[pt] Este trabalho apresenta a modelagem e a simulação de um dinamômetro para motores elétricos empregados nos veículos terrestres em escala, e a especificação dos principais componentes, mecânicos e eletrônicos, necessários para a constrição de um dinamômetro do tipo Flywheel. Todos os componentes que compõe um dinamômetro foram modelados matematicamente e simulados individualmente, para posterior simulação do conjunto nas condições de operação dos motores elétricos aplicados em veículos rádio-controlados. Estas simulações, que visam validar os modelos, como o monitoramento das principais variáveis de cada componente do sistema, foram empregados motores cujos parâmetros e desempenho eram conhecidos. Foi desenvolvido ainda um programa em LabView para ler e tratar dos dados gerados na simulação, a fim de manipular e exibir o desempenho dos motores em testes. / [en] The present work shows the modeling and simulation of a dynamometer for electrical Motors applied in scale vehicles and the specifications of the mair, mechanical and eletronic components needed to build a Flywheel type dynamometer. Every component was mathematically modeled and individualy simulated for futher simulation of the whole system used in a radio-controled vehicle with electrical motors in normal operational conditions. This simulations were performed to validate the models with variables monitored and motors with known parameters and performance were used. In addition, a LabWiew program was developed to read, analyse and display the tested motors performance data.

[pt] Este trabalho tem por objetivo a modelagem do comportamento dinâmico do motor de CC shunt, através da metodologia dos grafos de ligação. Primeiro será feito um levantamento de todos os parâmetros mecânicos, elétricos e magnéticos da máquina. O segundo passo será a obtenção de um grafo de ligação do motor e de suas respectivas equações de estado representativas. Através destas equações e dos parâmetros obtidos em laboratório será montado um modelo de simulação computacional pelo Matlab para verificação do comportamento da máquina desde a partida até o regime permanente, comprovando a veracidade do modelo. / [en] This work has the goal of modeling the dynamic behavior of a CC shunt motor, through the methodology of bond graphs. First all the mechanical, eletrical and magnetic parameters of the machine are measured. The second step will be the development of the motor bond graph and of its respective state equations. Using these equations and the measured parameters a Matlab simulation is set up to verify the transient behavior of yhe machine, checking the truthfulness of the model.

[pt] A corrosão é a patologia mais recorrente no concreto armado, responsável por custos elevados na recuperação das estruturas afetadas. Além dos custos diretos como os materiais utilizados na recuperação, a mão de obra especializada, substituição de peças ou equipamentos afetados, existem os custos indiretos como a paralização da utilização da estrutura, mobilização de moradores em caso de edificações residenciais, perda de produção em caso de edificação industriais, entre outros. Encontrar e apresentar meios para o combate e a prevenção da corrosão é de extrema importância. A proteção catódica tem se apresentado nas últimas décadas como uma forma eficaz de combate a corrosão, não só paralisando o processo corrosivo totalmente, mas também prevenindo o surgimento de novos pontos. Seu uso vem sendo aplicado cada vez mais em estruturas de concreto armado, como pontes, cais, edifícios industriais e residenciais e túneis. Diversos materiais vêm sendo testados e aprovados, possibilitando a flexibilização e a adaptação do melhor sistema para cada estrutura. Relatos de casos com uso da proteção catódica tem mostrado a sua eficácia mesmo depois de anos de instalação. Essa dissertação apresenta a proteção catódica, seus sistemas de uso, casos em que foi instalada, um experimento com proteção catódica por corrente impressa para a restauração de uma ferramenta de aço, além de um modelo computacional desenvolvido para o dimensionamento de anodos galvânicos para estruturas de concreto armado. / [en] Corrosion is the most recurrent pathology in reinforced concrete, responsible for high costs in the recovery of affected structures. In addition to direct costs such as materials used in the recovery, specialized labor, replacement of affected parts or equipment, there are indirect costs such as the interruption of use of the structure, mobilization of residents in case of residential buildings, loss of production in case of industrial buildings, among others. Finding and introducing means to combat and prevent corrosion is extremely important. Cathodic protection has been presented in the last decades as an effective way to combat the corrosion, as it not only paralyzes the corrosive process completely, but also preventing the combat to new points. Its use has been increasingly applied in structures such as bridges, industrial and residential buildings, and tunnels. Various materials have been tested and approved, adaptation system for flexibility and adaptation to better each structure. Case reports with the use of cathodic protection have had attention even after years of installation. This dissertation presents cathodic protection, its systems of use, cases in which it was installed, an experiment with cathodic protection by impressed current for the restoration of a steel tool, as well as a computational model developed for the design of galvanic anodes for reinforced concrete structures.

[pt] O para-raios é o principal equipamento de proteção dos transformadores e linhas de transmissão de energia, que estão presentes em todo território nacional, protegendo-os de descargas atmosféricas e sobretensão, evitando grandes perdas de equipamentos e um custo relativamente alto para as concessionárias de energia. O para-raios precisa obter conformidade e certificação em relação à qualidade do material e a suas características de proteção, e um dos ensaios de verificação de desempenho baseia-se na resposta ao impulso de corrente. Contudo, para a realização destes ensaios de desempenho é necessário que haja um sistema de medição acreditado, apto a realizá-los com precisão e rastreabilidade aos padrões de transdutores, ou seja, com níveis de incerteza dentro dos limites aceitáveis, segundo a norma IEC 62475:2010. O Inmetro, que é o Instituto Nacional de Metrologia do Brasil, ainda não possui um Sistema de Medição de Referência (SMR) que possa ser empregado na fiscalização e acreditação de laboratórios que venham a exercer a função de Sistema de Medição Aprovado (SMA), levando a rastreabilidade e conformidade aos padrões de transdutores de corrente elétrica, de modo a produzir equipamentos com confiabilidade e segurança. Assim, essa dissertação faz um levantamento dos níveis de rastreabilidade e um estudo normativo e estrutural de ensaios de impulso de corrente, à luz da norma IEC 62475:2010. / [en] The surge arrester is the main protection equipment of the power transformers and power transmission lines, which are present throughout the country, protecting them from lightnings and overvoltage, avoiding large equipment failures and a relatively high cost for the power companies. The arrester must obtain conformity and certification regarding the quality of the material and its safety features, and one of the performance verification tests is based on the response to current impulses. However, to realize these performance tests it is necessary to have a measurement system accredited to perform this type of test, with accuracy and traceability of the standard transducers, that is, uncertainty levels within acceptable limits according to IEC 62475:2010. The Brazilian National Institute of Metrology ( INMETRO) does not have a Reference Measuring System (RMS) that can be used in the inspection and accreditation of laboratories that will perform as a Approved Measuring System, giving traceability and conformity to the electrical current transducers standards (Shunts or CTs), so as to produce reliable and safe equipments. Thus, this dissertation surveys the traceability levels and the normative and structural landscape regadring current impulse tests based on IEC 62475:2010.

[pt] Metrologia e qualidade estão intimamente relacionadas e constituem-se em poderoso instrumento de transformação da infraestrutura tecnológica de países e organizações. O avanço do desenvolvimento científico e tecnológico está fortemente embasado no avanço da metrologia. O Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade industrial (INMETRO) é o órgão máximo responsável pela conservação e manutenção das unidades de base e derivadas do Sistema Internacional de Unidades (SI) no país. A grandeza tensão em corrente contínua, até 1 kV, está disponível e rastreada a padrões nacionais na Rede Brasileira de Calibração (RBC). Contudo, para tensões maiores que 1 kV, pois ainda carece de laboratórios acreditados pelo INMETRO para prestar serviços para a indústria de equipamentos elétricos em Alta Tensão em Corrente Contínua (HVDC). Deve-se considerar, ainda, que novos investimentos na geração e transmissão em larga escala de energia mobilizam a indústria e geram demanda para ensaios em novos equipamentos que serão instalados. Para realizar esses ensaios, de forma a garantir exatidão, confiabilidade e rastreabilidade, é necessária uma estrutura metrológica em Alta Tensão, ou seja, é preciso criar padrões e incentivar a acreditação de laboratórios. Nesse sentido o objetivo desta dissertação foi à construção de um protótipo de Divisor para Alta Tensão (DVAT) do tipo resistivo de alta impedância, para medição da grandeza tensão em corrente contínua acima de 1 kV. O padrão foi construído para ser utilizado na faixa de 1 kV a 50 kV e será calibrado em baixa tensão rastreado à RBC. Em alta tensão será o elo na cadeia de rastreabilidade entre o padrão do INMETRO e os divisores dos laboratórios industriais e também na calibração de padrões de trabalho para HVDC na faixa de 1 kV a 250 kV. / [en] Metrology and quality are closely related and constitute a powerful tool for transforming the technological infrastructure of countries and organizations. The advancement of scientific and technological development is strongly grounded in the advancement of metrology. The National Institute of Metrology, Standardization and Industrial Quality (INMETRO) is the highest organism responsible by the conservation and maintenance of base and derived units of the International System of Units (SI) in the country. The quantity voltage, up to 1 kV, is traced to national standards in the Brazilian Calibration Network (RBC), but for voltages above 1 kV there is no laboratory in the country accredited by INMETRO to provide services for the electrical equipment industry in HVDC. It should also be considered that new investments in generation and transmission of large scale energy mobilize the industry and generates demand for testing of new equipment. To perform these tests, so as to ensure reliability, accuracy and traceability, a metrology structure is needed in high voltage, so it is necessary to create standards and encourage the accreditation of laboratories. In this sense the main purpose of this dissertation was to build a prototype for a standard High Voltage Divider (DVAT) of the high impedance resistive type for measuring the quantity voltage above 1 kV. The standard was designed for use in the range of 1kV to 50 kV and will be calibrated in low voltages and traceable to the RBC. In the high voltage range, it will be the link in the chain of traceability between INMETRO standards and the dividers of industrial laboratories, and also to calibrate other working standards for HVDC, especially in the range of 1 kV to 250 kV.

[pt] A presente dissertação, a partir da análise exegética de Nm 18,1-7, estuda as funções e os serviços cultuais desempenhados pelos sacerdotes e levitas, particularmente os coatitas. Tendo em vista que, nas últimas quatro décadas, não há muitos trabalhos desenvolvidos sobre o livro de Números, em particular sobre Nm 18,1-7, acredita-se que a presente pesquisa traz uma modesta contribuição. Fazer a análise exegética do texto, foi o principal objetivo, permitindo investigar o papel de Aarão e de seus filhos (sacerdotes) no exercício de suas funções na Tenda da Reunião, sendo auxiliados pelos levitas, a fim de preservar a santidade da comunidade de Israel e assim, evitar a morte de seus membros. Com isso, percebe-se que Nm 18,1-7 confirma a importância da corrente sacerdotal na redação final do livro de Números. Apesar de conter materiais não sacerdotais, esse livro realça e atesta a atuação fundamental dos sacerdotes e dos levitas em favor de Israel. O método histórico-crítico foi utilizado como ferramenta indispensável, para se chegar a uma compreensão mais profunda e aprimorada de Nm 18,1-7. Observa-se que a seção possui uma introdução e sete subseções, que formam um quiasmo, dado corroborado pelos elementos sintáticos e semânticos que a compõem. Aarão é personagem central e destinatário direto da palavra de YHWH. Ao se classificar Nm 18,1-7 como torá sacerdotal, atesta-se a sacralidade do culto e do serviço dos sacerdotes e levitas, pelos quais Israel pode ser preservado de conflitos e de sofrer danos mortais (cf. Nm 16–17). / [en] The present dissertation, based on an exegetical analysis of Nm 18,1-7, studies the functions and cultic services performed by the priests and Levites, particularly the Kohathites. Given that, over the past four decades, there has not been much work on the book of Numbers, in particular on Nm 18,1-7, it is believed that this research makes a modest contribution. An exegetical analysis of the text was the main objective, investigating the role of Aaron and his sons (priests) in the exercise of their functions in the Tent of Meeting, being assisted by the Levites, in order to preserve the holiness of the community of Israel thereby preventing the death of its members. Hence, it is clear that Nm 18,1-7 confirms the importance of the priestly current in the final writing of the book of Numbers. Despite of containing non-priestly materials, this book highlights and attests to the fundamental role of priests and Levites in favor of Israel. The historical-critical method was used as an indispensable tool to reach a deeper and better understanding of Nm 18,1-7. It is observed that the section has an introduction and seven subsections, which form a chiasm, corroborated by the syntactic and semantic elements that compose it. Aaron is the central character and direct recipient of YHWH s word. By classifying Nm 18,1-7 as a priestly torah, one attests to the sacredness of the worship and of the service of priests and Levites, whereby Israel can be preserved from conflict and mortal damage (cf. Nm 16–17).

[pt] Um dos casos clínicos mais frequentes na sociedade moderna envolve a localização e extração de projéteis de armas de fogo, que normalmente são feitos de chumbo, um material não ferromagnético. O desenvolvimento de uma técnica que possibilite a localização precisa destes auxiliará o procedimento de remoção cirúrgica, tendo vasta relevância e impactando diretamente no aumento da taxa de sobrevivência de pessoas feridas. Dessa forma, esta dissertação apresenta e discute duas novas abordagens baseadas em técnicas de inteligência computacional, objetivando a localização de projéteis de armas de fogo inseridos no corpo humano, a partir do processamento da informação contida em mapas de campo magnético. Em ambas as abordagens analisadas modela-se o projétil como uma esfera de raio a, localizado em um espaço de busca contido em um plano xy, o qual está situado a uma distância h do sensor no eixo z. As técnicas de localização requerem a geração de um campo magnético primário alternado por meio de um solenoide, o qual incide sobre o espaço de busca. Caso exista um projétil de arma de fogo nesta região, serão induzidas correntes parasitas no projétil, as quais, por sua vez, produzirão um campo magnético secundário, que pode ser medido por um sensor de alta sensibilidade localizado na extremidade do solenoide. Na primeira abordagem analisada, as posições x e y do projétil são determinadas por um algoritmo de janelamento que considera valores máximos e médios pertencentes aos mapas de campo magnético secundário. A determinação da distância h entre a esfera e o sensor foi obtida por meio de uma rede neural, e o raio da esfera a é estimado por um algoritmo genético. Na segunda abordagem, as quatro variáveis de interesse (x, y, h e a) são inferidas diretamente por um algoritmo genético. Os resultados obtidos são avaliados e comparados. / [en] In modern society, one of the most frequent clinical cases involves location and extraction of firearms projectiles, usually made of lead, a non-ferromagnetic material. The development of a technique that allows the precise location of these projectiles will aid their surgical removal, which has a great relevance because it contributes directly to the increase of the survival rate of wounded patients. Thus, this dissertation presents and discusses two new approaches based on computational intelligence techniques, aiming at locating firearm projectiles inserted into the human body, by processing the information contained in magnetic field maps. On both approaches, the projectile is modeled by a sphere with radius a, located on a search space contained in a xy plane that is situated at a distance h from the sensor, along the z axis. The proposed location techniques require the generation of a primary alternating magnetic field by means of a solenoid, which aims at inducing eddy currents in a firearm projectile contained in the search space. In turn, these currents will produce a secondary magnetic field, which can be measured by a high-sensitivity sensor located at the bottom of the solenoid. In the first developed technique, the x and y positions of the projectile were estimated by a windowing algorithm that takes into account maximum and mean values contained on the secondary magnetic field maps. In turn, the distance h between the sphere and the sensor is inferred by a neural network, and the radius of the sphere a is estimated by a genetic algorithm. In the second technique, the four variables of interest (x, y, h and a) are inferred directly by a genetic algorithm. The results obtained are evaluated and compared.

[pt] Apesar de seus muitos benefícios, uma das poucas desvantagens da tecnologia do semicondutor é a vulnerabilidade dos dispositivos de estado sólido à temperatura, sobretensões e sobre correntes. Mesmo os pulsos de tensão de energia muito baixos, podem produzir interferências e danos, às vezes com conseqüências de grande envergadura. Assim, enquanto a eletrônica é utilizada em mais e mais aplicações, a temperatura, a proteção contra sobretensão e a supressão de transientes transformam-se em fatores de suma importância para o desenvolvimento de um projeto. Os varistores provaram ser excelentes dispositivos protetores por causa da sua flexibilidade da aplicação e elevada confiabilidade. Os varistores do óxido do zinco (ZnO) são dispositivos eletrônicos de última geração, desenvolvidos para promover a proteção de circuitos elétricos contra a sobretensão, causada pelas descargas elétricas atmosféricas, tensões induzidas e manobras elétricas, e ideal para limitar a corrente de pico, bem como para absorver energia. O objetivo deste trabalho é propor uma metodologia para avaliação metrológica de varistores de óxido de zinco de média tensão, visando garantir o atendimento dos requisitos metrológicos para a proteção de circuitos elétricos, eletrônicos e de telecomunicações contra a sobretensão e supressão de transientes elétricos. Propõe-se ainda determinar a incerteza de medição dos parâmetros temperatura, tensão, corrente e resistência ôhmica de amostras comerciais de varistores de óxido de zinco. / [en] Despite its many benefits, one of the few disadvantages of semiconductor technology is the vulnerability of solid state devices to undesired increase in temperature, voltage and current . Even low voltage pulses can produce interference and damages with several consequences. Thus, as electronics are used in more and more applications, temperature, protection against surge and transient suppression are becoming factors of decisive importance in projects. Varistors have proven to be excellent protective devices due to their flexibility in applications and heightened trustworthiness. The zinc oxide varistors (ZnO) are state of the art electronic devices of last generation, developed to promote the protection of electric circuits against overvoltage, caused by atmospheric electric discharges, induced voltages and electric maneuvers, and suited to limit peak current, as well as absorbing energy. The purpose of this work is to propose a methodology for experimental characterization of zinc oxide varistors of average voltage, with the purpose of guarantee the attendance of the metrological requirements for protection of electric, electronic and telecommunication circuits against transient surges and suppression of electric transients. Uncertainty of measurement of the parameters temperature, voltage, current and ohmic resistance on commercial samples of zinc oxide varistors are also determined.

[pt] Projéteis de chumbo (não-ferromagnéticos) são corpos estranhos comuns na prática médica. Métodos convencionais de localização utilizam radiações ionizantes, impondo riscos à saúde e procedimentos que duram várias horas e tipicamente terminam malsucedidos. Mapas de campos magnéticos obtidos não-invasivamente e inocuamente com SQUIDs beneficiam a localização de agulhas metálicas ferromagnéticas, reduzindo o tempo de remoção bem-sucedida de 6 horas para 10 minutos. SQUIDs são os magnetômetros mais sensíveis, entretanto requerem temperaturas criogênicas, levando a altos custos e baixa portabilidade que impedem a difusão do uso clínico. O objetivo é desenvolver um dispositivo para localizar corpos estranhos metálicos não-ferromagnéticos visando remoção cirúrgica, respeitando requerimentos de projeto: alta sensibilidade, inocuidade, não-invasividade, baixo custo, segurança, portabilidade, facilidade de uso e operação em temperatura ambiente. Sensores GMR e GMI são considerados alternativas mais adequadas. Modelos teóricos de eletrodinâmica clássica aplicados às correntes parasitas servem como base. Dois sistemas eletrônicos são desenvolvidos em configuração gradiométrica para remover interferência ambiente, usando elementos sensores GMR e GMI disponíveis comercialmente. O desempenho é obtido com resultados de simulações, provando a capacidade de detecção de níveis esperados de densidade de fluxo magnético para certos raios de projéteis e distâncias. O Sistema GMI é mais qualificado, sua mais alta sensibilidade e melhor resolução favorecem maiores faixas de medição, inocuidade, segurança e facilidade de uso. Os resultados demonstram a viabilidade dos elementos sensores GMI nessa aplicação. Os benefícios de baixo custo, maior portabilidade e segurança facilitam a utilização clínica de técnicas de localização para corpos estranhos metálicos não-ferromagnéticos mais inócuas e efetivas. / [en] Lead projectiles (non-ferromagnetic) are common foreign bodies in the medical practice. Conventional means of location use ionizing radiation, pose health risks and lead to procedures that last several hours, typically ending unsuccessfully. Magnetic field maps obtained non-invasively and innocuously with SQUIDs benefit the location of ferromagnetic metallic needles, reducing the time of successful removal from 6 hours to 10 minutes. SQUIDs are currently the most sensitive magnetometers, however require cryogenic temperatures, leading to high cost and low portability which prevent widespread clinical use. The objective is to design a device for locating non-ferromagnetic metallic foreign bodies for surgical removal, respecting project requirements of: high sensitivity, innocuousness, non-invasiveness, low cost, safety, portability, ease of use and room temperature operation. GMR and GMI sensors are considered as more suitable alternatives. Classical electrodynamics theoretical models applied to eddy currents induction serve as framework. Two electronic location systems are developed in gradiometric configuration to remove environmental interference, using commercially available GMR and GMI sensor elements. System performance is obtained from simulation results, demonstrating the capability of detecting the magnetic flux density levels expected under certain projectile radii and distances. The GMI system is more qualified, as its higher sensitivity and improved resolution favors larger measurement ranges, innocuousness, safety and ease of use. The results prove the viability of using GMI sensor elements in this application. The benefits of lower cost, higher portability and safety facilitate the clinical use of more innocuous and effective location techniques for non-ferromagnetic metallic foreign bodies.

[pt] A geometria quântica na física da matéria condensada nos permite entender várias propriedades geométricas dos estados da zona de Brillouin, como a curvatura de Berry e a métrica quântica. Especialmente em relação a esta última, foram observados estudos que mostram sua relação com a supercondutividade. Motivados por estas investigações, esta dissertação visa investigar as propriedades geométricas quânticas de supercondutores singletos, como os tipos s-wave e d-wave, e identificar sua relação com várias respostas eletromagnéticas. Começamos mostrando a descrição desses supercondutores através da teoria do campo médio, posteriormente analisando sua métrica quântica, que é definida pela sobreposição de dois estados de quasihole em momentos ligeiramente diferentes. Subsequentemente, estudamos o número de fidelidade, que é definido como a integração de momento da métrica quântica e representa a distância média entre estados de quasihole vizinhos. Além disso, expressamos esse número de fidelidade como um marcador de fidelidade definido localmente em cada sítio da rede, o que nos permite observar o efeito de impurezas não magnéticas nesse marcador. Para supercondutores de tipo s-wave, mostramos que respostas eletromagnéticas como a absorção no infravermelho estão relacionadas à métrica quântica, enquanto, por outro lado, a corrente paramagnética e a função dielétrica estão relacionadas ao número de fidelidade, que por sua vez é determinado pelo comprimento de coerência. Por outro lado, para supercondutores de tipo d-wave, observamos que sua métrica quântica mostra um comportamento singular e que seu número de fidelidade diverge. O resultado mais relevante desta dissertação é que descobrimos que supercondutores singletos, descritos pela teoria do campo médio BCS, exibem uma métrica quântica não trivial, e que para supercondutores de tipo s-wave as respostas eletromagnéticas mencionadas estão diretamente relacionadas à geometria quântica, o que não havia sido encontrado anteriormente. / [en] Quantum geometry in condensed matter physics allows us to understand various geometric properties of the Brillouin zone states, such as the Berry curvature and the quantum metric. Especially in relation to the latter, studies have been observed that show its relationship with superconductivity. Motivated by these investigations, this dissertation aims to investigate the quantum geometric properties of singlet superconductors, such as s-wave and d-wave types, and identify their relation to various electromagnetic responses. We begin by showing the description of these superconductors through mean field theory, subsequently analyzing their quantum metric, which is defined by the overlap of two quasihole states at slightly different momenta. Subsequently, we study the fidelity number, which is defined as the momentum integration of the quantum metric and represents the average distance between neighboring quasihole states. Furthermore, we express this fidelity number as a fidelity marker defined locally at each lattice site, which allows us to observe the effect of non-magnetic impurities on this marker. For s-wave superconductors, we show that electromagnetic responses such as infrared absorption are related to the quantum metric, while on the other hand, the paramagnetic current and the dielectric function are related to the fidelity number, which in turn is determined by the coherence length. On the other hand, for d-wave super-conductors, we observe that their quantum metric shows a singular behavior and that their fidelity number diverges. The most relevant result of this dissertation is that we have discovered that singlet superconductors, described by the BCS mean field theory, exhibit a nontrivial quantum metric, and that for s-wave superconductors the aforementioned electromagnetic responses are directly related to the quantum geometry, which has not been found previous.