Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnonológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T08:08:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 275242.pdf: 5522254 bytes, checksum: fd81e45812f5b53e477ed10de9495647 (MD5) / Esta dissertação aborda um estudo de transformadores de corrente (TCs) utilizados em instrumentação. Propõe-se um algoritmo de simulação com base no circuito elétrico equivalente do TC para auxiliar no projeto destes dispositivos. O modelo depende de ensaios de caracterização do núcleo, os quais fornecem dados para os cálculos dos seguintes parâmetros de entrada: a permeabilidade e as perdas magnéticas. A permeabilidade é considerada de três maneiras distintas para avaliar qual a melhor forma de representação deste parâmetro no modelo. As perdas magnéticas são inseridas através de resistências elétricas equivalentes, calculadas analiticamente por constantes obtidas nos ensaios de caracterização. Este trabalho também aborda a utilização de materiais nanocristalinos em TCs, os quais apresentam menores perdas e permeabilidade magnética mais alta quando comparados às ligas de ferro-silício de grão orientado. Para a validação do modelo, duas amostras de TCs são fabricadas com materiais magnéticos distintos (liga de ferro-silício de grão orientado e material nanocristalino), ensaiadas sob condições de carga e caracterizadas magneticamente. Os resultados dos ensaios são comparados com os obtidos através da simulação e os desempenhos dos TCs são avaliados qualitativamente para cada um dos materiais utilizados. Os materiais nanocristalinos confirmam-se como uma alternativa interessante para aplicações específicas em que alta eficiência é requerida. / This dissertation addresses a study of current transformers (CT) utilized in instrumentation. A mathematical algorithm is proposed based on the equivalent electric circuit of the CT and it provides a useful tool to analyze the design of these devices. The model depends on the magnetic characterization of the core which supplies data to set the following input parameters: permeability and magnetic losses. The permeability is considered using three different methods and an evaluation is made to discover which one is the best to represent it. The magnetic losses are inserted in the simulation through equivalent electric resistances, which are analytically calculated by constants obtained experimentally from the characterization tests. This work also addresses the utilization of nanocrystalline materials, which present lower losses and higher magnetic permeability when compared to grain-oriented silicon-iron alloys. To validate the proposed algorithm, two CTs prototypes with different magnetic materials were prepared (grain-oriented silicon-iron alloy and nanocrystalline material), tested under normal operation and magnetically characterized. The experimental data is compared with the simulation results and the performances of each CT are evaluated qualitatively. Nanocrystalline materials confirm themselves as an interesting alternative for applications where high efficiency is required.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia de Automação e Sistema, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T09:09:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 274246.pdf: 2045834 bytes, checksum: 5eb20a096d3296a9447405c022f46265 (MD5) / Agentes móveis são componentes de softwares autônomos capazes de se mover carregando consigo, além do seu código, o seu estado de execução. Recentemente, vem sendo proposto o uso deste tipo de agentes em Redes de Sensores Sem Fio (RSSF). Além da facilidade da reprogramação dinâmica do código que executa nos nodos, o uso de agentes pode, em determinados cenários, economizar energia e prolongar o tempo de vida da rede. Devido à carência de ferramentas próprias para simulação de aplicações baseadas em agentes móveis em RSSF, este trabalho propõe uma ferramenta com este objetivo denominada de MASiM (Mobile Agents Simulator in Wireless Sensor Network). A ferramenta proposta foi desenvolvida usando linguagem de programação C++ MEX e estende os toolboxes Simulink e TrueTime do MATLAB. A utilização da ferramenta é demonstrada no trabalho através do desenvolvimento de diversos cenários. Além disso, usando essa ferramenta, é realizada uma breve comparação de protocolos baseados em agentes com protocolos baseados em difusão de mensagens.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T12:39:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 225375.pdf: 961702 bytes, checksum: 7a94a246bcce8f33f2f606eb793c643c (MD5) / Neste trabalho é proposto um sistema computacional para o cálculo de campos magnéticos em detectores de metais. Para analisar o campo magnético em um tipo específico de detector de metais, PDM (Portal Detector de Metais), foi necessário fazer um estudo bibliográfico deste equipamento e desenvolver uma ferramenta numérica para o cálculo tridimensional do campo que permitisse calcular o campo no interior da região de detecção de metais. Com a utilização da ferramenta numérica denominada BSmag (sistema computacional baseado na lei de Biot-Savart para cálculo de campos) foi possível calcular o vetor campo magnético nos pontos de interesse assim como mostrar a sua distribuição no interior do PDM. Na concepção do sistema utilizou-se à lei de Biot-Savart que pode ser considerada como uma discretização da lei de Ampère e que pode ser utilizada em uma grande quantidade de problemas práticos. Após medições realizadas em um equipamento PDM foi possível comparar estes resultados com os valores obtidos utilizando o BSmag. Através do desenvolvimento deste sistema pretendeu-se, além de verificar a eficácia do sistema computacional, conhecer as intensidades e distribuição dos campos magnéticos gerados por estes equipamentos o que pode contribuir para a melhoria destes dispositivos.

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2008 / Bibliografia: f. 46-48 / HVAC control systems based on thermal comfort indices provide advantages such as an improvement on the thermal quality in the built environment. Among several thermal comfort indices, the PMV (Predicted Mean Vote) is one of the widest used. However, the c

Dissertação (mestrado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2007 / Bibliografia: f. 71-78 / As inovações tecnológicas introduzidas pelo avanço nos sistemas microeletrônicos e as comunicações sem-fio proporcionaram às redes de sensores sem-fio (RSSF) uma ampla variedade de aplicações comerciais e militares. Essas RSSF possuem de dezenas à milhare / The technological innovations introduced by the progress in the micro-electronics systems and the wireless communications provided the Wireless Sensor Networks (WSN), a wide variety of commercial and military applications. Those WSN possess of dozens to

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2013-03-04T20:48:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 304619.pdf: 4749681 bytes, checksum: 4b41f9f4bcecb4579346400305f636f9 (MD5) / Colunas de destilação necessitam de sistemas de controle apropriados para obter a especificação desejada do produto e uma operação estável no processo. A medição confiável e precisa da composição, ou de alguma propriedade, dos produtos é uma das principais dificuldades em torres de destilação. Para a determinação destas, normalmente são empregadas análises de laboratório ou analisadores de processo. Contudo, existem problemas decorrentes desses métodos, quando aplicados no controle em malha fechada. Entre esses problemas estão: demora entre a coleta da amostra e a disponibilização do resultado da análise; e pouca confiabilidade dos analisadores de processo. Para tentar suprir esta dificuldade lançam-se mão de modelos inferenciais. A inferência é basicamente uma correlação de uma propriedade em função de variáveis escolhidas, que são continuamente medidas no processo de produção. O resultado da inferência é usado diretamente pelo controlador, ocasionando a atuação rápida sobre uma ou mais válvulas de controle, ou para manipular o set point de uma ou mais temperaturas controladas de forma a corrigir uma propriedade fora da especificação. Neste trabalho será desenvolvido um sensor por software baseado em redes neurais artificiais para inferir o valor de composição do produto de topo de uma coluna de destilação piloto, sendo esta medida disponibilizada a um sistema de controle que possui ações distribuídas de calor ao longo dos pratos. Busca-se obter um sensor robusto, porém com respostas rápidas com potencial para o desenvolvimento de estratégias de controle inferenciais avançadas. O modelo empírico será baseado em rede neural e poderá ser aplicado em uma unidade piloto de destilação de 13 pratos, processando uma mistura de etanol/água. O grande diferencial deste projeto é o fato dessa estratégia ser desenvolvida em uma torre de destilação baseada em ação distribuída de controle com aquecimentos em pontos intermediários ao longo da coluna e o desafio é que o modelo consiga representar o processo com esta característica especial. Os dados necessários para a construção, treinamento e validação da rede neural empregada no sensor, serão adquiridos através de simulações com o software comercial HYSYS® 7.0, em modo dinâmico. A validação das simulações foi realizada através da comparação com dados experimentais da unidade piloto. Foram testadas inúmeras configurações e arquiteturas de dois diferentes tipos de redes neurais: feedforward e redes recorrentes de Elman. Algoritmos de treinamentos distintos também foram avaliados. Adicionalmente ao projeto foi desenvolvido um segundo sensor em malha fechada, para ser usado como um analisador de processo em tempo real, para monitoramento da planta, mantendo o sistema de controle atual. Os resultados mostraram que o modelo neural desenvolvido reproduz de forma adequada e com boa acurácia o comportamento dinâmico do processo, sendo considerado apropriado para predição de composição do produto de topo da unidade. As predições do sensor virtual foram muito similares às saídas simuladas pelo HYSYS® com erros aceitáveis. Desta forma, poderá ser utilizado para fins de monitoramento, otimização e controle no processo de destilação. / Distillation columns require appropriate control systems in order to obtain the desired product specification and a steady operation in the process. The reliable and precise measurement of the composition or of any other property of the product is one of the main difficulties in distillation towers. In order to determine those, laboratory analyses or process analyzers are employed. However, several problems rise from those methods, when applied in closed control loops. Among those problems might be mentioned: the long time between the sample collection and the availability of the results of the analyses; and the low reliability of the process analyzers. In order overcome this difficulty inferential models may be used. Inference is basically a correlation of a property in function of variables which are continually measured in the production process. The inference result is used either directly by the controller, resulting in fast action on one or more control valves, or to manipulate the set point of one or more controlled temperatures in order to correct an out of specification property. In this work, will be develop a soft sensor based on artificial neural networks to infer the value of the top product composition of a distillation column pilot. This measure will be available to a control system that distributed with action of heating along the column. The aim is to obtain a robust sensor, but with quick responses with potential for development of advanced inferential control strategies. The empirical model will be based on neural network and will be applied in a pilot distillation unit composed of 13 trays, processing an ethanol/water mixture. The great differential of this project is that this strategy be developed a distillation column based on distributed control action with heating on at intermediate points along the column. The challenge is that the model can represent the process with this special feature. The data needed for the construction, training and validation of the neural network employed on the sensor, were obtained through simulations with commercial software HYSYS® 7.0. The validation of the simulations was carried out through comparing to experimental data of the pilot unit. Various designs and architectures from two different types of neural networks: feedforward and Elman recurrent nets, were evaluated. Different training algorithms were also evaluated. Additionally to the project, has developed a second sensor in closed loop, to be used as an analyzer process real-time, monitoring of the plant, keeping the current control system. The results showed that the developed neural model reproduces with high accuracy the dynamic behavior of the process and considered adequate to estimate the composition of top product of the unit. The predictions of the developed neural network model were very similar to the product composition simulated by HYSYS® with acceptable errors. Therefore, the soft sensor developed can be used for monitoring, optimization and control in the process of distillation.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica / Made available in DSpace on 2013-06-25T18:56:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 311575.pdf: 5522559 bytes, checksum: 9e8349702aedb6c1092590cc5eaa1a81 (MD5) / Este trabalho apresenta um sensor de temperatura CMOS integrado voltado ao monitoramento de hot-spots em circuitos VLSI. Seu funcionamento é baseado no comportamento CTAT (complementar a temperatura absoluta) da tensão de limiar do transistor MOS. Devido a este fato, inicia-se a dissertação apresentando alguns métodos utilizados na extração deste parâmetro através de simulações. Em seguida, medições realizadas em alguns transistores de teste servem para validar os resultados obtidos nas simulações. O projeto do sensor é, então, apresentado detalhando-se seus blocos constituintes separadamente: gerador de corrente específica, comparador e gerador do pulso de saída. Em todos os blocos tomou-se o cuidado para que o consumo total do sensor fosse na ordem de poucas dezenas de microwatts de modo a possibilitar o instanciamento de diversos elementos para o mapeamento térmico de um microprocessador. O gerador de corrente específica foi utilizado para fornecer tanto uma corrente quanto uma tensão de referência. A simulação do sensor completo apresentou um consumo de 18mW no pior caso a 120°C. A área total do sensor foi de 0,006mm² em uma tecnologia de 0,18µm. Medições de três amostras do protótipo fabricado demonstraram que a corrente apresentou discrepância de aproximadamente 5% de chip para chip e, no pior caso, variação de 4% na faixa de 0°C a 100°C. Uma variação máxima de chip para chip de 13mV, a 20°C, foi medida na tensão de referência, apresentando todas as amostras uma faixa dinâmica de 170mV de 0°C a 100°C, com um erro médio máximo na linearidade com respeito à temperatura de 1,87°C na faixa de 20°C a 100°C. / This work presents a CMOS integrated temperature sensor aiming at monitoring hot-spots in microprocessors. Its principle is based on the CTAT dependance of the threshold voltage of the MOS transistor. Therefore, we start showing some threshold voltage extraction procedures with their results being validated through measurements in test transistors. The design of the main sesnsor blocks, namely, specific currente generator, comparator and pulse generator is presented. The total sensor power consumption was kept close to a few of tens of microwatts in order to allow the placement of various sensor elements in a microprocessor. The specific current generator provides both current and voltage references. The simulation indicated a power consumption of 18mW in the worst case at 120°C. The total area was 0.006mm2 in a 0.18um technology. Measurements on three samples showed a chip-to-chip variation around 5% for the reference current and, in the worst case, 4% variation from 0°C to 100°C. The reference voltage presented maximum 13mV at 20°C variation for chip-to-chip and, for 3 samples, a variation around 170mV from 0°C to 100°C and a maximum average linearity error equals to 1.87°C in 20°C to 100°C range.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2017-04-11T04:16:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 344789.pdf: 9160244 bytes, checksum: 908c5a89c601a29ba651dda87d6c88b5 (MD5) Previous issue date: 2016 / Abstract : The sea, sea salt aerosol, direct exposure to sunlight and corrosive fluids make oil and gas rigs hostile environments for its own infrastructure. Metallic pipelines and structural items are being progressively replaced by engineering plastics and composite materials with high structural efficiency and corrosion resistance. As these components require regular inspection and maintenance routines, developing non-destructive inspection techniques is required. The high cost associated with conducting maintenance in hazardous and difficult to access areas, along with the prevalence of premature failure of adhesive bonded joints between composite material pipes, creates a demand for passive long-term monitoring techniques able to act as a bridge between scheduled inspections. This work explores the use of fiber optic sensors integrated into the bonded joints as a potential long-term solution. Several optical fiber sensors were studied and one was selected for testing purposes. Sensors were then integrated internally and externally to bonded joints between pipes with similar geometry to those used in oil and gas rigs. A series of non-destructive tests plus a destructive test were realized. Shearography and computed tomography, as supporting techniques, corroborate the capacity of the selected sensors and devised sensing strategy to detect the presence of voids and debondings at various stages of the pipeline?s life cycle.<br> / O mar, a atmosfera salina, a incidência solar e a presença de fluidos corrosivos fazem de plataformas de prospecção de petróleo e gás ambientes hostis para a infraestrutura nelas instalada. Tubulações e itens estruturais metálicos vêm sendo substituídos por plásticos de engenharia e materiais compostos com alta eficiência estrutural e resistência à corrosão.Um material compósito é formado pela combinação, em escala macroscópica, de dois ou mais componentes com distintas características físicas e química, que quando combinados produzem um material cujas propriedades diferem das de seus constituintes.Visto que estes componentes também necessitam de inspeção e manutenção regular, tem-se a necessidade de desenvolvimento de múltiplas técnicas não-destrutivas de avaliação. O que levou à adaptação de técnicas como a termografia, holografia, shearografia, ultrassonografia e tomografia para a inspeção de compósitos.Ainda, o alto custo associado à realização de ensaios em áreas classificadas e de difícil acesso, conjuntamente com a prevalência de falhas prematuras em uniões adesivadas em tubulações de material composto, criam uma demanda por técnicas passivas de monitoramento a longo prazo capazes de atuar como uma ponte entre as inspeções periódicas.A união por adesivo é um processo testado, confiável e consolidado para unir substratos metálicos, plásticos, cerâmicos e compósitos. Apresenta como vantagens com relação às uniões parafusadas ou rebitadas massa reduzida, melhor distribuição de esforços mecânicos e melhor resistência à fadiga devido à maior flexibilidade e capacidade de inibição da propagação de trincas dos adesivos. Apesar disso são de difícil modelagem matemática, difícil manutenção e são consideradas como uniões permanentes. Este é o processo mais utilizado para unir tubulações de plástico e de compósito, tanto em aplicações na construção civil como na indústria.O presente trabalho explora a utilização de sensores de fibra óptica integrados às uniões adesivadas como potencial solução deste problema.Foram estudados diversos sensores de fibra óptica, como redes de Bragg, interferômetros de Fabry-Pérot e sensores distribuídos com base em deflectometria. Alguns sensores capazes de medir múltiplos parâmetros também são apresentados.Para a realização de ensaios, sensores de fibra óptica foram integrados interna e externamente a uniões adesivadas de tubulações de características similares às utilizadas em campo. Um total de doze fibras sensoras, contendo 3 redes de Bragg cada foram colocadas internamente à camada de adesivo das uniões para medir o campo de deformação axial no interior da união. Além disso, fibras mais longas contendo 12 redes de Bragg foram projetadas para serem enroladas externamente ao longo da circunferência das uniões.Uma série de ensaios não-destrutivos foram realizados, começando-se por testes de inserção dos sensores. Três uniões adesivadas foram instrumentadas, incluindo uma com defeitos planejados para fins de comparação.Por fim um dos corpos de prova foi ensaiado de maneira não-destrutiva para avaliar se a instrumentação integrada possui impacto negativo nas propriedades mecânicas das uniões. O corpo de prova ensaiado falhou em uma região distante da instrumentada, mas mais testes precisam ser realizados para que se estabeleça significância estatística de que a instrumentação não foi deletéria.Shearografia digital e tomografia computadorizada foram utilizadas como técnicas de apoio e corroboraram a capacidade dos sensores selecionados e da estratégia de medição adotada para a detecção da presença de vazios e falhas de adesão em várias etapas do ciclo de vida das uniões.<br>

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil. / Made available in DSpace on 2012-10-21T22:03:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 210583.pdf: 5597448 bytes, checksum: d8af394dcfea7cc70a39eded37e53a93 (MD5) / As rodovias constituem uma categoria de empreendimentos de grande porte que alteram profundamente o desenvolvimento e o ordenamento territorial, interferindo na qualidade no meio ambiente tanto na sua fase de construção quanto durante o período de operação. O conhecimento rigoroso das condições ambientais da área onde a rodovia será implantada é fator determinante na qualidade do projeto rodoviário tanto do ponto de vista técnico como ambiental. Ao longo das últimas décadas, técnicas fotogramétricas se consolidaram em estudos para implantação de rodovias. O desenvolvimento tecnológico possibilitou o surgimento de sensores complementares às câmeras fotogramétricas como o sensor Laser Scanner, que possibilita a geração de Modelos Digitais do Terreno (MDT) e Modelos Digitais de Elevação (MDE) de uma área de forma relativamente rápida e com precisão altimétrica na casa dos decímetros. Nesta pesquisa fez-se um estudo em um trecho da rodovia SC-414 com o objetivo de estudar aplicações para produtos fotogramétricos, do sensor Laser Scanner e integração de ambos em projetos rodoviários. Utilizou-se para isso mapeamentos realizados para os estudos de anteprojeto do projeto final de construção da rodovia. Inicialmente buscou-se informações e treinamento com os detentores da tecnologia Laser Scanner no país. A próxima etapa consistiu no tratamento da nuvem de pontos laser utilizando programas CAD e programas específicos para o manuseio dos dados laser. Os dados tratados foram integrados com os produtos fotogramétricos, gerando-se mapas de uso do solo, MDTs, MDEs e cartas de declividade. Estes produtos foram sobrepostos entre si e ao cadastro técnico e projeto geométrico da rodovia, tornando possível a realização de análise temática da faixa de domínio. Realizou-se também uma análise de propriedades rurais na área diretamente afetada pela implantação da rodovia. Observou-se que sensor Laser Scanner é capaz de gerar informações temáticas de grande escala relevantes para projetos de implantação de rodovias. A integração de produtos fotogramétricos digitais forneceu informações que não seriam obtidas somente com os produtos do sensor Laser Scanner. A utilização conjunta dos produtos gerados com o cadastro técnico e o projeto geométrico da rodovia constituiu-se em excelente ferramenta para análises temáticas da área onde a rodovia será implantada.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-19T07:29:55Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T23:11:49Z : No. of bitstreams: 1 176575.pdf: 6399055 bytes, checksum: 55e9a5b37005019531a6959f8e0bc780 (MD5) / Neste trabalho é estudado o comportamento de diferentes tipos de sensores baseados em grandezas indiretas usadas para reconhecimento do desgaste e quebra de brocas inteiriças de metal duro. Os sensores utilizados foram: plataforma piezelétrica; sensor de emissão acústica e sensor de potência do motor principal. Esta análise é efetuada mediante o acompanhamento, em produção e laboratório, do desgaste e quebra de uma broca utilizada em uma aplicação específica. Ao final do trabalho conclui-se que, para a broca estudada, os sensores piezelétricos e de potência do motor são adequados. O sensor de emissão acústica foi utilizado para capturar o sinal de vibração na faixa de frequências de 0,5 a 15 kHz, que não apresentou nenhuma alteração com o desgaste da broca. Para a quebra também considerou-se o sensor piezelétrico como o mais adequado, em função da resposta mais rápida a este tipo de perturbação.