Submitted by Eduarda Figueiredo (eduarda.ffigueiredo@ufpe.br) on 2015-03-10T14:40:46Z No. of bitstreams: 2 Estudo da Influência dos Erros na Estimativa de Parâmetros Termofísicos_Tese de Doutorado_Renata Nunes Tavares da Silva.pdf: 4314250 bytes, checksum: 65ae2d9dd81fbc2ec1acaf9373753eec (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-10T14:40:47Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Estudo da Influência dos Erros na Estimativa de Parâmetros Termofísicos_Tese de Doutorado_Renata Nunes Tavares da Silva.pdf: 4314250 bytes, checksum: 65ae2d9dd81fbc2ec1acaf9373753eec (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2012-08 / A termografia por infravermelho é uma técnica de ensaio não-destrutivo que obtém imagens térmicas de objetos. Ela pode ser usada de forma quantitativa na solução de problemas inversos de condução de calor. Normalmente esses problemas inversos são resolvidos a partir da: (a) obtenção de temperaturas a partir de um instrumento de medição; (b) solução do problema direto; e (c) minimização do erro entre as temperaturas experimentais e estimadas. As diferenças são a forma de medir as temperaturas e o método de minimização empregado. O principal objetivo desse trabalho é analisar como os erros da câmera de infravermelho influenciam na precisão da estimativa de parâmetros termofísicos de materiais. Foi realizado um levantamento dos erros de uma câmera de infravermelho real. Também foram simulados experimentos computacionais para a geração de imagens térmicas do resfriamento de uma placa de gesso. Depois foram adicionados os erros levantados. Para simular diferentes resoluções de câmeras, foram implementadas diferentes máscaras com várias distribuições e quantidade de pixels. Para representar a temperatura superficial da amostra foram usados três índices, calculados a partir das máscaras implementadas. Os índices utilizados foram: a temperatura média superficial, temperatura média quadrática superficial, e temperatura máxima superficial. Também foi desenvolvido um método automático baseado na técnica de Levenberg- Marquardt para resolver o problema inverso de condução de calor as diferentes combinações máscara_índice. Os resultados mostraram que o erro sistemático que varia apenas com a distância do pixel ao centro da imagem provoca uma maior influência, ou seja, um erro percentual do parâmetro estimado em relação ao parâmetro de referência, nas estimativas da capacidade térmica do gesso. Enquanto que um erro sistemático que depende apenas da temperatura registrada no pixel da imagem influencia mais na estimativa da condutividade térmica gesso. Para um desvio médio de 1,46 °C houve erro% de 15% no rcp, e para um desvio médio de 0,81°C o erro% foi de 25% no k. Comprovando a importância da frequência das calibrações da câmera de infravermelho que será usada para medir temperaturas a serem usadas em problemas inversos de transferência de calor. Os erros aleatórios provocaram os maiores erros percentuais nas estimativas feitas com a temperatura máxima superficial da amostra. Para esse tipo de erro, a maior influência é na estimativa da condutividade térmica do gesso. A diferença entre usar a temperatura média ou máxima não é tão importante se os erros considerados são os sistemáticos, mas se os erros são aleatórios a diferença é enorme.

Nesta pesquisa, estudamos e comparamos duas maneiras de se construir redes. O principal objetivo do nosso estudo é encontrar uma forma efetiva de se construir redes, especialmente quando temos menos observações do que variáveis. A construção das redes é realizada através da estimação do coeficiente de correlação parcial com base na estatística clássica (inverse method) e na Bayesiana (priori conjugada Normal - Wishart invertida). No presente trabalho, para resolver o problema de se ter menos observações do que variáveis, propomos uma nova metodologia, a qual chamamos correlação parcial local, que consiste em selecionar, para cada par de variáveis, as demais variáveis que apresentam maior coeficiente de correlação com o par. Aplicamos essas metodologias em dados simulados e as comparamos traçando curvas ROC. O resultado mais atrativo foi que, mesmo com custo computacional alto, usar inferência Bayesiana é melhor quando temos menos observações do que variáveis. Em outros casos, ambas abordagens apresentam resultados satisfatórios. / This research is about studying and comparing two different ways of building complex networks. The main goal of our study is to find an effective way to build networks, particularly when we have fewer observations than variables. We construct networks estimating the partial correlation coefficient on Classic Statistics (Inverse Method) and on Bayesian Statistics (Normal - Invese Wishart conjugate prior). In this current work, in order to solve the problem of having less observations than variables, we propose a new methodology called local partial correlation, which consists of selecting, for each pair of variables, the other variables most correlated to the pair. We applied these methods on simulated data and compared them through ROC curves. The most atractive result is that, even though it has high computational costs, to use Bayesian inference is better when we have less observations than variables. In other cases, both approaches present satisfactory results.

Nesta pesquisa, estudamos e comparamos duas maneiras de se construir redes. O principal objetivo do nosso estudo é encontrar uma forma efetiva de se construir redes, especialmente quando temos menos observações do que variáveis. A construção das redes é realizada através da estimação do coeficiente de correlação parcial com base na estatística clássica (inverse method) e na Bayesiana (priori conjugada Normal - Wishart invertida). No presente trabalho, para resolver o problema de se ter menos observações do que variáveis, propomos uma nova metodologia, a qual chamamos correlação parcial local, que consiste em selecionar, para cada par de variáveis, as demais variáveis que apresentam maior coeficiente de correlação com o par. Aplicamos essas metodologias em dados simulados e as comparamos traçando curvas ROC. O resultado mais atrativo foi que, mesmo com custo computacional alto, usar inferência Bayesiana é melhor quando temos menos observações do que variáveis. Em outros casos, ambas abordagens apresentam resultados satisfatórios. / This research is about studying and comparing two different ways of building complex networks. The main goal of our study is to find an effective way to build networks, particularly when we have fewer observations than variables. We construct networks estimating the partial correlation coefficient on Classic Statistics (Inverse Method) and on Bayesian Statistics (Normal - Invese Wishart conjugate prior). In this current work, in order to solve the problem of having less observations than variables, we propose a new methodology called local partial correlation, which consists of selecting, for each pair of variables, the other variables most correlated to the pair. We applied these methods on simulated data and compared them through ROC curves. The most atractive result is that, even though it has high computational costs, to use Bayesian inference is better when we have less observations than variables. In other cases, both approaches present satisfactory results.

Desenvolve-se um método para estimar os parâmetros de uma rede hidráulica a partir de dados observados de cargas hidráulicas transientes. Os parâmetros físicos da rede como fatores de atrito, rugosidades absolutas, diâmetros e a identificação e quantificação de vazamentos são as grandezas desconhecidas. O problema transiente inverso é resolvido utilizando uma abordagem indireta que compara os dados disponíveis de carga hidráulica transiente observados com os calculados através de um método matemático. O Método Transiente Inverso (MTI) com um Algoritmo Genético (AG) emprega o Método das Características (MOC) na solução das equações do movimento para escoamento transiente em redes de tubos. As condições de regime permanente são desconhecidas. Para avaliar a confiabilidade do MTI-AG desenvolvido aqui, uma rede-exemplo é usada para os vários problemas de calibração propostos. O comportamento transiente é imposto por duas manobras distintas de uma válvula de controle localizada em um dos nós da rede. Analisam-se, ainda, o desempenho do método proposto mediante a variabilidade do tamanho do registro transiente e de possíveis erros de leitura nas cargas hidráulicas. Ensaios numéricos realizados mostram que o método é viável e aplicável à solução de problema inverso em redes hidráulicas, sobretudo recorrendo-se a poucos dados observados e ao desconhecimento das condições iniciais de estado permanente. Nos diversos problemas de identificação, as informações transientes obtidas da manobra mais brusca produziu estimações mais eficientes. / A method for estimation of parameters of existing hydraulic networks on the basis of observed transients pressures. Such parameters include pipe friction factors or absolute roughness, their diameters and the leakage locations and discharges. The inverse transient problem in terms of unknown parameters is solved through an indirect calibration procedure, which compares the calculated and observed hydraulic heads. The search method for optimal parameters employs the Method of Characteristics for the solution equations of transient motions in pipes and Genetic Algorithms. The initial conditions in the state of equilibrium are supposed unknown and the observed transient behavior of the network is in response to a valve maneuver composed of partial closure and reestablishment of flow in a pipe. In order to validate the transient calibration method, an example network is used to test various proposed calibration problems. The results show that the proposed method can be used with confidence for determination of various kinds of parameters. The transient inverse method is capable of network calibration using transient data collected at few locations in response to a quick valve maneuver.

Made available in DSpace on 2015-05-08T15:00:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1410495 bytes, checksum: 297a35ec22dfac08098347ad18406247 (MD5) Previous issue date: 2010-12-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Drying is one of the most widely used commercial processes for the preservation of agricultural products, whose maximum objective is to maintain its qualities. On the other hand, for the optimal design and control of processes and equipments it is necessary a clear understanding of the involved phenomena and the transport properties of the product being handled. In this sense two mathematical models were developed, in the configuration of an infinite plane plate, with the aim of studying the process of drying food. The first model was based on Fick's second law, to model the process of mass transfer, treated by the Classical Integral Transform Technique (CITT). The second model was developed for the analysis of the simultaneous heat and mass transfer using the equations of Luikov, where the distributions of temperature and moisture content inside the food were obtained following the formalism inherent to the Generalized Integral Transform Technique (GITT). In both models, the thermophysical properties are considered constant. The results obtained in the two models were compared and found that they are able to describe the process of drying food. The influence of thermophysical parameters relating to the simultaneous heat and mass transfer was also analyzed. The accuracy of the calculations of a heat and mass balance depends on the precision as that is known the properties of the product and the choice of reliable data for these properties is an important part to any careful analysis engineering. Thus, an inverse problem of parameters estimation, for the mass transfer, was solved through the Levenberg-Marquardt's minimization algorithm. The results obtained through the solution of the inverse problem for the effective mass diffusivity are the same order magnitude of those reported in the literature. Key words - food drying, Fick law, Luikov, GITT, inverse method. / A secagem é um dos processos comerciais mais usados na conservação de produtos agropecuários, cujo objetivo máximo é a manutenção de suas qualidades. Por outro lado, para o dimensionamento e controle ótimos dos processos e dos equipamentos é necessário um claro entendimento dos fenômenos envolvidos e das propriedades de transporte do produto que está sendo manuseado. Neste sentido, foram desenvolvidos dois modelos matemáticos, na configuração de uma placa plana infinita, com o objetivo de se estudar o processo de secagem de alimentos. O primeiro modelo foi baseado na segunda lei de Fick, para modelar o processo de transferência de massa, tratado através da Técnica da Transformada Integral Clássica (CITT). O segundo modelo foi desenvolvido para a análise da transferência simultânea de calor e massa usando-se as equações de Luikov, onde as distribuições de temperatura e teor de umidade no interior do alimento foram obtidas segundo os formalismos inerentes à Técnica da Transformada Integral Generalizada (GITT). Em ambos os modelos as propriedades termofísicas são consideradas constantes. Os resultados obtidos nos dois modelos foram comparados e constatou-se que os mesmos são capazes de descrever o processo de secagem de alimentos. Avaliou-se também a influência dos parâmetros termofísicos referentes à transferência simultânea de calor e massa. A exatidão dos cálculos de um balanço de calor e massa depende da precisão com que se conhecem as propriedades do produto e, a escolha de dados confiáveis dessas propriedades é uma parcela importante para qualquer análise cuidadosa de engenharia. Desta forma, um problema inverso de estimação de parâmetros, para a transferência de massa, foi resolvido através do algoritmo de minimização de Levenberg-Marquardt. Os resultados obtidos através da solução do problema inverso para a difusividade efetiva de massa são da mesma ordem de grandeza dos reportados na literatura.

Desenvolve-se um método para estimar os parâmetros de uma rede hidráulica a partir de dados observados de cargas hidráulicas transientes. Os parâmetros físicos da rede como fatores de atrito, rugosidades absolutas, diâmetros e a identificação e quantificação de vazamentos são as grandezas desconhecidas. O problema transiente inverso é resolvido utilizando uma abordagem indireta que compara os dados disponíveis de carga hidráulica transiente observados com os calculados através de um método matemático. O Método Transiente Inverso (MTI) com um Algoritmo Genético (AG) emprega o Método das Características (MOC) na solução das equações do movimento para escoamento transiente em redes de tubos. As condições de regime permanente são desconhecidas. Para avaliar a confiabilidade do MTI-AG desenvolvido aqui, uma rede-exemplo é usada para os vários problemas de calibração propostos. O comportamento transiente é imposto por duas manobras distintas de uma válvula de controle localizada em um dos nós da rede. Analisam-se, ainda, o desempenho do método proposto mediante a variabilidade do tamanho do registro transiente e de possíveis erros de leitura nas cargas hidráulicas. Ensaios numéricos realizados mostram que o método é viável e aplicável à solução de problema inverso em redes hidráulicas, sobretudo recorrendo-se a poucos dados observados e ao desconhecimento das condições iniciais de estado permanente. Nos diversos problemas de identificação, as informações transientes obtidas da manobra mais brusca produziu estimações mais eficientes. / A method for estimation of parameters of existing hydraulic networks on the basis of observed transients pressures. Such parameters include pipe friction factors or absolute roughness, their diameters and the leakage locations and discharges. The inverse transient problem in terms of unknown parameters is solved through an indirect calibration procedure, which compares the calculated and observed hydraulic heads. The search method for optimal parameters employs the Method of Characteristics for the solution equations of transient motions in pipes and Genetic Algorithms. The initial conditions in the state of equilibrium are supposed unknown and the observed transient behavior of the network is in response to a valve maneuver composed of partial closure and reestablishment of flow in a pipe. In order to validate the transient calibration method, an example network is used to test various proposed calibration problems. The results show that the proposed method can be used with confidence for determination of various kinds of parameters. The transient inverse method is capable of network calibration using transient data collected at few locations in response to a quick valve maneuver.