Orientador: Celso Aparecido Bertran / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-21T00:58:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marques_CarlaSimoneTafuri_M.pdf: 4043028 bytes, checksum: f4541a27b420b83cd3585f9af0c9b7de (MD5) Previous issue date: 1996 / Mestrado

Submitted by Fernanda Rodrigues de Lima (fernanda.rlima@ufpe.br) on 2018-10-01T19:46:54Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Felipe França Sitonio.pdf: 3620076 bytes, checksum: 93f09cb706a194053c7f2acd16f3880c (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-11-22T21:42:48Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Felipe França Sitonio.pdf: 3620076 bytes, checksum: 93f09cb706a194053c7f2acd16f3880c (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-22T21:42:48Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Felipe França Sitonio.pdf: 3620076 bytes, checksum: 93f09cb706a194053c7f2acd16f3880c (MD5) Previous issue date: 2017-05-26 / A variação dos parâmetros de tamponamento e a utilização de dispositivos auxiliares são amplamente utilizados em detonações a céu aberto. O objetivo é otimizar o confinamento do explosivo dentro dos furos, evitando ao mesmo tempo uma fragmentação ineficaz e incovenientes ambientais. Vários trabalhos já foram realizados no intuito de fornecer informações qualitativas do assunto. A análise de imagens, aliada à simulação de dados e estudos sismográficos demonstram-se métodos eficientes na determinação do plano de fogo, considerando os seguintes aspectos: cominuição, qualidade do maciço remanescente e fatores ambientais. O propósito desta dissertação é avaliar a efetividade dos plugues de tamponamento em diversas situações de desmonte em pedreiras. Uma revisão bibliográfica foi conduzida para a seleção do melhor formato e material do plugue. A metodologia para avaliação foi baseada em filmagens em alta definição onde duas detonações com sistema de iniciação não-elétrico foram estudadas na Pedreira Guarany, situada no Estado de Pernambuco. Com exceção à altura da coluna de tampão e quantidade de furos, os parâmetros do plano de fogo foram mantidos constantes, inclusive o esquema do croqui de amarração. Fotografias das pilhas de desmonte foram processadas no software SplitDesktop para análise das curvas de fragmentação. A partir de dados do rompedor hidráulico, efetuou-se uma análise econômica, comparando as operações de cominuição dos fragmentos rochosos. Medições foram realizadas com o auxílio de sismógrafos de engenharia, com o objetivo de relacionar os resultados com a variação nos parâmetros de tamponamento. O estudo indicou excelente retenção gasosa quando se utilizando de plugues de tamponamento. O ultralançamento de rochas considerado prejudicial foi eliminado. Ainda sim, é de extrema importância evitar a redução excessiva na altura da coluna de tampão, com o objetivo de melhorar a fragmentação na área de tamponamento, pois isto deve afetar o controle de ultralançamento e retenção dos gases explosivos, mesmo que usando dispositivos auxiliares de tamponamento. / Variation of stemming parameters and auxiliary devices are widely explored in open pit mining. The objective is to enhance explosive confinement inside the hole, avoiding poor fragmentation and environmental drawbacks. Several works have been performed to provide qualitative conclusions, mostly because of the difficulty on giving measured results in each blast hole. Nevertheless, video and image analysis supported by data simulations and seismography appears to be effective methods to determine the optimum blasting plan, considering comminution, quality of the remaining rock mass and environmental matters. The purpose of this dissertation is to evaluate the effectiveness of stemming plugs, based on its design, polymer quality and most importantly, its role on several blasting situations. The methodology was based on Full HD film analysis on two bench blasts with non-electrical initiation quarry mining, using the same blast design (except on stemming height). Photos of the muck pile were taken and then processed on Split Desktop. Seismographs measured ground vibration and air overpressure to relate the results with variation of stemming height and using of stemming devices. Our analysis indicates excellent gas retention using Stemming Plugs in addition with regular gravel, saving explosive energy and decreasing comminution costs. Nevertheless, it is important to avoid excessive reduction of stemming column height, with the objective of increase rock crushing on the top level of blast holes, because it can affect fly rock control and explosive gas retention, even if using stemming auxiliary devices.

O fenômeno de detonação que ocorre em motores de combustão interna é uma restrição de desempenho para baixas emissões de poluentes, altas solicitações de torque (as quais resultariam em mais potência entregue pelo motor), economia de combustível e também é uma fonte de ruídos desagradáveis ao condutor do veículo. No Brasil, tal fenômeno pode ter ainda uma utilidade benéfica se identificado de forma leal, tendo em vista que a detonação é mais fácil de ocorrer com gasolina do que com álcool. Assim, a ocorrência de detonação pode ser um auxílio no gerenciamento otimizado da injeção, ignição, bem como pode possibilitar a identificação do tipo de combustível. Para isso, técnicas de processamento de sinais podem ser utilizadas para caracterizar tal fenômeno. Este trabalho tem como foco a identificação (ocorrência) e caracterização (intensidade e duração) do sinal de detonação utilizando filtragem adaptativa e estimadores de potência, onde o desempenho individual e combinado destes algoritmos é avaliado. Inicialmente, um modelo do sinal de detonação é proposto e amostras do sinal real são obtidas e com isso, mostra-se que as técnicas propostas rendem eficientes caracterizadores do fenômeno. / The knock phenomenon that happens in internal combustion engines is a constraint against performance in terms of low pollution rates, higher torque requests (which would imply higher delivered power by the engine), mileage as well as it is an annoying source of noise to the user. In Brazil, such phenomenon may be useful if identified accurately, due to the fact that knock has a higher likelihood to happen with gasoline than ethanol. Thus, the occurrence of knock may be a support in an optimized management of fuel injection and sparking time, as well as it may provide means to identify the fuel being used. In order to achieve such goal, signal processing techniques may be used for characterization of such phenomenon. This work has the focus of identifying (occurrence) and characterize (intensity and duration) of knock signal using adaptive filtering and power estimators, where the individual and combined performance are assessed. To begin with, a knock signal model is proposed as well as samples of the real signal are taken, with that, it is shown that the proposed techniques offer efficient detectors of the phenomenon.

O fenômeno de detonação que ocorre em motores de combustão interna é uma restrição de desempenho para baixas emissões de poluentes, altas solicitações de torque (as quais resultariam em mais potência entregue pelo motor), economia de combustível e também é uma fonte de ruídos desagradáveis ao condutor do veículo. No Brasil, tal fenômeno pode ter ainda uma utilidade benéfica se identificado de forma leal, tendo em vista que a detonação é mais fácil de ocorrer com gasolina do que com álcool. Assim, a ocorrência de detonação pode ser um auxílio no gerenciamento otimizado da injeção, ignição, bem como pode possibilitar a identificação do tipo de combustível. Para isso, técnicas de processamento de sinais podem ser utilizadas para caracterizar tal fenômeno. Este trabalho tem como foco a identificação (ocorrência) e caracterização (intensidade e duração) do sinal de detonação utilizando filtragem adaptativa e estimadores de potência, onde o desempenho individual e combinado destes algoritmos é avaliado. Inicialmente, um modelo do sinal de detonação é proposto e amostras do sinal real são obtidas e com isso, mostra-se que as técnicas propostas rendem eficientes caracterizadores do fenômeno. / The knock phenomenon that happens in internal combustion engines is a constraint against performance in terms of low pollution rates, higher torque requests (which would imply higher delivered power by the engine), mileage as well as it is an annoying source of noise to the user. In Brazil, such phenomenon may be useful if identified accurately, due to the fact that knock has a higher likelihood to happen with gasoline than ethanol. Thus, the occurrence of knock may be a support in an optimized management of fuel injection and sparking time, as well as it may provide means to identify the fuel being used. In order to achieve such goal, signal processing techniques may be used for characterization of such phenomenon. This work has the focus of identifying (occurrence) and characterize (intensity and duration) of knock signal using adaptive filtering and power estimators, where the individual and combined performance are assessed. To begin with, a knock signal model is proposed as well as samples of the real signal are taken, with that, it is shown that the proposed techniques offer efficient detectors of the phenomenon.

As legislações com restrições nos níveis de emissões de poluentes e a grande concorrência entre as montadoras fomentaram o desenvolvimento de sistemas mais eficientes de gerenciamento de motores a combustão interna. Entretanto, a falta de sensores que identifiquem as propriedades da combustão, e que sejam economicamente viáveis, dificulta o desenvolvimento de novos sistemas. Visando suprir parte dessas limitações, este trabalho propõe o uso do sensor de corrente iônica com duas finalidades: identificação dos fenômenos de combustão e detonação. Para identificação da combustão, atualmente é utilizado o sensor de fase instalado no motor, o que encarece o sistema de gerenciamento. Uma alternativa a este sensor seria utilizar a vela de ignição, já instalada dentro do cilindro do motor, como sensor de ionização da mistura ar/combustível durante a queima. Comparando a área sob a curva do sinal da corrente iônica durante a combustão com a área sob a curva durante a admissão, foi possível verificar que é viável a utilização do sinal da corrente iônica para substituição de uma funcionalidade do sensor de fase. Quanto à identificação do fenômeno da detonação, foi mostrado que o uso do sensor de corrente iônica possibilita a remoção do sensor de detonação. Para isso, foi realizada a correlação entre a energia de uma faixa de frequências dos harmônicos do sinal da corrente iônica com a energia do sinal proveniente do sensor de detonação. Dessa forma, este trabalho mostrou que é possível usar somente as velas de ignição, já presentes no veículo, como sensores. Além disso, os resultados positivos obtidos propiciam oportunidades para novas aplicações e novas pesquisas. / The laws that restrict pollutant emission levels and the competition among manufacturers fostered the development of more efficient internal combustion engine management systems. However, the lack of sensors to identify the properties of combustion, and which are economically viable, hinders the development of new systems. In order to address such limitations, this investigation proposes using the ionic current sensor with two purposes: identification of combustion and knock phenomena. The combustion identification is currently identified by the camshaft position sensor installed in the motor, which becomes more expensive for the management system. An alternative is using the spark plug, already installed inside the engine cylinder, such as ionization sensor of air/fuel mixture during combustion. Comparing the area under the curve of the ion current signal during combustion to the area under the curve during admission, it was found that it is feasible the use of ionic current signal to replace one feature of the camshaft position sensor. Concerning the identification of the knock phenomenon, it was shown that the use of the ionic current sensor allows the removal of the knock sensor. For this, the correlation between the energy signal in a frequency range of the ionic current harmonic with the energy of the signal from the knock sensor was performed Therefore, the use of spark plugs as sensors is very promising, in replacement to two existing sensors. Moreover, the positive results provide opportunities for new applications and researches.

Muito se tem pesquisado no desenvolvimento e fabricação de dispositivos de perfuração, demolição e militares, utilizando Cargas Ocas ou Shaped Charges, desde o descobrimento do chamado efeito Monroe pelo cientista de mesmo nome; o qual através de suas pesquisas motivou também os pesquisadores da indústria do petróleo a utilizá-lo na prospecção e exploração deste precioso óleo mineral. Mas sempre foi e continuará sendo possível incrementar seu desempenho e isto tem sido feito com sucesso desde o projeto Bazooka, norte americano, no inicio da Segunda Grande Guerra. O trabalho aqui apresentado objetiva estudar o comportamento dos chamados liners ou cones utilizados em cargas ocas do tipo CSC - Conical Shaped Charges, utilizadas para exploração petrolífera, fabricados a partir da compactação de pós metálicos; especificamente combinando o Cobre com Tungstênio e Estanho; processo o qual substituiu na indústria petrolífera, com grande sucesso, os cones fabricados a partir de Cobre eletrolítico, ainda em uso na área militar, fabricados a partir de chapas por repuxo, estiramento, prensados ou até mesmo fundidos. O sucesso desta aplicação prende-se à maior facilidade de fabricação e configuração dos cones, possibilidade do uso de materiais pesados para incremento de energia de perfuração e desempenho similar ou mesmo melhor que os de metal puro. Adicionalmente, produz furos limpos, ou seja, sem resíduo de material do cone, os chamados slugs ou carrots; característica importante para exploração petrolífera.

Neste trabalho são apresentados os resultados de um estudo numérico da ignição e desenvolvimento da combustão de uma mistura de hidrogênio e ar a jusante de uma onda de choque oblíqua estabilizada no bordo de ataque de um diedro. Exista interesse, em particular, em analisar as condições de escoamento que levam a obtenção de uma onda de detonação oblíqua. Para isto foi usado um código de cálculo que resolve as equações de Euler, dentro de sua versão não estacionária e bidimensional para um escoamento reativo. A técnica utilizada é uma técnica de volumes finitos sobre uma malha não estruturada adaptativa. Este código de cálculo oferece a possibilidade de refinar a malha de cálculo nos lugares onde os gradientes das propriedades do escoamento são elevados. Este estudo começa por uma pesquisa das condições necessárias à obtenção de uma onda de detonação oblíqua.Este estudo inicial é baseado na técnica das polares de choque e detonação e, também, na determinação do comprimento de indução da cinética química a jusante da onda de choque oblíqua inicial. Em seguida, foi de interesse estudar a estrutura do conjunto da transição onda de choque oblíqua / onda de detonação oblíqua. Foram caracterizados, também, dois tipos de transição, suave e abrupta. Foi colocado em evidência o papel da razão entre o tempo de liberação de calor e o tempo de reação química total sobre o tipo de transição obtido. Foi colocado também em evidência que, quando esta razão tende a zero e o ângulo do diedro se aproxima do máximo permitido para uma onda de detonação oblíqua plana, a região de transição apresenta uma onda de detonação transversal do tipo Chapman-Jouguet similar àquela obtida nas experiências de Viguier e Desbordes. Finalmente, são apresentados os primeiros resultados do estudo de uma configuração onde o diedro possui um comprimento finito. Neste caso, um conjunto de ondas de expansão interage com a onda de detonação oblíqua forte inicial. Os resultados numéricos colocam em evidência que existem as condições para que o resultado desta interação, a onda de detonação oblíqua obtida, satisfaça às condições de Chapman-Jouguet.

Trata do fenômeno da detonação nos motores de combustão interna. Discute os fatores de influência na ocorrência e intensidade de detonação e alguns métodos para sua quantificação. Descreve uma metodologia de quantificação baseada na análise espectral do sinal de pressão da câmara de combustão. A intensidade da detonação é tomada como uma medida da energia das componentes freqüênciais do sinal situadas em uma faixa de freqüências característica deste fenômeno. Inclui os testes preliminares realizados, os fundamentos matemáticos da amostragem e análise espectral utilizada e a importância destes na interpretação dos resultados. Apresenta os resultados obtidos para três velocidades de operação (2000 rpm, 3000 rpm e 4000 rpm) e três condições de avanço de ignição do motor (avanço de fábrica, ignição avançada em 6 graus e atrasada em 4 graus), totalizando 270 ciclos analisados. Comenta as vantagens deste método, que utiliza a pressão da câmara de combustão em vez de sinais de acelerômetros, comumente empregados em sistemas de controle de detonação de motores de ignição por centelha. / This work deals with knock in internal combustion engines. The influence factors on knock occurrence and intensity and some quantification methods are discussed. A knock quantification methodology based on spectral analysis of the combustion chamber pressure signal is described, Knock intensity is taken as a measurement of the energy in the frequential components of the signal inside a frequency range characteristic of the phenomenon. It is presented the preliminary tests, the mathematical background of sampling and spectral analysis and their importance in result analysis. It is reported the results for three speeds (2000 rpm, 3000 rpm and 4000 rpm) and tree ignition advance conditions (factory default, ignition advanced in 6 degrees and delayed in 4 degrees), totaling 270 analyzed cycles. The advantages of this method, which employs the combustion chamber pressure, is also commented, over those which use accelerometer signals, commonly employed in knock controI systems of spark ignited engines.

É analisado o desempenho de um motor de ignição por compressão turboalimentado por uma mistura temária de combustíveis (diesel, biodiesel e etanol) através do comportamento do motor operando com um combustível principal, o qual poderá ser o diesel ou biodiesel ou misturas destes dois, com e sem sua substituição parcial por etanol no coletor de admissão. A análise do desempenho é feita através das curvas de torque, potência, rendimento térmico e consumo específico de combustível. A combustão do motor é estudada através de um programa simulador que utiliza um modelo zero-dimensional, que avalia a taxa de liberação de calor durante a combustão e tem como dado de entrada a curva de evolução da pressão dentro do cilindro. Faz-se a identificação e quantificação do fenômeno da detonação utilizando análise espectral, através do sinal de pressão da câmara de combustão, para o motor operando com diversas misturas combustíveis. São analisadas também as emissões gasosas do motor com as misturas, e a viabilidade técnica do uso de biodiesel em motores de ignição por compressão, além de um estudo geral sobre o uso do éster de óleo vegetal. / The performance of a three-fuel system (diesel, biodiesel and ethanol) turbocharged compression-ignition engine is analyzed, through the engine behavior supplied by mixtures of diesel or biodiesel or mixtures of these fuels with ethanol in the intake manifold. The performance analysis is made by torque, power, specific fuel consumption and thermal efficiency curves. The engine combustion is studied by a simulator program that uses a zero-dimensional model, that evaluate the heat release rate during the combustion and it has as input data the pressure evolution curves inside the cylinder. The knocking phenomenon is studied by spectral analysis. The pollutant gases emissions and the technical viability of the utilization of biodiesel also are analyzed, beyond a general study about of vegetal oil ester.

As legislações com restrições nos níveis de emissões de poluentes e a grande concorrência entre as montadoras fomentaram o desenvolvimento de sistemas mais eficientes de gerenciamento de motores a combustão interna. Entretanto, a falta de sensores que identifiquem as propriedades da combustão, e que sejam economicamente viáveis, dificulta o desenvolvimento de novos sistemas. Visando suprir parte dessas limitações, este trabalho propõe o uso do sensor de corrente iônica com duas finalidades: identificação dos fenômenos de combustão e detonação. Para identificação da combustão, atualmente é utilizado o sensor de fase instalado no motor, o que encarece o sistema de gerenciamento. Uma alternativa a este sensor seria utilizar a vela de ignição, já instalada dentro do cilindro do motor, como sensor de ionização da mistura ar/combustível durante a queima. Comparando a área sob a curva do sinal da corrente iônica durante a combustão com a área sob a curva durante a admissão, foi possível verificar que é viável a utilização do sinal da corrente iônica para substituição de uma funcionalidade do sensor de fase. Quanto à identificação do fenômeno da detonação, foi mostrado que o uso do sensor de corrente iônica possibilita a remoção do sensor de detonação. Para isso, foi realizada a correlação entre a energia de uma faixa de frequências dos harmônicos do sinal da corrente iônica com a energia do sinal proveniente do sensor de detonação. Dessa forma, este trabalho mostrou que é possível usar somente as velas de ignição, já presentes no veículo, como sensores. Além disso, os resultados positivos obtidos propiciam oportunidades para novas aplicações e novas pesquisas. / The laws that restrict pollutant emission levels and the competition among manufacturers fostered the development of more efficient internal combustion engine management systems. However, the lack of sensors to identify the properties of combustion, and which are economically viable, hinders the development of new systems. In order to address such limitations, this investigation proposes using the ionic current sensor with two purposes: identification of combustion and knock phenomena. The combustion identification is currently identified by the camshaft position sensor installed in the motor, which becomes more expensive for the management system. An alternative is using the spark plug, already installed inside the engine cylinder, such as ionization sensor of air/fuel mixture during combustion. Comparing the area under the curve of the ion current signal during combustion to the area under the curve during admission, it was found that it is feasible the use of ionic current signal to replace one feature of the camshaft position sensor. Concerning the identification of the knock phenomenon, it was shown that the use of the ionic current sensor allows the removal of the knock sensor. For this, the correlation between the energy signal in a frequency range of the ionic current harmonic with the energy of the signal from the knock sensor was performed Therefore, the use of spark plugs as sensors is very promising, in replacement to two existing sensors. Moreover, the positive results provide opportunities for new applications and researches.