseiam-se na mecânica dos fluidos e transferência de calor, áreas onde a teoria Construtal tem sido usada para melhorar o desempenho, ou reduzir imperfeições, de vários sistemas térmicos, após uma estratégica análise...

  15. Estudo do comportamento das vibrações em fresamento frontal do aço inoxidável AISI 316 utilizando transformada de Wavelet

    Sória, Bruno Santana
    O fresamento do aço inoxidável austenítico é um processo importante para a produção de peças em que se deseja alta resistência mecânica e à corrosão. No entanto, a usinagem desse material representa um desafio por suas características adversas ao corte. A alta taxa de encruamento e a alta dureza relativa fazem-no resistente ao corte, podendo gerar vibrações em diferentes faixas de frequência. Uma técnica importante ao processamento de sinais de vibração é a Transformada de Wavelet que permite analisar diferentes frequências do sinal através da subdivisão em aproximações e detalhamentos. Neste trabalho analisaram-se vibrações em alta e baixa frequência geradas...

  16. A equação de transferência radiativa condutiva em geometria cilíndrica para o problema do escape do lançamento de foguetes

    Ladeia, Cibele Aparecida
    Nesta contribuição apresentamos uma solução para a equação de transferência radiativa condutiva em geometria cilíndrica. Esta solução é aplicada para simular a radiação e campo de temperatura juntamente com o transporte de energia radiativa e condutiva proveniente do escape liberado em lançamentos de foguetes. Para este fim, discutimos uma abordagem semianalítica reduzindo a equação original, que é contínua nas variáveis angulares, numa equação semelhante ao problema SN da transferência radiativa condutiva. A solução é construída usando um método de composição por transformada de Laplace e o método da decomposição de Adomian. O esquema recursivo ´e apresentado para o sistema de...

  17. Aplicação do modelo da soma-ponderada-de-gases-cinza na simulação da transferência radiativa em chamas difusivas laminares de metano diluído com CO2 e N2

    Rodrigues, Luís Gustavo Pires
    Simulações acopladas do escoamento reativo e dos processos de transferência de calor para o estudo de chamas são problemas dispendiosos computacionalmente. A transferência de calor por radiação em processos de combustão, devido às elevadas temperaturas, é o processo de troca energética dominante. Ainda, o comportamento altamente irregular do coeficiente de absorção com o comprimento de onda se constitui em uma dificuldade adicional na modelagem da transferência radiativa em meios participantes. Para contornar essa dificuldade modelos espectrais foram desenvolvidos com o objetivo de simular o comportamento de um gás real. Dentre esses modelos destacam-se o gás cinza (GG: Gray Gas), o...

  18. Otimização do risco de estruturas redundantes considerando os efeitos das não linearidades e múltiplos modos de falha

    Esposito, Adelano
    O desenvolvimento de métodos que permitam reproduzir numericamente o comportamento el de sistemas estruturais reais tem desa ado cientistas e pesquisadores a abordarem questões que vão além das condições de integridade do sistema. Neste sentido, uma série de novos parâmetros devem ser considerados durante um processo de otimização estrutural, zelando pela con abilidade em níveis aceitáveis enquanto que os custos esperados de falhas sejam minimizados. Aparentemente, os objetivos segurança e economia competem entre si, nesse contexto, a otimização do risco estrutural surge como uma formulação que permite equacionar este problema através do chamado custo esperado total. Nesta Tese, apresenta-se o...

  19. Aplicação de técnicas de usinagem anbientalmente amigáveis no processo de torneamento radial do aço SAE 1045

    Espindola, Elias Samuel Cristo
    O torneamento radial é um processo de usinagem usado na indústria metal mecânica para o corte de peças, abertura de canais ou faceamento. Esta pode ser considerada uma operação crítica devido à forma geométrica da ferramenta e aos movimentos de corte. Isto gera a necessidade de aplicação de fluidos de corte, normalmente em abundância, na região de corte. Considerando como funções destes fluidos o arrefecimento, a lubrificação e a expulsão do cavaco, sua aplicação durante essa operação é de suma importância. Várias pesquisas visam restringir o uso de tais fluidos, seja por critérios econômicos, ambientais ou sanitários. Neste contexto, o...

  20. Robôs modulares baseados em agentes mecatrônicos

    Cukla, Anselmo Rafael
    Nas linhas de montagens industriais, a fim de atender os requisitos de mercado e de ciclo de vida dos produtos, os requisitos de manufatura e as novas tecnologias presentes nos equipamentos indicam a necessidade de reconfiguração e reprogramação do fluxo de processos de forma cada vez mais frequente. Atualmente, uma das opções para implantar um sistema de manufatura flexível, capaz de reagir às mudanças que ocorrem no processo de fabricação, consiste na utilização de tecnologias que forneçam maior flexibilidade, capacidade de reutilização e menor custo. Neste contexto, os robôs baseados em módulos mecatrônicos podem ser uma alternativa em relação aos...

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