Com o advento das cubas eletrolíticas de alta amperagem para redução do alumínio, o estudo da instabilidade magnetohidrodinâmica tem se tornado cada vez mais importante, tanto no projeto de novas tecnologias quanto na melhoria da eficiência dos equipamentos já existentes. O objetivo central deste trabalho é desenvolver um modelo matemático de instabilidade magnetohidrodinâmica. O modelo deve ser sensível aos principais parâmetros de projeto e operacionais de uma cuba e capaz de servir como ferramenta na determinação de configurações mais favoráveis no que tange à instabilidade. No modelo, considera-se que o campo magnético gerado pelos condutores externos é conhecido. As equações diferenciais pertinentes à física do modelo são resolvidas utilizando-se diferentes métodos numéricos implementados em um software desenvolvido e dedicado para os objetivos deste trabalho. Alguns resultados de oscilação de voltagem foram comparados com os valores obtidos em cubas reais. Foram feitos estudos de sensibilidade na variação de parâmetros quanto à instabilidade, tais como: corrente elétrica de operação; distância anódica-catódica, nível de metal líquido e desbalanço do campo magnético vertical. Diferentes configurações básicas de campos magnéticos foram testadas de modo a definir-se qual delas é a mais indicada para obterem-se cubas mais estáveis. A influência da operação de troca dos anodos na instabilidade também foi estudada. Com o auxílio do modelo foi possível recomendar-se uma seqüência de trocas de anodo que minimize o distúrbio na instabilidade magnetohidrodinâmica de um específico projeto de cubas. / With the advent of high amperage electrolytic cells for aluminum reduction, the study of the magnetohydrodynamics is becoming more and more important to the new technologies project, as well to the existent devices efficiency improvement. The main objective of this work is to develop a mathematical model of the cell’s magnetohydrodynamic instability. The model shall be sensible to the main project and operational cells’ parameters and able to be used as a tool for determining better configurations regarding cell instability. In the model, the magnetic field generated by the external conductors is considered as known. The differential equations regarding the model physics are solved using different numerical methods, implemented in a software developed and dedicated for the purposes of this work. Several oscillation voltage results were compared with the values obtained in real cells. Sensibility of some operational parameters variation on the instability such as: total operational electrical current, anodecathode distance, liquid metal level, and unbalance of the vertical magnetic field were studied. Different magnetic field basic configurations were tested in order to define the most indicated for obtaining more stable cells. The influence of the anode changing operation on the instability was also investigated. With the help of the model, it was possible to recommend an anode changing sequence which minimizes the disturbance on the magnetohydrodynamic instability in a specific cell design.

O estudo consiste na comparação dos resultados das simulações do modelo Weather Research and Forecasting (WRF) com medições de vento realizadas por uma torre anemométrica e dados fornecidos pelo Banco de Dados Meteorológicos para Ensino e Pesquisa (BDMEP) por um período de 24 meses. O litoral do Rio Grande do Sul é uma região de grande potencial eólico e vem sendo monitorado através de torres anemométricas por vários desenvolvedores de projetos eólicos. Com isso, o objetivo deste trabalho é empregar o modelo WRF, para que sirva de apoio `as medições e atue de forma complementar no sentindo de reduzir os riscos nas previsões sobre potencial eólico. É importante reproduzir os momentos estocásticos para obter uma ideia sobre a varia-bilidade da intensidade do vento e sua direção, de acordo com a linha temporal. As linhas temporais do passado que via semelhança, tem concordância com os padrões já existentes, servem para reproduzir séries futuras. Supondo que, as alterações climáticas sejam lentas, o provável que estas linhas reescaladas, as quais tem concordância do passado, poderão ter concordância com o futuro, sendo assim, o mais importante ´e acertar os momentos estocásticos da distribuição e não somente os valores absolutos. Os resultados concordaram com os dados observados, validando a metodologia aplicada na representação de ventos da região. Com isso permitirá desenvolver séries temporais de longo prazo, ajudando no conhecimento da climatologia local e reduzindo as incertezas dos projetos eólicos, além de fornecer um banco de dados para modelos estocásticos de distribuição de energia. / The present work consists in a comparison of results from model simulations by the Weather Research and Forecasting (WRF-ARW) program with wind measurements by an anemometer tower and data provided by the Meteorological Database for Education and Research (BDMEP) for a period of 24 months. The coast of Rio Grande do Sul is a region of high wind potential and is being monitored by anemometric towers by several developers of wind park projects. Thus, the objective of this work is to employ the WRF model as a support for measurements and a complement that shall help to reduce risks in predictions of site dependent wind potentials. It is important to reproduce the stochastic time sequences in order to get an idea about the variability of the wind speed and direction in accordance with the temporal line. The comparison of timelines of the past that showed similarity is consistent with already existing standards, and thus is able to generate future time series. Assuming that climate change is slow, rescaled sequences from the past are likely show correlation for lines in the future. Thus, for the set of stochastic time distribution it is important to consider not only the absolute values but also fluctuations. The results agree with the observed data, validating the methodology applied in the representation of winds in the region. With these series we will develop long-term time sequences, contributing to knowledge of the local climatology and reducing the uncertainties of wind farm projects and provide a database for stochastic models of power distribution. Keyword: Anemometers, Wind Energy, Mathematical models,Wind forecast,WRFARW.

Os Problemas de Roteirização em Arcos constituem uma classe dos Problemas de Roteirização de Veículos, nos quais as demandas ocorrem de maneira contínua ao longo dos segmentos de uma rede de transporte. O campo de aplicação dos Problemas de Roteirização em Arcos abrange o planejamento da operação de serviços como a coleta de lixo; a entrega de correspondência e de jornais; a leitura de medidores de energia elétrica, água e gás; e o transporte escolar por ônibus. Nas situações de ordem prática é comum a ocorrência de restrições operacionais que impossibilitam o atendimento de todas as demandas existentes em uma rede de transporte por um único veículo ou pessoa. Desse modo, além da seqüência de percurso, é necessário determinar o conjunto de segmentos de via que cada unidade de trabalho pertencente a uma frota ou equipe de serviço deve atender. Este trabalho apresenta os aspectos conceituais e resolutivos dos Problemas de Roteirização em Arcos e do Problema do Particionamento de Redes de Transporte. É feita também a proposição de um modelo de resolução, desenvolvido a partir da estratégia de agrupar primeiro – roteirizar depois, para o Problema de Roteirização em Arcos Capacitado descrito em grafos não orientados. A demonstração do modelo é feita através de sua aplicação em um estudo de caso. São feitas, a seguir, a análise do desempenho do modelo nesta aplicação e a comparação entre os resultados obtidos e a prática atualmente utilizada, a qual é baseada na experiência de um planejador.

Made available in DSpace on 2018-08-24T22:53:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_5210_.pdf: 3464807 bytes, checksum: ba419c72e066e2d8741eb9dccbc54717 (MD5) Previous issue date: 2011-08-23 / O reservatório da Pequena Central Hidrelétrica de Rio Bonito, localizada na bacia do rio Santa Maria da Vitória, um dos principais mananciais de abastecimento da Região Metropolitana da Grande Vitória, recebe aporte de nutrientes provenientes de esgotos domésticos, cultivos agrícolas, granjas e pocilgas. No presente estudo procurou-se analisar as condições do corpo de água, quanto a aspectos relacionados com a eutrofização, para o ano hidrológico outubro de 2008 a setembro de 2009, a partir de resultados de monitoramento bimestral de qualidade de água realizado em pontos situados no seu interior, à montante e à jusante. Foi realizada classificação das águas do reservatório, quanto ao estado trófico, de acordo com diferentes modelos matemáticos e Índices de Estado Trófico (IET), incluindo modelos de Salas e Martino (1991) e da OECD, além de IETs de Carlson e de Lamparelli e da Flórida. O Índice Morfoedáfico foi utilizado para estimativa da concentração natural de fósforo total no reservatório de Rio Bonito. Concluiu-se que diferentes modelos podem resultar em diferentes classificações de níveis de trofia e que o ponto situado a jusante do reservatório apresentou melhores condições qualitativas do que o situado a montante, considerando diversos parâmetros monitorados, indicando que o reservatório está funcionando como uma lagoa de estabilização de tratamento de efluentes.

Orientador: Vivaldo Silveira Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-23T08:36:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Menezes_MauroRenault_M.pdf: 20656038 bytes, checksum: 879ea1d0e01c3b7da8723352d30c7843 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Este trabalho consiste na modelagem matemática de um túnel de congelamento em batelada, com convecção forçada de ar, e seu sistema de refrigeração por compressão mecânica de simples estágio, com o objetivo de comparar diferentes modos de controle. Inicialmente foi testada a substituição da lógica de controle da válvula de expansão, de proporcional (P, convencionalmente utilizada), para proporcional-integral-derivativa (PID). Pelos resultados obtidos, não houve melhoria significativa no desempenho global do processo, embora o controle do superaquecimento (diferença entre as temperaturas de saída e entrada do evaporador) tenha sido melhor. Em seguida, foram testadas outras variáveis de processo (temperatura do ar na câmara, eficiência volumétrica e volume específico da sucção) com a mesma variável de controle (abertura da válvula), e observou-se que estas variáveis não devem ser utilizadas para controle, uma vez que cada uma delas, isoladamente, pode trazer problemas ao processo. Utilizando a válvula de expansão com lógica PID e outro controlador, variando a rotação do compressor e monitorando a eficiência volumétrica (2 SISO's - "Single Input Single Output"), mostrou-se que é possível melhorar a eficiência volumétrica do compressor, e, conseqüentemente, o coeficiente de eficácia (COP) do processo, sendo que foi atingido um aumento de até 16 % no COP com relação ao controle convencional (controle do superaquecimento pela válvula de expansão) / Abstract: This work consists on the mathematical modeling of a batch freezing tunnel with forced air convection and its single stage relegating system of mechanical compression, with the objective of comparing different control manners. Initially the substitution of the control logic of the expansion valve, from proportional (P, conventionally used) to proportional-integral-derivative (PID) was tested. From the results, there was not significant improvement in the global performance of the process, although the control of superheating (difference between outlet and inlet evaporator temperatures) has been better. Soon after, other process variables were tested (air room temperature, volumetric efficiency and suction specific volume) with the same controlled variable (opening of the valve), and it was observed that these variables should not be used for control, once each one of them, separately, can bring problems to the process. Using the expansion valve with PID logic and other controller, varying the rotation ofthe compressor and monitoring the volumetric efficiency (2 SISO's - Single Input Single Output), it was shown that it is possible to improve the compressor volumetric efficiency and, consequently, the coefficient of performance (COP) ofthe process. It has been obtained an increase of up to 16% in COP with relation to the conventional control (control of superheating by the expansion valve) / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientador: Francisco Maugeri Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-07-23T11:18:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Burkert_CarlosAndreVeiga_M.pdf: 3149742 bytes, checksum: 25383c6fba6e203a2114052975f0f713 (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: A cefalosporina C é um importante antibiótico ß - lactâmico, obtida por cultivo de fungos do gênero Cephalosporium, constituindo a matéria-prima para a síntese de inúmeros antibióticos de largo espectro de ação microbiana, sendo que sua recuperação e purificação constitui a etapa mais onerosa do processo. Neste trabalho realizou-se um estudo experimental a respeito da separação de cefalosporina C em coluna de leito fixo contendo Amberlite XAD-2 como adsorvente, verificando o comportamento das curvas de ruptura em diferentes condições geométricas e operacionais (relação comprimento do leito - diâmetro da coluna L/?, relação diâmetro da partícula - diâmetro da coluna dp/?, velocidade superficial v), bem como o efeito destas variáveis sobre a eficiência de utilização do leito da coluna, quantidade de cefalosporina C adsorvida e produtividade, através da determinação do fator de sensibilidade. Foi proposto um modelo matemático para a adsorção de cefalosporina C em coluna de leito fixo que considerou a resistência externa e. interna à transferência de massa, assim como a dispersão axial. Este modelo foi obtido a partir de balanços de massa e equações cinéticas de adsorção (isoterma de Langmuir), com resolução numérica através do método de Crank¬Nicolson para as equações diferenciais parciais, utilizando matrizes tridiagonais, e do método de Runge-Kutta de 4ª ordem para as equações diferenciais ordinárias. Para o ajuste dos parâmetros do modelo matemático aplicou-se o método simplex geométrico flexível de NELDER & MEAD (I965), conhecido como método dos poliedros flexíveis ou simplex modificado. Os resultados experimentais mostraram que o aumento de L/O e a redução de dp/? e v melhoraram a eficiência de utilização do ,leito da coluna e a quantidade de cefalosporina C adsorvida no tempo de ruptura. A produtividade foi incrementada com o aumento de L/O e v, e com a redução de dp/?. Além disso, foi observado que o processo de adsorção é limitado pela transferência de massa interna, sendo que a difusão intraparticular é a etapa limitante do processo. Finalmente, o ajuste dos parâmetros do modelo matemático mostrou que as estimativas iniciais adotadas para as constantes cinéticas e de equilíbrio da isoterma de Langmuir foram satisfatórias e, que a curva de ruptura foi muito afetada pela difusividade efetiva e porosidade do leito. / Abstract: Cephalosporin C is a ß - lactam antibiotic, produced by Cephalosporium in submerged culture, constituting the raw material of several synthetic antibiotics. Its purification is the most expensive step of the process. In this work, an experimental investigation on cephalosporin C separation in fixed bed column with Amberlite XAD-2, describing the behavior of breakthrough curves at different conditions (bed depth - column diameter ratio L/e, particle size - column diameter ratio dp/? , superficial velocity v), was carryed out. The effect of these variables in the bed utilisation efficiency, adsorbed cephalosporin C and productivity was analyzed using the sensitivity factor. A mathematical model for the cephalosporin C adsorption in fixed bed column was suggested, considering internal and external mass transfer resistances and axial dispersion. This model was obtained from a mass balance and kinetic equations of adsorption (Langmuir isotherm). The numerical resolution was obtained using Crank-Nicolson method for the partial differential equations and 4th order Runge-Kutta method for the ordinary differential equations. The model parameters fitting was performed using simplex method (NELDER & MEAD, 1969). The experimental results showed that an increase in L/ ? and a decrease in d/e and v lead to an improve in the bed utilisation efficiency and in adsorbed cephalosporin C at the time to breakthrough. Productivity was increased with an increase in L/ ? and v, and with a decrease dp/?. Moreover, it was observed that adsorption process is limited by internal mass transfer. Intraparticle diffusion is the process critical step. The fitted parameters showed that the initial estimates for the kinetics and equilibrium constants according to a Langmuir isotherm were satisfactory. Finally, the effective diffusivity and bed porosity affected considerably the breakthrough curves. / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

Orientador: Maria Regina Wolf Maciel / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-23T15:09:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Brito_RomildoPereira_D.pdf: 6600089 bytes, checksum: ac94aed53b1e1309ece2269d11873a38 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: Resumo: Visando conhecer detalhadamente o comportamento dinâmico do processo de destilação extrativa, foram realizados estudos considerando diversos tipos de perturbações no processo. Para tanto, foram desenvolvidos modelos nos estados estacionário e transiente. O estudo foi realizado para quatro sistemas, os quais utilizam solventes com características distintas. Os resultados obtidos mostram que o processo de destilação extrativa apresenta comportamento simples para os diversos tipos de perturbações. Contudo, existe uma grande diferença entre o comportamento os sistemas, a qual é caracterizada pelo tipo de solvente. As colunas que operam com solvente de baixa volatilidade são mais fáceis de controlar, o que foi demonstrado pelas respostas dinâmicas do sistema. O controle foi outro aspecto abordado neste trabalho. Um estudo preliminar foi realizado, e os resultados mostraram que para todos os sistemas, um controlador clássico pode manter o processo nas condições desejadas. Foi realizada a avaliação de um nova configuração para o processo de destilação extrativa para sistemas que utilizam solvente com volatilidade relativa baixa. A nova configuração utiliza apenas uma coluna de destilação e os três componentes são obtidos em diferentes pontos da coluna. O desempenho é comparável ao da configuração convencional. A quantidade de energia total necessária em ambos os casos é também comparável, no entanto as respostas dinâmicas são bem diferentes... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: In order to know in details the dynamic behavior of the extractive distillation process studies have been made considering severals types of disturbances in the process. For this steady and unsteady states models have been developed. Four kinds of systems have been considered which use solvents with distinct charactheristics. The result obtained show tha the extractive distillation process presents simple behavior for differents kinds of disturbances. However, there is a large difference among the system dynamic responses, which are characterized by the kind of the solvent. The columns operating with solvents of low volatility are easier to control as it was demonstrated by the resulting profiles. A preliminary study on control of the column has been made whichand the results show that a classical controller can keep the process on the desired conditions. Test of a new configuration for the extractive distillation process was realized for systems that uses low volatility solvents. The new configuration has the advantage of using just one column and the three components are obtained at different position along the column. The performance is comparable to the conventional one, that total reboiler duties in both cases are almost the same. However, the systems dynamic responses are quite different... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Doutorado / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Ernesto Ruppert Filho / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-27T01:38:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 NunesJunior_FranciscoLiszt_M.pdf: 4448937 bytes, checksum: e70eade1aa223d0041741658407b2c93 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: Este trabalho discute o problema de saturação magnética em máquinas síncronas através de dois diferentes modelos matemáticos dinâmicos que utilizam as curvas de magnetização de eixo direto e de eixo em quadratura. O primeiro deles é um modelo linear quanto à característica magnética, onde as curvas de magnetização de eixo direto e de eixo em quadratura são aproximadas por retas passando pela origem no plano fluxo de magnetização e corrente de excitação, enquanto que o segundo deles é um modelo não linear quanto à característica magnética onde as curvas de magnetização de eixo direto e de eixo em quadratura são obtidas de acordo com as normas técnicas nacionais e internacionais / Abstract: This Thesis argues the synchronous machine magnetic saturation problem through two different dynamic mathematical models using the d - axis and q - axis magnetization curves. The first one is a linear model referred to the magnetic characteristic where d - axis axis and q - aDs magnetization curves are aproximated by two straight lines passing through the origin of the magnetization flux and ma_netization current plane while the second one is a non-linear model referred to the magnetic characteristic where the d - axis and q - axis magnetization curves are constructed based on national and international standards / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Reginaldo Guirardello / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-28T22:45:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pissinatto_LucileneBeatriz_M.pdf: 2748990 bytes, checksum: 6d466001eb5fd7ba0fc5a7aec4d05338 (MD5) Previous issue date: 2001 / Resumo: O desenvolvimento adequado do layout de uma planta química é muito importante por motivos de economia, operação e segurança. A otimização global da planta deve incluir a otimização do posicionamento dos componentes e o comprimento e distribuição da tubulação, satisfazendo as restrições de segurança. O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de modelos matemáticos mais eficientes, do ponto de vista computacional, para realizar a otimização do posicionamento dos componentes do layout de plantas químicas, através da formulação do problema em programação mista, inteira e linear (MILP), resolvendo-se com o auxílio do pacote comercial de otimização, GAMS/CPLEX. Um modelo mais eficiente implica em menor tempo de cálculo e resultados satisfatórios. Para testar os modelos foram propostos três casos de estudo, com diferentes números de componentes: uma unidade petroquímica (6 componentes); uma unidade de polimerização (7 componentes) e uma planta de recuperação de mercúrio a partir de efluentes eletrolíticos (9 componentes). O tempo computacional para resolver cada caso está intimamente ligado ao número de componentes, ou seja, quanto maior o número, tanto maior o tempo gasto para sua resolução. Os modelos testados variaram de caso para caso, isto é, com a adição de algumas restrições lógicas e/ou substituição de outras restrições relacionadas aos bocais e tubos, o tempo computacional diminuiu para a unidade petroquímica e para a planta de recuperação de mercúrio, no entanto, o modelo original (existente na literatura) apresentou melhores resultados para a planta de polimerização. Portanto, verificou-se que os modelos propostos são melhores em algumas situações, mas não em outras, dependendo do caso de estudo e das condições envolvidas (número de variáveis, número de iterações e nós inspecionados pelo algoritmo B&B, etc.) / Abstract: The adequate development of the layout of a chemical plant is very important because of economic, operational and safety reasons. The overall optimization of the plant must inc1ude the optimization of the placement of the components and the length and distribution of the pipes, satisfying safety constraints. The objective of this work was the development of more efficient mathematical models to accomplish the optimization of the placement of the components of the layout of chemical plants, through the formulation of the problem as mixed integer linear programming (MILP), solved with the aid of a commercial optimization package, GAMS/CPLEX. A more efficient model implies in smaller time of calculation and satisfactory results. To test the models, three case studies were proposed, with different numbers of components: a petrochemical unit (6 components); a suspension polymerization plant (7 components) and a recovery of mercury from the effluents of electrolytic plant (9 components). The computational time to solve each case is intimately linked to the number of components, in other words, as larger the number, so much larger the time spent for its resolution. The tested models showed mixed results, that is, with the addition of some logical constraints or substitution of other constraints related to the nozz1es and pipes, the computational time decreased for the petrochemical unit and for the plant of mercury recovery, but the original model (existent in the literature) presented better results for the suspension polymerization plant. Therefore, it was verified that the proposed models are better in some situations, but not in others, depending on the case study and of the involved conditions (number of variables, number of iterations and nodes inspected by the algorithm B&B, etc.) / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Este trabalho foi desenvolvido no laboratório de irrigação do Departamento de engenharia Rural da Escola Superior de Agricultura"Luiz de Queiróz"- ESALQ-USP, com objetivo de avaliar as características de dois injetores de fertilizantes do tipo Venturi. Os injetores ensaiados são feitos de polietileno com formato em Tê ("T"). O injetor 1 (modelo Mazzei 1078) possue 22 cm de comprimento e 19,6 mm de diâmetro interno no trecho normal e 7,6 mm de diâmetro interno no corpo cilíndrico ("garganta"); o injetor 2 (modelo Mazzei 584) possuia 15 cm de comprimento e 11,6 mm de diâmetro interno no trecho normal da tubulação e 4,5 mm de diâmetro interno no corpo cilíndrico. O injetor 1 (um), foi testado para as pressões de alimentação de 10; 15; 20; 25 e 30 m.c.a. e seus respectivos diferencial de pressão: (2; 3 e 4); (4; 5 e 6); (4; 5 e 6); (6 e 7) e (7 e 8) m.c.a. O injetor 2 (dois), foi testado para as pressões de alimentação de 10; 15; 20; 25 e 30 m.c.a. com os respectivos diferencial de pressão: (4 e 5); (5 e 6); (6 e 7); (7) e (8 e 9) m.c.a. Os parâmetros de desempenho analisados foram curvas de vazão de sucção Versus pressão relativa de sucção e rendimento, os pares de valores de vazão de sucção e pressão de sucção foram submetidos à análise estatística de regressão, sendo o modelo linear o que mais adequadamente ajustou esses pares de valores. Para avaliar o rendimento dos injetores, foi deduzida uma equação utilizando-se do conceito de potência motriz e potência útil, a partir das expressões que definem as energias Piezométrica e cinética / not available