Na década de 80 houve um aumento na utilização de isótopos estáveis em física nuclear, medicina nuclear, ciências biomédicas; geociências etc e as previsões indicam para um crescimento no consumo destes isótopos nas próximas décadas. Dentro deste quadro, novos métodos de separação isotópica foram propostos e desenvolvidos, entre eles, a centrifuga de plasma iniciada por arco no vácuo. Este trabalho mostra os resultados experimentais obtidos na centrífuga de plasma iniciada por arco no vácuo desenvolvida no LAP/INPE desde 1981. Inicialmente é feita una descrição da descarga em arco no vácuo que é a fonte de plasma desta centrífuga e com as medidas realizadas, uma caracterização completa do plasma pode ser obtida. Os resultados teóricos obtidos de um modelo de fluido para a coluna de plasma em rotação são comparados com os obtidos experimentalmente e, algumas limitações deste separador isotópico sio mencionadas. Os efeitos de gases residuais nos parâmetros do plasma desta centrifuga foram estudados e1 os resultados mostraram que o melhor desempenho deste separador ocorre na ausência de gases na câmara de vácuo. Dos resultados experimentais obtidos foi feito um estudo comparativo entre os diferentes métodos de separação isotópica e, observações conclusivas foram possíveis sobre a viabilidade de uma centrífuga de plasma iniciada por- arco no vácuo como um dispositivo para a separação de isótopos estáveis. / In the 80\'s, an increase in the utilization of stable isotopes in the nuclear physics, nuclear medicine, biomedical science geoscience has been observed. The previsions indicate that the consumption of these isotopes in the early future will be even higher. Within this picture new methods of isotope separation were proposed and developed, among them, the vacuum are plasma centrifuge. This work shows the experimental results obtained in the vacuum are plasma centrifuge developed at LAP /INPE since 1981. Initially we describe the vacuum are discharge which is the plasma source in this device. The measurements preformed provide a full characterization of the plasma. The experimental results were compared with that ones expected using an MHD model for a rotating plasma column. The limitations of this isotopic separator are discussed. The effects of residual gases in the plasma parameters of the vacuum are plasma centrifuge were studied and the results shown that the best performance occurs in the absence of gases in the vacuum chamber. The experimental results obtained were used to make a comparative study between different methods of isotope separation and conclusive remarks were achieved about the viability of a vacuum are plasma centrifuge as a device for stable isotope separation.

Tokamaks de baixa razão de aspecto (LART), também chamados tokamaks esféricos (ST), são dispositivos concebidos teoricamente para ter um alto fator beta IND. T, típico de um disposito de efeito estrição de campo reverso (RFP) ou Spheromak (beta IND. T SETA INFINITO, mas com geometria similar a um ultra-LART), porém mantendo o confinamento de um tokamak convencional, adicionado às melhores propriedades de estabilidade. Aqui beta IND. T 3 BARRAS 91/ V IND. p) INT. pdV/(B IND. To POT. 2/ 2mü IND. 0), B IND. To 3 BARRAS B IND. T POT. vac (R IND. 0) e p é a pressão do plasma. START foi o primeiro LART a demonstrar essas caracterísiticas em temperaturas de T IND. i APROXIMADAMENTE IGUAL A T IND. e 10 POT. 2eV. O trabalho descrito nesta tese teve como objetivo o desenvolvimento e a utilização de sistemas de diagnóstivos para o estudo dos regimes de operação da densidade do plasma no START. Desenvolveu-se um interferômetro de dupla-passagem de feixe ao longo do plano médio horizontal do vaso, com a finalidade de medir a densidade média de linha do plasma. Esse interferômetro era composto de um laser HCN (337müm), uma mesa óptica e detectores (díodos Schottky). Mediu-se n BARRA IND. e < 10 POT. 18_ > 2x10 POT. 20m POT. -3. Desenvolveu-se um sistema de pré-ionização por ondas ressonantes elétron-ciclotrônicas, baseado num gerador klystron de 6GHz e P IND. ECR-P < ou =3kW, para o auxílio na ruptura elétrica do gás no regime Tokamak, reduzindo o valor de fluxo magnético necessário para romper e manter a descarga e aumentar sua reprodutibilidade. Observou-se, a pressões de preenchimento 1,1-1,5X10 POT. -5 mbar, uma maior reprodutibilidade da descarga e redução do tempo de ruptura do gás com o aumento de P IND. ECR-P. Colocou-se também em operação um injetor de pastilhas criogênicas (8-9K) de deutério, D IND.2, com o objetivo de aumentar a densidade ) do plasma. Esse era do tipo canhão de gás, de uma única pastilha com valores de massa 3 x 10 IND. 19 átomos e velocidadee de 50-400m/s, propulsiopnadas por gás H IND. 2 (0-4bar). Pastilhas forma injetadas da parte superior do START, quase verticalmente, na região de alto campo magnético do vaso, em regimes ôhmico e aquecido por feixes de partículas neutras (NBI), de alto e baixo beta IND. T, aumentando substancialmente a densidade. Com o uso desses diagnósticos, estudaram-se os regimes de alta e baixa densidade, Com injeção de gás, obteve-se n BARRA IND. e POT. max = 1,0x10 POT.20 densidade de Greenwald N IND. G POT. max APROXIMADAMENTE IGUAL À 0,9) e observou-se a contração da coluna do plasma e o colapso das descargas em duas fases, semelhante ao que ocorre nos Tokamaks convencionais. Observou-se um aumento da densidade com o uso de NBI, mas não da densidade de Greenwald. Obteve-se, também, via injeção de pastilha, simultaneamente, altas densidades (N IND. G 1,0-1,1), grande eficiência de reposição de partículas ( 100%) e melhoria no confinamento em descargas de altos valores de beta IND. T 9 23-27%). É provável que o limite de pressão tenha sido atingido. / Low Aspect Ratio Tokamaks (LARTs) or Spherical Tokamaks (STs) are devices theoretically conceived to have the high toroidal T of the Reversed- Field Pinch and Spheromak (T but similar geometry to an ultra-LART) whilst retaining the confinement of the conventional Tokamak together with improved stability. Here T = (1/Vp) f pdV/ (B2TO/2o) BT= BT (Ro), and p is the plasma pressure. START was the first LART to demonstrate these features at temperatures of Tt ~Te ~102eV. The work described in this thesis has aimed to develop and use diagnostics and their use for studying the density operating regimes on START. A double-pass mid plane interferometer was commissioned for measuring the plasma density. This system was composed by an existing HCN laser (337 ), an optical table, and detectors (Schottky diodes).

Esta tese analisa a transição de um feixe com perfil isotrópico para um perfil anisotrópico em um canal focalizador linear. Considerando um feixe de íons de alta intensidade no regime dominado pelas forças eletromagnetoestáticas do próprio feixe e com um grande desacasamento (RMS) do envelope do feixe, observa-se um rápido crescimento da anisotropia espacial do feixe. Uma vez que as interações eletromagnetoestáticas do próprio feixe em um acelerador linear de alta intensidade podem levar a equipartição da energia entre os graus de liberdade do feixe, este fenômeno de anisotropização sugere uma espécie de rota para a equipartição. Nesta tese, mostramos que as ressonâncias de partícula-partícula e as ressonâncias entre os modos de oscilação do feixe e as partículas levam a anisotropização do feixe, isto é, tanto a razão do envelope como a razão das emitâncias são diferentes de um. Propomos que esta anisotropia é responsável pelo equiparticionamento do feixe. Os resultados sugerem que quando o feixe permanece equiparticionado ele apresenta uma anisotropia macroscópica, que é caracterizada pelas seguintes propriedades: o desenvolvimento de uma forma elíptica do feixe, com o crescimento do semi-eixo ao longo da direção x, a presença de um acoplamento entre as emitâncias transversais, a formação do anel ao longo de uma direção preferencial, a estacionariedade da temperatura e um crescimento da entropia, sob a forma de cascata. Chamamos o estado caracterizado por estas propriedades como um estado de equartição via anisotropias. / This thesis examines the transition from isotropic to anisotropic beam profiles in a linear focusing channel. Considering a high-intensity ion beam in a space-charge dominated regime and with an initially large mismatcaed RMS beam size, we observe a fast increasing spatial anisotropy of the beam. Since space-charge interactions in a high-intensity linear accelerator can lead to energy equip rtition between the degrees of freedom, this anisotropization phenomena suggest a kinc of route to equipartition. In this thesis we show that the particle-particle resonances and mode oscillation of the beam-particle resonances lead to the anisotropization of the beam, that is, both the envelope ratio and the emittance ratio are different from one. We propose that this anisotropy is responsible for the beam's equipartitioning. The results suggest that the beam remains equipartitioned when it exhibits a macroscopic anisotropy, which is characterized by the following properties: the development of an elliptical shape with increasing size along the x-direction, the presence of a coupling between transversal e ittances, halo formation along a preferential direction, stationarity of the temperature and a growth of the entropy in the cascade form. We call the state characterized by these properties as an anisotropic equipartition state.

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / El error en la micromedición, provocado por la imprecisión de los medidores de agua, representa una parte importante dentro de las pérdidas de agua presentes en una red de distribución, además de generar un impacto negativo en la economía de las empresas y de los usuarios. Se evalúa el desempeño de los medidores domésticos de agua potable del Centro de Servicios de San Juan de Lurigancho, para lo cual se seleccionó una muestra representativa de 424 medidores de agua, los cuales fueron contrastados en un laboratorio. Las pruebas de aferición de los medidores se realizaron utilizando 6 caudales diferentes, además se calculó el caudal de arranque, que si bien no es un valor propio de las características metrológicas del medidor, permite conocer la sensibilidad que tiene el medidor para registrar los volúmenes de agua consumidos a caudales bajos. Con los errores de medición para cada caudal de ensayo se trazó la curva de error para cada medidor evaluado. De la ponderación de la curva de error y el patrón de consumo, que caracteriza la forma de consumo de agua de la población, se obtiene el error medio ponderado de cada medidor, y con estos valores representativos finalmente se determina el error global del parque de medidores. / Trabajo de suficiencia profesional

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Se describe el análisis fluido-dinámico como una metodología para resolver diversos problemas relacionados a la mecánica de fluidos y obtener propiedades como perfiles de presión, velocidad, líneas de corriente y otros. Uno de los códigos más empleados utilizando volúmenes finitos es el Ansys-CFX. Se describe la caracterización de materiales como la determinación de las características de un material a partir del estudio de sus propiedades físicas, químicas y/o estructurales. Existen para ello distintas técnicas de caracterización, de acuerdo a la necesidad del material. Una vez conocidas las características del material puede establecerse la naturaleza del mismo, así como sus posibles aplicaciones. Uno de los métodos de caracterización más comunes en la Industria Oil & Gas es la caracterización por ensayos mecánicos y químicos, los cuales evalúan posteriormente la compatibilidad del material ensayado con las normas ASTM. La investigación realizada se divide en dos partes: el análisis fluido-dinámico en la válvula de tipo tapón mediante el método Ansys-CFX y la definición de una metodología de caracterización para la válvula de tipo tapón. Las válvulas tapón son usadas ampliamente en el transporte de hidrocarburos, principalmente en estaciones de superficie. Para el análisis fluido-dinámico se consideró información real de presión y caudal a través de la válvula tapón en dos escenarios, uno a máximo caudal y otro a mínimo caudal de transporte. Posteriormente se obtuvieron y evaluaron valores de presión y velocidad a través de la válvula. Para la segunda parte, los componentes de las válvulas se caracterizaron bajo ensayos de tracción, dureza, análisis químico y análisis metalográfico. De igual manera se realizaron ensayos de presión de cuerpo y cierre de alta y baja presión. Posteriormente se muestran los resultados obtenidos, los cuales son validados con las especificaciones técnicas de ASTM A 216 y la norma API 598. / Tesis

Publicación a texto completo no autorizada por el autor / Determina la evapotranspiración potencial (ETo) en las zonas alto andinas del Perú, para lo cual se ha considerado tomar tres puntos geográficos estratégicos de estas zonas, los mismos que considera representativos y se ha tomado como referencia para hacer los cálculos, a fin de determinar la demanda de agua para riego que cubra dicha evapotranspiración. Los puntos considerados son aquellos en que se tiene información meteorológica suficiente que permita hacer los cálculos respectivos, éstos son: Estación Hacienda Porcón en Cajamarca que representa la zona alto andina norte, Estación Huasahuasi en el Departamento de Junín que representa la zona alto andina centro y la estación Chivay en el Departamento de Arequipa, que representa la zona alto andina sur del Perú. El caudal requerido para una irrigación de un determinado cultivo está en función de la evapotranspiración, ésta a su vez depende del tipo de cultivo, el tipo de terreno y la ubicación geográfica; conociendo estos parámetros y el caudal de agua disponible, el proyectista o agricultor podrá determinar el tipo de cultivo y la extensión de terreno a cultivar. El sistema de riego utilizado en forma masiva en las zonas alto andinas es el riego por gravedad, que causa dos principales problemas: primero es poco eficiente y segundo, debido a que los terrenos alto andinos presentan moderadas y fuertes pendientes, este método de riego erosiona los terrenos y a la vez transporta los nutrientes hacia las partes bajas de los mismos. Por otro lado, para el riego por gravedad los pequeños caudales de manantes y pequeñas quebradas no son utilizados. Otro de los propósitos de este trabajo es proveer una herramienta que ayude a los proyectistas y/o agricultores a determinar, de una forma rápida, la posibilidad de implementar un sistema de riego por aspersión y de esta manera utilizar los pequeños caudales disponibles de manantes o quebradas y así aprovechar estos caudales que por lo general son desperdiciados. De igual modo utilizar los fuertes desniveles topográficos que presentan las zonas alto andinas, como energía potencial para operar los aspersores de riego. Finalmente, se presenta un proyecto típico como aplicación del presente estudio, el mismo que consiste en aprovechar el agua de un manantial (1.77 l/s) para irrigar dos parcelas de terreno que tienen un área acumulada de 2.5 ha. La captación y el área a irrigar se encuentran a fuerte desnivel, el que será aprovechado como energía potencial para operar los aspersores. / Trabajo de suficiencia profesional

Uma análise da estabilidade não-linear de feixes com seção transversal circular considerando perturbações sem simetria axial é executada. Mostra-se que as oscilações simétricas oficialmente circulares de um feixe podem induzir oscilações não-lineares do tipo anti-simétrica(elípticas), com um conseqüente aumento do tamanho do feixe ao logo de uma direção preferencial. O mecanismo da instabilidade e sua relevância às perdas de partícula no feixe são discutidos.

Neste trabalho analisamos a propagaçãode ondas eletro magnéticas não lineares em plasmas constituídos por três espécies de partículas, considerando dois casos distintos. No primeiro estudamos a propagação de ondas eletrostá ticas íon-acústicas em plasmas compostos por elétrons, íons nega tivos e íons positivos,indicando que,para certo valor crítico da concentração dos íons negativos,a usual aproximação de íons frios pode não ser boa. No segundo caso investigamos os processos de modulação não linear de ondas eletromagnéticas transversais em plasmas constituídos por elétrons, pósitrons e íons. Neste contexto várias situações são abordadas: modulação oblíqua ao vetor da onda portadora com geração de campos magnéticos quase estáticos, modu lação na vizinhança de pontos críticos, efeitos decorrentes da inclusão de fortes campos magnéticos e efeitos cinéticos associa dos à temperatura do plasma. / In this work we analyse nonlinear eletromagnetic wave propagation in plasmas made up by three types of particles, considering two distinct cases. In the first one we study the propagation of electrostatic ion-acoustic waves in plasmas made up by electrons, positive ions and negative íons, indicating that for certain critical values of negative ion concentration the usual approximation of cold ion fluid may not be good. For the second case we investigate the modulational processes of transversally polarized electromagnetic waves in plasmas made up by electrons, positrons and ions. Within this context various situations are treated: modulations oblique with respect to the direction of the high frequency wave vector, low-frequency magnetic field generation,modulations in the neighborhood of critical points, effects derived from the inclusion of stronq magnetic fields and kinetic effects associated with plasma temperatures.

Los sistemas de control de humos y fuego son instalaciones que sirven para poner en resguardo a las personas ante un incendio en las edificaciones, uno de los sistemas de control de humos y fuego es la presurización de escaleras, este sistema actúan inyectando aire a la montante de la escalera para tener una sobrepresión comparado con el interior del edificio; evitando el ingreso de humos y fuego a esta vía de evacuación, esta sobrepresión es calculada para evitar inconvenientes en la apertura de las puertas durante la evacuación del edificio. Los sistemas de presurización de escaleras fueron probados en experimentos realizados como es el caso del Hotel Plaza de Washington en 1989, validando su funcionabilidad en condiciones reales. La metodología de cálculo de estos sistemas están normados y estandarizados por entidades de prestigio como la ASHRAE y el NFPA, los cálculos para el diseño de sistemas de control de humo y fuego deben ser realizados por ingenieros experimentados en este tipo de sistemas, un mal cálculo pondría en riesgo la integridad de las personas que se encuentran en el edificio durante la emergencia. Los cálculos de este sistema inician con la estimación del caudal de ingreso de aire a la montante de la escalera que es una sumatoria de los caudales calculados para los casos cuando se tiene todas las puertas de emergencia cerradas, algunas puertas de emergencia abiertas hacia el edificio y la puerta abierta hacia el exterior; en el cálculo de la caída de presión del conducto de transporte de aire para la selección del ventilador se calcula teniendo en cuanta la presión de la montante de la escalera; para el funcionamiento adecuado del sistema de presurización de escaleras se instala un dámper barométrico con características calculados para mantener el caudal de aire y presión en rangos de diseño. / Trabajo de suficiencia profesional

Neste trabalho estudaremos o comportamento de um feixe de partículas carregadas, radialmente simétrico, quando este élançado em um canal solenoidal com campo magnético constante. Se esse feixe for denso e se propagar com uma velocidade muito menor que a da luz, sofrerá um forte efeito de repulsão Coulombiana, a qual competirá com a força magnética externa do canal solenoidal. Em um dado momento, entre o regime de transição do estado inicial para o estado final de relaxação, o feixe ejetará partículas do seu núcleo para a borda e, esse processo se intensificará à medida que o feixe se propaga no canal solenoidal. Analisaremos esse fenômeno de maneira detalhada, tanto para feixes com temperaturas quanto para feixes frios. Para isso, construiremos modelos numéricos e analíticos, onde ambos estabelecerão parâmetros que permitam otimizar o tempo de vida do feixe dentro do canal solenoidal até a primeira ejeção de partículas, [1], [2], [3], [4]. Com o intuito de entendermos a dinâmica do sistema como um todo, também estudaremos o estado estacionário do feixe. Para tanto, utilizaremos técnicas Lagrangeanas e quantidade conservadas, como a energia total, a fim de determinarmos a emitância do estado relaxado [5], [6]. / In this work, we will study the behavior of a charged particle beam, radially symmet- rical, when it is launched in a solenoidal channel with constant magnetic field. If the beam is dense and propagate with speed much slower than the light, it will undergo a strong effect of Coulomb repulsion, which compete with the strength of the external magnetic solenoidal channel. At a certain point, between the transition from initial state to the ultimate state of relaxation, the beam will eject particles from the core to its edge, and this process will intensify as the beam propagates in the channel solenoidal. We will analyze this phenomenon in detail either for cold beams as for beams with temperature. To do this, we will construct analytical and numerical models, which both provide parameters to optimize the lifetime of the beam inside the solenoidal channel until the first ejection of particles, [1], [2], [3], [4]. In order to understand the dynamics of the system as a whole, we will also study the relaxed state of the beam. For this purpose, we will use Lagrangian techniques and conserved quantities, as the total energy, with the purpose of determine the emittance of the relaxed state [5], [6].