Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2017. / Submitted by Priscilla Sousa (priscillasousa@bce.unb.br) on 2017-10-06T14:44:17Z No. of bitstreams: 1 2017_AlencarCaldeiraCamposJúnior.pdf: 7370985 bytes, checksum: dda58dedd332ee584f61e054668dea1a (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana (raquelviana@bce.unb.br) on 2017-10-09T10:55:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2017_AlencarCaldeiraCamposJúnior.pdf: 7370985 bytes, checksum: dda58dedd332ee584f61e054668dea1a (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-09T10:55:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2017_AlencarCaldeiraCamposJúnior.pdf: 7370985 bytes, checksum: dda58dedd332ee584f61e054668dea1a (MD5) Previous issue date: 2017-10-09 / O presente trabalho, de cunho experimental, tem como objetivo investigar o processo de resfriamento em um componente eletrônico (célula Peltier) utilizando convecção forçada interna (tema 1), convecção forçada externa (tema 2) e convecção natural (tema 3). Para o primeiro tema, os testes foram realizados em uma célula Peltier (fonte de calor) encaixada em uma régua com e sem promotores de turbulência para velocidades variando de 3 a 15 m/s, abrangendo uma faixa de Reynolds entre 8140 e 40701. Os promotores de turbulência utilizados consistiam em arranjos de cilindros, em 6 configurações diferentes. Para o problema envolvendo convecção forçada externa foi desenvolvido um suporte possibilitando a variação do ângulo de ataque entre o componente aquecido e o escoamento de 0 a 90 graus em relação ao escoamento. Foram utilizadas as mesmas velocidades do primeiro problema. Já para o estudo de convecção natural foi utilizado o mesmo suporte da convecção forçada externa dentro de um cubo de acrílico com dimensões muito superiores as da célula Peltier. Os testes foram realizados para variação do ângulo de ataque entre 0 e 90 graus em relação a horizontal e utilizando 5 pares de tensões e correntes diferentes para alterar a temperatura da célula Peltier. A análise do processo de resfriamento para o tema 1 foi realizada da proposição de correlações Reynolds-Nusselt que representassem o efeito de novas geometrias configuracionais de promotores de turbulência. A mesma análise foi realizada para os testes do tema 2, porém com ênfase na influência do ângulo formado entre escoamento e componente aquecido nas taxas de troca de calor fluido-parede. A análise do tema 3 foi realizada através do número de Nusselt e do número de Rayleigh. Para o primeiro tema apresentamos os arranjos operacionais mais eficientes medidos do ponto de vista de maximização das taxas de troca de calor utilizando arranjos de promotores de turbulência. Para o Tema 2 foi observado que a configuração a 0 graus foi a que apresentou a maior transferência de calor para todos os números de Reynolds. Já para o tema 3 a configuração de 90 graus foi a que obteve um maior coeficiente de transferência de calor para todos os pares de tensão e corrente, e consequentemente maiores valores nos números de Nusselt. Todos os resultados obtidos são interpretados a luz de interpretações físicas baseadas na fenomenologia do escoamento e complementadas por análises de escala. / The experimental investigation presented is aimed on of the cooling process of an electronic component, represented by a Peltier cell. Such cooling is achieved via internal forced convection (first topic), external forced convection (second topic) and natural convection (third topic). Regarding the forced internal convection, measurements were made on a Peltier cell mounted on a rule with, and without, the turbulence promoters for incident flow velocities ranging from 3 to 15 m/s (8140 ≤ Re ≤ 40701). Such turbulence promoters consist in cylinders in six different arrangements. For the external forced convection an adaptive mount was employed, enabling the measurements on different attack angles between cell and flow direction ranging from 0 to 90 degrees. Same flow velocities applied to the internal convection were set to the external forced convection. Regarding the natural convection, measurements were made using the same setup employed on the external forced convection inside an acrylic cube much bigger than the Peltier cell. Natural convection investigations were conduced for different inclination angles 0 to 90 degrees on five different voltage and electric current intensities, resulting in 5 different temperatures on the Peltier cell. The cooling investigation conduced at the first topic was based on proposed Reynolds-Nusselt correlations, which represents the effect of different geometries of the turbulence promoters on the cooling process. A similar analysis was conduced on the second topic, although focused on the effect of the resultant angle on the heat transfer properties between the air and the cell. The analysis on the third topic was developed from the Nusselt and Rayleigh numbers. At the first topic, different arrangements are presented and a effectiveness evaluation is conduced, aimed on the optimization of the heat transfer properties for each arrangement. At the second topic it could be observed that the horizontal configuration resulted in a maximum heat transfer for all Reynolds numbers investigated. On the other hand, it was possible to measure a maximum heat transfer coefficient at the 90 degrees configuration, for all voltage-current intensity approached, resulting in higher Nusselt numbers measured. The obtained results are related to physical interpretations

A motivação deste trabalho foi o desenvolvimento e validação de um dispositivo para realizar os testes estabelecidos na ABNT NBR IEC 60601-1-3 nas versões publicadas de 2001[1] e 2011[2]. A finalidade dos ensaios é determinar a camada semirredutora - CSR (Half Value Layer - HVL) e a filtração com equivalência de qualidade, em mmAl, dos materiais que interceptam o feixe de raios X desde a sua emissão até o dispositivo receptor de imagem de raios X. Esta filtração inclui os materiais presentes no conjunto fonte de radiação X, formado pela cúpula de proteção radiológica com o tubo de raios X inserido, pelo sistema de colimação (filtração inerente) e pelos materiais presentes nos suportes de pacientes, como mesa e bucky mural sendo que ambos incorporam dispositivo receptor de imagem que também é avaliado. No desenvolvimento foi levada em consideração a rotina da execução do ensaio, com a finalidade de diminuir ao máximo a interação do operador com o sistema, a fim de reduzir o fator humano na execução, refletindo diretamente na incerteza de medição, na diminuição do tempo de execução e na segurança radiológica. O dispositivo desenvolvido foi validado com relação aos seguintes aspectos: a) Influência do dispositivo trocador de filtros quanto ao posicionamento e distribuição dos filtros; b) Influência da pureza dos filtros de alumínio utilizados no dispositivo, e a c) Comparação entre os ensaios realizados com dispositivo de ensaio desenvolvido com relação aos ensaios realizados com um gerador de raios X de referência. / The motivation of this work was the development and validation of a device to perform the tests established by ABNT NBR IEC 60601-1-3 versions published in 2001 [1] and 2011 [2]. The purpose of the tests is to determine the half-value layer HVL and filtration with equivalent filtration quality in mmAl, materials that intercept the X-ray beam from their emission to the X-ray image receiving device. This filtration includes all the materials present in radiation source assembly, formed by the x-ray tube housing with x-ray tube inserted, the collimator (inherent filtration) and by materials present in the patients support, as Table and wall bucky, both incorporate image receiving device which is also evaluated. In the development was taken in consideration the routine of tests execution routine, in order to reduce the operator interaction with the system and in order to reduce the human factor in the execution, reflecting directly on the measurement uncertainty, in the runtime reduction of the runtime and radiation safety. The device was validated with respect to: a) Effect of positioning and distribution of the filters in the filter changer device; b) Influence of purity of the aluminum filter used in the device, and c) Comparison tests carried out with the testing device with respect to the tests carried out with a reference X-ray generator.

A motivação deste trabalho foi o desenvolvimento e validação de um dispositivo para realizar os testes estabelecidos na ABNT NBR IEC 60601-1-3 nas versões publicadas de 2001[1] e 2011[2]. A finalidade dos ensaios é determinar a camada semirredutora - CSR (Half Value Layer - HVL) e a filtração com equivalência de qualidade, em mmAl, dos materiais que interceptam o feixe de raios X desde a sua emissão até o dispositivo receptor de imagem de raios X. Esta filtração inclui os materiais presentes no conjunto fonte de radiação X, formado pela cúpula de proteção radiológica com o tubo de raios X inserido, pelo sistema de colimação (filtração inerente) e pelos materiais presentes nos suportes de pacientes, como mesa e bucky mural sendo que ambos incorporam dispositivo receptor de imagem que também é avaliado. No desenvolvimento foi levada em consideração a rotina da execução do ensaio, com a finalidade de diminuir ao máximo a interação do operador com o sistema, a fim de reduzir o fator humano na execução, refletindo diretamente na incerteza de medição, na diminuição do tempo de execução e na segurança radiológica. O dispositivo desenvolvido foi validado com relação aos seguintes aspectos: a) Influência do dispositivo trocador de filtros quanto ao posicionamento e distribuição dos filtros; b) Influência da pureza dos filtros de alumínio utilizados no dispositivo, e a c) Comparação entre os ensaios realizados com dispositivo de ensaio desenvolvido com relação aos ensaios realizados com um gerador de raios X de referência. / The motivation of this work was the development and validation of a device to perform the tests established by ABNT NBR IEC 60601-1-3 versions published in 2001 [1] and 2011 [2]. The purpose of the tests is to determine the half-value layer HVL and filtration with equivalent filtration quality in mmAl, materials that intercept the X-ray beam from their emission to the X-ray image receiving device. This filtration includes all the materials present in radiation source assembly, formed by the x-ray tube housing with x-ray tube inserted, the collimator (inherent filtration) and by materials present in the patients support, as Table and wall bucky, both incorporate image receiving device which is also evaluated. In the development was taken in consideration the routine of tests execution routine, in order to reduce the operator interaction with the system and in order to reduce the human factor in the execution, reflecting directly on the measurement uncertainty, in the runtime reduction of the runtime and radiation safety. The device was validated with respect to: a) Effect of positioning and distribution of the filters in the filter changer device; b) Influence of purity of the aluminum filter used in the device, and c) Comparison tests carried out with the testing device with respect to the tests carried out with a reference X-ray generator.

Componentes eletrônicos, quando empregados em veículos espaciais, estão sujeitos a condições ambientais adversas, dentre elas a contínua exposição à radiação ionizante proveniente dos ciclos solares e de origem cósmica. Os componentes genuinamente fabricados para esta finalidade são aqueles que possuem a propriedade de resistência a dose acumulada total de radiação ionizante (radiation-hardness), e são denominados rad-hard. Entretanto, uma regulamentação do governo americano dificulta a aquisição deste tipo de componente. Dessa forma, a alternativa encontrada pela comunidade espacial é a utilização de componentes de mesma funcionalidade, porém de fácil aquisição no mercado, os chamados componentes de prateleira ou COTS (Commercial-Off-The Shelf Devices for Space Applications). Para a garantia de sua durabilidade no tempo previsto para a missão espacial o componente COTS a ser empregado deve ser qualificado quanto à sua resposta e tolerância à dose de radiação ionizante acumulada no ambiente espacial. Com o observado aumento na utilização desses dispositivos, a importância de testes baseados em solo para os efeitos da dose total ionizante (TID) a fim de qualificar tais dispositivos para vôo, têm se tornado importante para a garantia da qualidade do sistema onde será empregado. As novas formas utilizando tecnologias de dimensões cada vez mais reduzidas, nas quais esses dispositivos são utilizados também realça a necessidade de testes específicos de aplicação a fim de assegurar sua operação com característica e a capacidade de atender os requisitos operacionais para atingir os objetivos da missão. Esta qualificação é realizada em testes laboratoriais em solo empregando fontes de radiação ionizante. No presente trabalho é apresentada a qualificação de um conversor DC-DC da série LM2596 de reguladores de tensão, quanto à sua tolerância aos efeitos acumulados de dose de radiação ionizante, conhecido na literatura internacional por TID (total ionizing dose). Os reguladores de tensão desta série são circuitos integrados monolíticos que fornecem todas as funções ativas para um regulador chaveado (Buck) step-down capaz de suprir uma corrente de carga de até 3A com excelente regulação de carga e de linha. O trabalho caracteriza-se por submeter o componente à exposição à radiação ionizante proveniente de uma fonte de 60Co. Os experimentos permitiram verificar o desempenho do regulador através de sua tensão de saída para cargas contínuas e cargas variadas. Aliado à literatura e publicações diversas os trabalhos consistiram na análise experimental e simulada do componente, permitindo avaliar os efeitos da radiação sobre os principais parâmetros nos blocos funcionais do dispositivo.

Submitted by JOSIANE SANTOS DE OLIVEIRA (josianeso) on 2017-11-13T12:25:17Z No. of bitstreams: 1 Jonatan Silva da Silva_.pdf: 2236357 bytes, checksum: f3eae6a5cb0b0488ccdd0eaa3d372692 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-13T12:25:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jonatan Silva da Silva_.pdf: 2236357 bytes, checksum: f3eae6a5cb0b0488ccdd0eaa3d372692 (MD5) Previous issue date: 2017-07-17 / CNPQ – Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Com o avanço da tecnologia, os circuitos eletrônicos são fabricados em tamanhos cada vez menores e com maior potência de processamento de dados. Atualmente os chips estão sendo produzidos em pequenas áreas, com mais de 1010 transistores encapsulados, o que causa aumento de calor gerado e assim elevação da temperatura de operação. A elevada temperatura é responsável pelo aumento de falhas e ocasiona a diminuição da eficiência dos mesmos. As falhas mais frequentes causadas pelo aquecimento dos circuitos integrados são o aumento do estresse mecânico nas juntas de solda, que podem quebrar ou romper contatos por fadiga térmica; incompatibilidade de expansão térmica dos diferentes materiais; a modificação do desempenho elétrico do dispositivo; o aumento de correntes de fuga, a aceleração do processo de corrosão e a ocorrência de eletro migração. Devido a isso, o presente trabalho apresenta uma análise experimental de um sistema de microcanais com escoamento de fluido monofásico, água, para a dissipação de calor e, portanto, a diminuição da temperatura de um sistema, que representa uma placa de circuito com componentes eletrônicos. Os microcanais foram desenvolvidos em uma fita adesiva e termocondutiva dupla face com uso de uma impressora de corte. O dispositivo mede 50 x 70 mm e possui 10 microcanais paralelos de seção retangular com 800 µm de largura e 400 µm de altura, resultando em um diâmetro hidráulico do canal de escoamento de 533 µm. Testes são realizados para diferentes fluxos de calor e vazões de líquido. Os resultados demonstraram que houve diminuição das temperaturas da parede comparando as velocidades mássicas, obtendo-se uma variação média de 10,2 °C quando modificado a velocidade mássica de 51,2 kg/m²s para 102,4 kg/m²s, onde o fluido refrigerante apresentou uma redução de 27,5 °C. / With the advancement of technology, electronic circuits are manufactured in ever smaller sizes and with greater data processing power. Currently chips are being produced in small areas, with more than 1010 encapsulated transistors, which causes increased heat generated and thus elevated operating temperature. The high temperature is responsible for the increase of faults and causes the decrease of their efficiency. The most frequent faults caused by the heating of the integrated circuits are the increase of the mechanical stress in the joints of weld, that can break or break contacts by thermal fatigue; Incompatibility of thermal expansion of different materials; Modifying the electrical performance of the device; The increase of leakage currents, the acceleration of the corrosion process and the occurrence of electro migration. Due to this, the present work presents an experimental analysis of a system of microchannels with single phase fluid flow, water, for the dissipation of heat and, therefore, the decrease of the temperature of a system, representing a circuit board with electronic transistors. The microchannels were developed in a double-sided thermo-conductive adhesive tape using a cut-off printer. The device measures 50 x 70 mm and has 10 parallel microchannels of rectangular section with 800 μm wide and 400 μm in height, resulting in a hydraulic flow channel diameter of 533 μm. Tests are performed for different heat flows and liquid flows. The results showed that there was a decrease of the wall temperatures comparing the mass velocities, obtaining a mean variation of 10.2 ° C when modified at a mass speed of 51.2 kg / m² to 102.4 kg / m², where the refrigerant showed a reduction of 27,5 °C.

Máquinas insersoras de componentes são utilizadas na indústria eletrônica moderna para a montagem automática de placas de circuito impresso. Com a competição acirrada, há necessidade de se buscar todas as oportunidades para diminuir custos e aumentar a produtividade na exploração desses equipamentos. Neste trabalho, foi proposto um procedimento de otimização do processo de inserção da máquina insersora AVK da Panasonic, implementado em um sistema baseado na técnica de times assíncronos (A-Teams). Foram realizados testes com exemplos de placas de circuito impresso empregadas por uma indústria do ramo e problemas sintéticos para avaliar o desempenho do sistema. / Component inserting machines are employed in the modern electronics industry for the automatic assembly of printed circuit boards. Due the fierce competition, there is a need to search for all opportunities to reduce costs and increase the productivity in the exploitation of these equipment. In this work we propose an optimization procedure for the insertion process of the AVK Panasonic inserting machine, implemented in a system based on asynchronous teams (A-Teams). Tests were conducted using as examples both printed circuit boards used by a particular industry of the realm and synthetic problems for the evaluation of the system.

Máquinas insersoras de componentes são utilizadas na indústria eletrônica moderna para a montagem automática de placas de circuito impresso. Com a competição acirrada, há necessidade de se buscar todas as oportunidades para diminuir custos e aumentar a produtividade na exploração desses equipamentos. Neste trabalho, foi proposto um procedimento de otimização do processo de inserção da máquina insersora AVK da Panasonic, implementado em um sistema baseado na técnica de times assíncronos (A-Teams). Foram realizados testes com exemplos de placas de circuito impresso empregadas por uma indústria do ramo e problemas sintéticos para avaliar o desempenho do sistema. / Component inserting machines are employed in the modern electronics industry for the automatic assembly of printed circuit boards. Due the fierce competition, there is a need to search for all opportunities to reduce costs and increase the productivity in the exploitation of these equipment. In this work we propose an optimization procedure for the insertion process of the AVK Panasonic inserting machine, implemented in a system based on asynchronous teams (A-Teams). Tests were conducted using as examples both printed circuit boards used by a particular industry of the realm and synthetic problems for the evaluation of the system.