[pt] O presente trabalho consiste de um modelo matemático termoquímico de simulação do processo Tecnored de produção de ferro primário, construído através do estudo e equacionamento da fenomenologia do processo, levando em consideração os aspectos termodinâmicos e operacionais, bem como a geometria do reator. Apesar de ser um modelo estático, considerações cinéticas de laboratório e de planta piloto foram usadas para estimar a extensão das principais reações químicas nas diferentes regiões do forno. Para construção do modelo o reator foi dividido em três zonas, a saber: cuba superior, zona de amolecimento e fusão, e cuba inferior. Para cada uma das zonas foram descritas as fenomenologias e reações químicas envolvidas, condicionadas ao balanço global das espécies químicas presentes no processo. As saídas do programa permitiram uma análise da engenharia de processo global e estagiada. Através do modelo construído é possível prever o comportamento do processo com diferentes tipos de matériasprimas e em diferentes condições operacionais. Adicionalmente, o modelo servirá para a checagem da operação do primeiro forno industrial desta tecnologia, atualmente em construção, comparando com os dados obtidos através da operação da planta piloto. Os resultados obtidos mostraram que a técnica de modelagem utilizada constitui-se em uma poderosa ferramenta de análise global e estagiada, confirmando as vantagens de consumo de combustível, eficiência energética e de geração de gases do processo Tecnored em relação à tecnologia tradicional do alto-forno. / [en] The present work consists of a Tecnored ironmaking process oriented thermo-chemical modeling, built after a thorough assessment of the process phenomena and considering besides the peculiarities of the reactor, a number of applicable thermodynamic and operational aspects. In spite of being a thermochemical model, bench scale and pilot plant based kinetics considerations have been taken in account in order to estimate the extension of the main reactions in different parts of the furnace. The framework involved the division of the furnace in three main zones, namely Solid-state Reduction Zone (SRZ), Softening and Melting Zone (SMZ) and Dripping and Hearth Zone (DHZ). In each of the zones the existing chemical processes and overall process phenomena have been evaluated conditional to the global mass balance ruling the process. The model developed shall be used onwards to predict the behavior of the process under different conditions of raw material usage and operational modes. Moreover, the model shall be applied to compare the results of the industrial plant (under construction) with the available bench and pilot plant data, with the intention of gathering information to be used in the optimization of the model and subsequently the process. The results obtained thus far show that the applied modeling technique is a powerful tool for the global and stage-wise analysis of the process, confirming the advantageous performance of the technology as far as fuel-rate, thermal efficiency and environmental soundness are concerned.

Este trabalho descreve o desenvolvimento e a implementação de um sistema de aquisição automática de variáveis edafo-ambientais, que inclui a transmissão de dados, em tempo real ou posterior para as facilidades computacionais de um laboratório. Esses dados alimentam um programa de modelamento do transporte de pesticidas no solo, o qual é executado em uma estação de trabalho RISC/UNIX. O sistema foi projetado e implementado considerando uma arquitetura serial multiponto, que permite a leitura de até 240 sensores. A transmissão de dados e realizada por dois enlaces, um via radio (3 Km) e outro via linha telefônica discada (130 Km). Unindo esses enlaces, ha um microcomputador PC, que se convencionou chamar de Unidade Remota de Armazenamento. O sistema de aquisição opera sob a supervisão da Unidade Remota. Para isso, foi criado um programa em ambiente gráfico (Windows), o qual assume que os sensores edáficos estejam distribuídos em até quatro parcelas. Esse programa tem as funções de: a) controlar os parâmetros do sistema de aquisição de dados, como intervalo entre amostragens e faixa de leitura dos sensores; b) verificar a consistência dos dados; c) permitir a complementação de dados, com entradas manuais relativas a aplicação de pesticidas e chuvas artificiais; d) armazenar localmente os dados em memória de massa; e) enviar dados para o laboratório, quando requisitados; f) monitorar leituras em tempo real e g) indicar possíveis falhas do sistema. O enlace via linha telefônica serve não somente para a transferência dos dados, mas também possibilita que as funções da Unidade Remota sejam observadas e controladas a distância. O sistema está em operação no campo (Estação Experimental de Pindorama, do IAC) há mais de dois anos. Estão sendo adquiridos dados climatológicos, temperatura do solo e potencial mátrico, em intervalos de 10 minutos. No decorrer desse período, os danos causados por efeitos secundários de relâmpagos durante tempestades resultaram em várias interrupções na operação do sistema. Apesar de terem sido tomadas as precauções usuais, como circuitos de proteção de linha, aterramento adequado do sistema e instalação de pára-raios, estes esforços não foram totalmente eficientes e devem ser melhorados / This work describes the development of an automatic data acquisition system for environmental variables that includes the transmission of the acquired data in real time or later time to the computational facilities of a laboratory. These data are to be supplied for a modeling of pesticide transport in soil program that is executed in a RISC/UNIX workstation. The system was devised and implemented considering multipoint serial bus architecture and reads up to 240 sensors. The data transmission is performed through a two-link telemetry chain, radio (3 km) and telephone line (130 km). A personal computer named Remote Storage Unit (RSU) was used to join these links. The data acquisition is supervised by the RSU. In order to execute this task a graphics user interface based program (Windows) was created. The program presupposes the distribution of the soil sensors in up to four plots. This program performs the functions of: a) controlling the data acquisition system such as sample intervals and sensors range; b) verifying the consistency of data; c) allowing the complementation of data with manual entries related to artificial rains and pesticide applications; d) locally storing the data in mass memory; e) sending these data to the laboratories, when requested; f) real time monitoring of readings; and g) indicating any system failure. Besides the data transmission the telephone line link can also be used to operate the RSU remotely. The system is operating in the field (Estação Experimental de Pindorama, IAC) for more than two years. Climatologically variables, soil temperature and soil matric potential are being measured at 10 minutes sample interval. During this test period the system operation was interrupted several times due to secondary effects of lightning. Despite of the usual taken cares as line-protection circuits, adequate system grounding and the installation of lightning rods these efforts were not efficient and must be improved

Recentemente, uma mudança de paradigma vem impactando toda a engenharia e manufatura na forma de se planejar, projetar, testar e construir produtos. A forma mais tradicional de desenvolvimento, que se caracterizava pelo processo seriado de múltiplos ciclos de design-construção-teste, vem sendo substituída gradativamente por processos de desenvolvimento guiados por simulação computacional. Decorrentes disso, os primeiros protótipos físicos são freqüentemente capazes de atingir os objetivos quando testados. Esta mudança, chamada também de projeto baseado em simulação, permite reduzir drasticamente o tempo de desenvolvimento de produtos e trazer a inovação para o mercado. Este trabalho apresenta uma forma computacional, via técnica de multicorpos, para se analisar a dinâmica de uma lavadora de eixo vertical. É proposto um protótipo virtual no software ADAMS, para estudo dinâmico de uma lavadora durante o processo crítico de centrifugação. O modelo virtual é posteriormente confrontado com dados experimentais, para sua validação. Uma extensa pesquisa bibliográfica foi realizada, com a intenção de capturar as técnicas mais usuais de modelamento e estudo dinâmico em lavadoras, bem como de compreender melhor o papel de seus componentes durante o processo crítico de centrifugação. / Recently a paradigm shift has impacted the engineering and manufacturing in the way of planning, designing, testing and building products. The most traditional way of product development, characterized by multiple cycles of design-build-test, has been substituted by a process based on computational simulation, where the first physical prototypes are capable of delivering the desired performance. This new way of developing products is called simulation based design and allows organizations to reduce drastically the product lead time and bring innovation to the market. This work presents a computational way to analyze the dynamic behavior of a top load washing machine using multibody system (MBS). It\'s proposed a virtual prototype developed in the ADAMS software, for dynamic study of a commercial washing machine during spin cycle. The virtual model is compared to experimental data for validation. An extensive research in the literature has been done in order to find the most usual ways of modeling and analyzing washing machine dynamics during spin.

O modelamento matemático de sistemas físicos é fundamental para diversas aplicações de processamento digital de sinais (PDS). Em muitos dos problemas enfrentados nesse contexto, para que um modelo seja útil, é necessário que ele represente seu análogo físico com precisão e possua características favoráveis para implementação, como estabilidade e compacidade. A obtenção de um modelo que atenda a estes requisitos depende da escolha de um formalismo matemático apropriado. Em se tratando do modelamento de sistemas (significativamente) não-lineares, tal decisão é particularmente desafiadora, uma vez que muitos formalismos com propriedades diferentes foram propostos na literatura. Basicamente, isto se deve à inexistência de uma teoria completa e geral para sistemas não-lineares, diferentemente do que ocorre no caso linear. Porém, em diversos trabalhos que lidam com aplicações nas quais é necessário modelar dispositivos não-lineares, adota-se alguma representação sem que sejam fornecidas justificativas claras e fundamentadas em características físicas do sistema a ser modelado. Ao invés disso, esse importante aspecto é discutido apenas superficialmente, com base em argumentos informais ou heurísticos. Adicionalmente, a definição de certas características estruturais de um modelo que possuem grande impacto sobre seu desempenho frequentemente não é feita de maneira sistemática, o que dificulta uma compreensão precisa do potencial do formalismo subjacente. Visando auxiliar na escolha por um formalismo adequado em aplicações de PDS, neste trabalho propõe-se uma metodologia de avaliação do desempenho de formalismos não-lineares que se apoia sobre considerações físicas. Para tanto, emprega-se um modelo físico do sistema de interesse como referência. Mais especificamente, a estratégia adotada baseia-se em fazer uso do método de bilinearização de Carleman para se obter, a partir deste modelo e de um conjunto de parâmetros típicos, um conjunto de núcleos de Volterra de referência. Uma vez que os núcleos de referência são obtidos, pode-se estimar, por exemplo, a ordem e a extensão de memória mínimas que um filtro de Volterra convencional deve possuir para se atingir o nível de precisão desejado, o que permite avaliar se o uso de modelos deste tipo é viável em termos de custo computacional. Quando este não é o caso, as informações fornecidas pelos núcleos podem ser exploradas para se escolher outra representação, como uma estrutura modular ou uma estrutura de Volterra alternativa. Além disso, os núcleos de referência são úteis ainda para se realizar uma avaliação quantitativa do desempenho da estrutura escolhida e compará-lo com aquele apresentado por um filtro de Volterra convencional. Para a realização do cômputo dos núcleos de referência, um algoritmo que implementa eficientemente o método de Carleman foi proposto. Tal algoritmo, juntamente com a ideia básica da metodologia desenvolvida, constituem as principais contribuições deste trabalho. Como estudo de caso, emprega-se um modelo físico para alto-falantes disponível na literatura para a avaliação da adequação de diversas estruturas ao modelamento de dispositivos deste tipo. Com este exemplo, demonstra-se a utilidade dos núcleos de referência para as finalidades supracitadas. / The mathematical modeling of physical systems is essential for several digital signal processing (DSP) applications. In many problems faced in this context, if a model is to be useful, it must represent its physical analog with precision and possess characteristics that favour implementation, such as stability and compactness. In order to obtain a model that meets those requirements, it is indispensable to choose an appropriate formalism. Regarding the modeling of (significantly) nonlinear systems, this decision is a particularly challenging problem, since many formalisms with different properties have been proposed in the literature. Basically, this is due to the inexistence of a complete and general theory for nonlinear systems as there is in the linear case. In several works that deal with applications in which it is necessary to model nonlinear devices, some representation is adopted without the provision of clear and physically motivated justifications. Instead, this important aspect is discussed only superficially, based on an informal or heuristic reasoning. Additionally, the definition of certain structural characteristics of a model which have great influence on its performance is frequently done in a non-systematic manner, which difficults a precise comprehension of the potential of the underlying formalism. Aiming to assist the choice of an adequate formalism in DSP applications, in this work we propose a methodology for evaluating the performance of nonlinear models that relies on physical considerations. For this purpose, a physical model of the system of interest is used as a reference. Specifically, the adopted strategy is based on using the Carleman bilinearization method for obtaining a set of reference Volterra kernels from that model, considering typical parameter values. Once the reference kernels are obtained, we can estimate, for instance, the order and the minimal memory extension that a conventional Volterra filter must have in order to achieve the desired precision level, which allows us to assess whether using models of this type is feasible in terms of computational cost. When this is not the case, the information provided by the kernels may be exploited for choosing another representation, as a modular structure or an alternative Volterra structure. Furthermore, the reference kernels are also useful for quantitatively evaluating the performance of the chosen structure and for comparing it with a conventional Volterra filter. To perform the reference kernels computation, an efficient algorithm for the Carleman method is proposed. This algorithm, together with the basic idea of the developed methodology, constitute the main contributions of this work. As a case study, a physical model for loudspeakers available in the literature is employed for assessing the suitableness of several structures for modeling devices of this kind. With this example, we show the utility of the reference kernels for the aforementioned purposes.

O modelamento matemático de sistemas físicos é fundamental para diversas aplicações de processamento digital de sinais (PDS). Em muitos dos problemas enfrentados nesse contexto, para que um modelo seja útil, é necessário que ele represente seu análogo físico com precisão e possua características favoráveis para implementação, como estabilidade e compacidade. A obtenção de um modelo que atenda a estes requisitos depende da escolha de um formalismo matemático apropriado. Em se tratando do modelamento de sistemas (significativamente) não-lineares, tal decisão é particularmente desafiadora, uma vez que muitos formalismos com propriedades diferentes foram propostos na literatura. Basicamente, isto se deve à inexistência de uma teoria completa e geral para sistemas não-lineares, diferentemente do que ocorre no caso linear. Porém, em diversos trabalhos que lidam com aplicações nas quais é necessário modelar dispositivos não-lineares, adota-se alguma representação sem que sejam fornecidas justificativas claras e fundamentadas em características físicas do sistema a ser modelado. Ao invés disso, esse importante aspecto é discutido apenas superficialmente, com base em argumentos informais ou heurísticos. Adicionalmente, a definição de certas características estruturais de um modelo que possuem grande impacto sobre seu desempenho frequentemente não é feita de maneira sistemática, o que dificulta uma compreensão precisa do potencial do formalismo subjacente. Visando auxiliar na escolha por um formalismo adequado em aplicações de PDS, neste trabalho propõe-se uma metodologia de avaliação do desempenho de formalismos não-lineares que se apoia sobre considerações físicas. Para tanto, emprega-se um modelo físico do sistema de interesse como referência. Mais especificamente, a estratégia adotada baseia-se em fazer uso do método de bilinearização de Carleman para se obter, a partir deste modelo e de um conjunto de parâmetros típicos, um conjunto de núcleos de Volterra de referência. Uma vez que os núcleos de referência são obtidos, pode-se estimar, por exemplo, a ordem e a extensão de memória mínimas que um filtro de Volterra convencional deve possuir para se atingir o nível de precisão desejado, o que permite avaliar se o uso de modelos deste tipo é viável em termos de custo computacional. Quando este não é o caso, as informações fornecidas pelos núcleos podem ser exploradas para se escolher outra representação, como uma estrutura modular ou uma estrutura de Volterra alternativa. Além disso, os núcleos de referência são úteis ainda para se realizar uma avaliação quantitativa do desempenho da estrutura escolhida e compará-lo com aquele apresentado por um filtro de Volterra convencional. Para a realização do cômputo dos núcleos de referência, um algoritmo que implementa eficientemente o método de Carleman foi proposto. Tal algoritmo, juntamente com a ideia básica da metodologia desenvolvida, constituem as principais contribuições deste trabalho. Como estudo de caso, emprega-se um modelo físico para alto-falantes disponível na literatura para a avaliação da adequação de diversas estruturas ao modelamento de dispositivos deste tipo. Com este exemplo, demonstra-se a utilidade dos núcleos de referência para as finalidades supracitadas. / The mathematical modeling of physical systems is essential for several digital signal processing (DSP) applications. In many problems faced in this context, if a model is to be useful, it must represent its physical analog with precision and possess characteristics that favour implementation, such as stability and compactness. In order to obtain a model that meets those requirements, it is indispensable to choose an appropriate formalism. Regarding the modeling of (significantly) nonlinear systems, this decision is a particularly challenging problem, since many formalisms with different properties have been proposed in the literature. Basically, this is due to the inexistence of a complete and general theory for nonlinear systems as there is in the linear case. In several works that deal with applications in which it is necessary to model nonlinear devices, some representation is adopted without the provision of clear and physically motivated justifications. Instead, this important aspect is discussed only superficially, based on an informal or heuristic reasoning. Additionally, the definition of certain structural characteristics of a model which have great influence on its performance is frequently done in a non-systematic manner, which difficults a precise comprehension of the potential of the underlying formalism. Aiming to assist the choice of an adequate formalism in DSP applications, in this work we propose a methodology for evaluating the performance of nonlinear models that relies on physical considerations. For this purpose, a physical model of the system of interest is used as a reference. Specifically, the adopted strategy is based on using the Carleman bilinearization method for obtaining a set of reference Volterra kernels from that model, considering typical parameter values. Once the reference kernels are obtained, we can estimate, for instance, the order and the minimal memory extension that a conventional Volterra filter must have in order to achieve the desired precision level, which allows us to assess whether using models of this type is feasible in terms of computational cost. When this is not the case, the information provided by the kernels may be exploited for choosing another representation, as a modular structure or an alternative Volterra structure. Furthermore, the reference kernels are also useful for quantitatively evaluating the performance of the chosen structure and for comparing it with a conventional Volterra filter. To perform the reference kernels computation, an efficient algorithm for the Carleman method is proposed. This algorithm, together with the basic idea of the developed methodology, constitute the main contributions of this work. As a case study, a physical model for loudspeakers available in the literature is employed for assessing the suitableness of several structures for modeling devices of this kind. With this example, we show the utility of the reference kernels for the aforementioned purposes.

Recentemente, uma mudança de paradigma vem impactando toda a engenharia e manufatura na forma de se planejar, projetar, testar e construir produtos. A forma mais tradicional de desenvolvimento, que se caracterizava pelo processo seriado de múltiplos ciclos de design-construção-teste, vem sendo substituída gradativamente por processos de desenvolvimento guiados por simulação computacional. Decorrentes disso, os primeiros protótipos físicos são freqüentemente capazes de atingir os objetivos quando testados. Esta mudança, chamada também de projeto baseado em simulação, permite reduzir drasticamente o tempo de desenvolvimento de produtos e trazer a inovação para o mercado. Este trabalho apresenta uma forma computacional, via técnica de multicorpos, para se analisar a dinâmica de uma lavadora de eixo vertical. É proposto um protótipo virtual no software ADAMS, para estudo dinâmico de uma lavadora durante o processo crítico de centrifugação. O modelo virtual é posteriormente confrontado com dados experimentais, para sua validação. Uma extensa pesquisa bibliográfica foi realizada, com a intenção de capturar as técnicas mais usuais de modelamento e estudo dinâmico em lavadoras, bem como de compreender melhor o papel de seus componentes durante o processo crítico de centrifugação. / Recently a paradigm shift has impacted the engineering and manufacturing in the way of planning, designing, testing and building products. The most traditional way of product development, characterized by multiple cycles of design-build-test, has been substituted by a process based on computational simulation, where the first physical prototypes are capable of delivering the desired performance. This new way of developing products is called simulation based design and allows organizations to reduce drastically the product lead time and bring innovation to the market. This work presents a computational way to analyze the dynamic behavior of a top load washing machine using multibody system (MBS). It\'s proposed a virtual prototype developed in the ADAMS software, for dynamic study of a commercial washing machine during spin cycle. The virtual model is compared to experimental data for validation. An extensive research in the literature has been done in order to find the most usual ways of modeling and analyzing washing machine dynamics during spin.

[pt] Os aços inoxidáveis Duplex são materiais metálicos que tendem a aliar uma excelente resistência à corrosão em meios agressivos com elevada resistência mecânica devido à sua microestrutura bifásica. Essa microestrutura é composta por uma matriz ferrítica e ilhas de austenita, a temperatura ambiente, com frações volumétricas aproximadamente iguais dessas duas fases. Com isso, estas ligas costumam ser utilizadas em tubulações e equipamentos industriais onde se requer elevada relação resistência/peso, especialmente em empreendimentos de construção e montagem off-shore. Este trabalho apresenta uma metodologia desenvolvida com a utilização de um modelo numérico parametrizado baseado no método de elementos finitos para analisar o efeito dos ciclos térmicos de soldagem nos aços duplex e leanduplex. O modelo desenvolvido faz uso da análise térmica transiente da soldagem, em que as propriedades térmicas dos materiais envolvidos são termo dependentes, e grandes gradientes térmicos são gerados entre a região da solda e as áreas afastadas dela. Procedimentos experimentais para medição dos ciclos térmicos empregados sob determinados regimes de soldagem são utilizados para calibrar o modelo numérico. A metodologia é aplicada ao estudo do comportamento de uma solda na forma de cordão sob chapa contendo um único passe, realizada com o processo GMAW, em chapas planas de 10mm de espessura dos aços duplex UNS32205 e leanduplex UNS32304, através de um modelo de elementos finitos. Os resultados mostram uma boa correspondência entre o modelo numérico e o resultado experimental. / [en] Duplex stainless steels are metallic materials that tend to combine excellent corrosion resistance in aggressive environment with high mechanical strength due to their biphasic microstructure. This microstructure is composed of a ferritic matrix and austenite islands, at room temperature, with approximately equal volume fractions of these two phases. As a result, these alloys are often used in pipes and industrial equipment where high resistance / weight ratio is required, especially in offshore assembly and construction field. This work presents a methodology developed with the use of a parameterized numerical model based on the finite element method to analyze the effect of thermal welding cycles on duplex and leanduplex stainless steels. The developed model uses the transient thermal analysis of welding, in which the thermal properties of the materials involved are thermo-dependent, and large thermal gradients are generated between the region of the weld and the areas away from it. Experimental procedures for measuring the thermal cycles employed under certain welding conditions are used to calibrate the numerical model. The methodology is applied to the study of the behavior of a weld in the form of a strand in sheet form containing a single pass, realized with the GMAW process, in flat plates of 10mm thickness of the duplex steels UNS32205 and leanduplex UNS32304, through a finite element model. The results show a good correspondence between the numerical model and the experimental result.

Submitted by Luiz Henrique Bincoletto Tomazella (luiz.tomazella@gmail.com) on 2015-09-14T20:24:59Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Luiz H B Tomazella.pdf: 1767747 bytes, checksum: 23141d4e4918dc3d430d2055ec3e6eed (MD5) / Approved for entry into archive by Renata de Souza Nascimento (renata.souza@fgv.br) on 2015-09-14T21:28:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação Luiz H B Tomazella.pdf: 1767747 bytes, checksum: 23141d4e4918dc3d430d2055ec3e6eed (MD5) / Made available in DSpace on 2015-09-14T22:36:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação Luiz H B Tomazella.pdf: 1767747 bytes, checksum: 23141d4e4918dc3d430d2055ec3e6eed (MD5) Previous issue date: 2015-08-19 / This paper deals with the importance of modeling the dynamics of book orders for the understanding of this market microstructure. Therefore, applying the modeling techniques of the order book using the stochastic model proposed by Cont, Stoikov e Talreja (2010) the Brazilian stock market. Once applied the model we analyze the results obtained from the perspective of other empirical studies, such as Bouchaud et al. (2002). After the estimation and analysis of the results were performed simulations to see if the parameters found reflect the dynamics of the local market, for different scenarios standardization of the size of orders. Finally, with the analysis of the results, it was concluded, with some reservations, that the proposed model is valid for the Brazilian stock market, as shows the impact of the liquidity of assets in comparison to the parameters found in other international markets . / O presente trabalho trata da importância do modelamento da dinâmica do livro de ordens visando a compreensão dessa microestrutura de mercado. Para tanto, objetiva aplicar as técnicas de modelamento do livro de ofertas utilizando o modelo estocástico proposto por Cont, Stoikov e Talreja (2010) ao mercado acionário brasileiro. Uma vez aplicado o modelo, analisamos os resultados obtidos sob a ótica de outros estudos empíricos, como Bouchaud et al. (2002). Após a estimação e análise dos resultados foram realizadas simulações para constatar se os parâmetros encontrados refletem a dinâmica do mercado local, para diferentes cenários de normalização do tamanho das ordens. Por fim, com a análise dos resultados encontrados, foi possível concluir, com algumas ressalvas, que o modelo proposto é válido para o mercado de ações brasileiro, assim como é apresentado o impacto da liquidez dos ativos na comparação aos parâmetros encontrados em outros mercados internacionais.

Este trabalho descreve o desenvolvimento e a implementação de um sistema de aquisição automática de variáveis edafo-ambientais, que inclui a transmissão de dados, em tempo real ou posterior para as facilidades computacionais de um laboratório. Esses dados alimentam um programa de modelamento do transporte de pesticidas no solo, o qual é executado em uma estação de trabalho RISC/UNIX. O sistema foi projetado e implementado considerando uma arquitetura serial multiponto, que permite a leitura de até 240 sensores. A transmissão de dados e realizada por dois enlaces, um via radio (3 Km) e outro via linha telefônica discada (130 Km). Unindo esses enlaces, ha um microcomputador PC, que se convencionou chamar de Unidade Remota de Armazenamento. O sistema de aquisição opera sob a supervisão da Unidade Remota. Para isso, foi criado um programa em ambiente gráfico (Windows), o qual assume que os sensores edáficos estejam distribuídos em até quatro parcelas. Esse programa tem as funções de: a) controlar os parâmetros do sistema de aquisição de dados, como intervalo entre amostragens e faixa de leitura dos sensores; b) verificar a consistência dos dados; c) permitir a complementação de dados, com entradas manuais relativas a aplicação de pesticidas e chuvas artificiais; d) armazenar localmente os dados em memória de massa; e) enviar dados para o laboratório, quando requisitados; f) monitorar leituras em tempo real e g) indicar possíveis falhas do sistema. O enlace via linha telefônica serve não somente para a transferência dos dados, mas também possibilita que as funções da Unidade Remota sejam observadas e controladas a distância. O sistema está em operação no campo (Estação Experimental de Pindorama, do IAC) há mais de dois anos. Estão sendo adquiridos dados climatológicos, temperatura do solo e potencial mátrico, em intervalos de 10 minutos. No decorrer desse período, os danos causados por efeitos secundários de relâmpagos durante tempestades resultaram em várias interrupções na operação do sistema. Apesar de terem sido tomadas as precauções usuais, como circuitos de proteção de linha, aterramento adequado do sistema e instalação de pára-raios, estes esforços não foram totalmente eficientes e devem ser melhorados / This work describes the development of an automatic data acquisition system for environmental variables that includes the transmission of the acquired data in real time or later time to the computational facilities of a laboratory. These data are to be supplied for a modeling of pesticide transport in soil program that is executed in a RISC/UNIX workstation. The system was devised and implemented considering multipoint serial bus architecture and reads up to 240 sensors. The data transmission is performed through a two-link telemetry chain, radio (3 km) and telephone line (130 km). A personal computer named Remote Storage Unit (RSU) was used to join these links. The data acquisition is supervised by the RSU. In order to execute this task a graphics user interface based program (Windows) was created. The program presupposes the distribution of the soil sensors in up to four plots. This program performs the functions of: a) controlling the data acquisition system such as sample intervals and sensors range; b) verifying the consistency of data; c) allowing the complementation of data with manual entries related to artificial rains and pesticide applications; d) locally storing the data in mass memory; e) sending these data to the laboratories, when requested; f) real time monitoring of readings; and g) indicating any system failure. Besides the data transmission the telephone line link can also be used to operate the RSU remotely. The system is operating in the field (Estação Experimental de Pindorama, IAC) for more than two years. Climatologically variables, soil temperature and soil matric potential are being measured at 10 minutes sample interval. During this test period the system operation was interrupted several times due to secondary effects of lightning. Despite of the usual taken cares as line-protection circuits, adequate system grounding and the installation of lightning rods these efforts were not efficient and must be improved

Orientador: Rubens Maciel Filho / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-08T18:46:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_PatriciaCandiotoMigliari_D.pdf: 1584587 bytes, checksum: 8622cb86aacfe987908422e98c40d2c8 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O trabalho envolveu modelo estruturado adaptado de um modelo estruturado de crescimento para processo de fermentação contínua realizado em um bioreator do tipo torre com células imobilizadas para produção de etanol. O modelo estruturado utilizado inclui equações de balanço para as rotas metabólicas fermentativa e respiratória, assim como termos cinéticos para o efeito de inibição pelo etanol, substrato e saturação celular no pellet. Os parâmetros cinético do modelo estruturado foram otimizados através da metodologia desenvolvida por Rivera (2005) onde envolve a aplicação de Algoritmo Genético, Planejamento Fatorial Fracionário proposto por Plackett Burman (1946) e Algoritmo Quasy Newton. Os resultados obtidos na simulação do modelo utilizando os parâmetros otimizados por esta metodologia representou de forma efetiva o modelo. A otimização do processo teve inicio com a Análise de Superfície de Resposta, que consistiu em um planejamento fatorial em estrela de dois níveis (-1 e +1) com um ponto central. A metodologia por Superfície de Resposta mostrou-se uma ferramenta poderosa para otimização preliminar das variáveis operacionais no sentido de que seus resultados foram usados como estimativas iniciais para o procedimento formal de otimização, SQP (Programação Quadrática Sucessiva). Esta metodologia de Superfície de resposta possibilita visualização do comportamento das variáveis que se quer otimizar, identificando a região do ponto ótimo, o que não é possível pelo método SQP. A metodologia SQP foi implementada com sucesso no modelo determinístico, obtendo as melhores condições de operação para as variáveis manipuláveis / Abstract: The work involved adapted of a structured model of growth structured model for process of continuous fermentation accomplished in a bioreator of the type tower with immobilized cells for etanol production. The used structured model includes reaction rate equations for the respiratory and glicolitic metabolic pathways, as well as kinetic terms for the inhibition effect for the etanol, substrate and cellular saturation in the pellet. The kinetic of the structured model parameters went optimized through to methodology developed by Rivera (2005) where it involves the application of Genetic Algorithm, methodology of Plackett¿Burman (1946) and Algorithm Quasi Newton. The results obtained in the simulation of the model using the parameters optimized for this methodology represented in an effective way the model. The optimization of the process had I begin with the Analysis of Surface of Answer, that consisted of a planning fatorial in star of two levels (-1 and +1) with a central point. The methodology for Surface of Answer a powerful tool was shown for preliminary optimization of the operational variables in the sense that its results were used as initial estimates for the formal procedure of optimization, SQP. This methodology of answer Surface facilitates visualization of the behavior of the variables that if that otimizar, identifying the area of the great point, what is not possible for the method SQP. The methodology SQP was implemented with success in the model deterministic, obtaining the best operation conditions for the variables manipulated. / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química