Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2012-10-16T00:07:02Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T15:22:11Z : No. of bitstreams: 1 100756.pdf: 1996233 bytes, checksum: cad26c43d531412e843a44173fbd93f2 (MD5) / Este trabalho tem como objetivo a proposição de um modelo de busca em grafos para minimizar os custos de implantação, manutenção e operação de Sistemas de Recalque para uma demanda de líquido conhecida ao longo do horizonte de planejamento do Sistema. Inicialmente apresentam-se os fundamentos de hidráulica necessários à concepção do modelo bem como as técnicas convencionais que vem sendo atualmente utilizadas. O modelo proposto visa a determinação de uma política ótima de expansão de Sistemas de Recalque através da substituição de seus principais componentes, ou seja, a tubulação e o conjunto motor-bomba. Após a apresentação do modelo é feita uma aplicação prática do mesmo e os resultados comparados com os obtidos pelos métodos convencionais. Mostra-se que a política de implantação de Sistemas de Recalque obtida com o uso do modelo proposto apresenta reduções de custo consideráveis quando comparado com políticas fornecidas pelos métodos convencionais.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2012-10-16T07:17:04Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T19:15:54Z : No. of bitstreams: 1 98169.pdf: 3804800 bytes, checksum: 68360e8801b03e0581f6bc5de68951c7 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-16T20:49:53Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T13:48:07Z : No. of bitstreams: 1 180631.pdf: 1894877 bytes, checksum: 90f3f6674454815d5509cc2d9daaccb8 (MD5)

Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T03:35:03Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T23:47:38Z : No. of bitstreams: 1 142858.pdf: 8366465 bytes, checksum: 20c74c964584ab9ce3a7ece0dd0b3df2 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2009 / Made available in DSpace on 2012-10-24T21:17:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 269302.pdf: 7568708 bytes, checksum: 5cb88cac4ce2c685e3c05e515e00af6e (MD5) / O processo de destilação é amplamente utilizado em refinarias de petróleo porém, a maioria dos estudos que envolvem colunas de destilação estão fundamentados por modelos macroscópicos de conservação de massa e de energia, como por exemplo, os modelos de estágios de equilíbrio e não equilíbrio, nos quais os aspectos fluidodinâmicos do escoamento são restritos e orientados a medição de parâmetros macroscópicos. Neste trabalho é estudada a habilidade da fluidodinâmica computacional em modelar a complexa hidrodinâmica de pratos perfurados em colunas de destilação, afim de analisar o processo com uma abordagem microscópica. Para tanto objetiva-se a proposição de um modelo microscópico de conservação de quantidade de movimento, em condições de escoamento turbulento sob a influência da fase vapor, para representar a fluidodinâmica do escoamento líquido-vapor em prato perfurado de uma unidade piloto de destilação, com validação através da correlação experimental de Bennett et. al., (1983), e então analisar qual a influência, que as resistências utilizadas para controle com aquecimento distribuído da unidade piloto de destilação que estão sobre as superfícies dos pratos, tem sobre a fluidodinâmica do escoamento, além de um estudo sobre os fenômenos de transferência de calor e massa para uma mistura binária de etanol e água. A metodologia numérica consistiu em iniciar com o estudo de escoamento monofásico, passado para o multifásico em um prato perfurado, utilizando-se um modelo homogêneo e tridimensional. Após a validação deste modelo a partir da correlação experimental de Bennett et. al., (1983), estudou-se a influência que as resistências tem na sua hidrodinâmica, além de estudar os fenômenos de transferência de calor e massa para a mistura binária. Na análise dos resultados obtidos concluiu-se primeiramente que o modelo homogêneo, tridimensional, multifásico apresenta uma boa concordância com a correlação experimental de Bennett et. al., (1983), além de observar-se a ocorrência de diferentes padrões de escoamento na superfície do prato no interior de uma coluna de destilação de acordo com a vazão de vapor e a presença das resistências sobre a superfície dos pratos, sendo o escoamento não uniforme. Além disto, o fluxo de líquido próximo a parede tem uma tendência de retroceder, o que resulta no fenômeno de circulação que ocorre devido ao componente radial de velocidade sofrer um maior impacto do campo de pressão em comparação ao componente axial. Os efeitos de borbulhamento provocados pela fase vapor aumentam a energia cinética turbulenta do líquido fluindo horizontalmente. Também observou-se que a presença das resistências sobre a superfície do prato influenciam nos padrões de fluxo sobre o mesmo.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T04:58:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 289386.pdf: 11712104 bytes, checksum: 62b10f0a4802dc1a1859dcb2bb618e95 (MD5) / Nos últimos anos, diferentes estudos têm sido publicados com o intuito de aperfeiçoar o desempenho de sistemas de posicionamento pneumáticos, principalmente no que se refere às novas técnicas de controle, estudos do comportamento do atrito em atuadores e a influência da válvula direcional proporcional no desempenho do sistema. As válvulas e os cilindros apresentam limitações comportamentais intrínsecas, devido à compressibilidade do ar, às não-linearidades associadas ao escoamento do ar na válvula e ao atrito mecânico no cilindro. Fatores que tornam os sistemas pneumáticos difíceis de serem controlados. No entanto, parece ser possível melhorar o desempenho de sistemas de posicionamento pneumáticos uma vez que seja alcançado um correto dimensionamento da válvula e do cilindro e a condição operacional do sistema seja perfeitamente compreendida. Em um sistema de posicionamento, a condição operacional que determina o tamanho mínimo exigido para a válvula está estabelecida no ponto médio do trajeto entre as duas posições em estado estacionário, onde a velocidade máxima ocorre. Em caso de sistemas pneumáticos on-off, a condição de estado estacionário com velocidade constante é a exigência operacional do sistema. Neste contexto, o presente trabalho estuda a influência dos valores obtidos de catálogos de fabricantes de válvulas frente aos valores obtidos por meio de ensaios experimentais segundo a Norma ISO 6358 na determinação do ponto de operação de um sistema pneumático. O estudo envolve também a análise das mudanças de temperatura nas diferentes vias de trabalho do circuito pneumático durante o deslocamento do atuador. Em função dos resultados alcançados, válidos tanto para sistemas on-off quanto para sistemas de posicionamento, propõe-se um método de cálculo que auxilie o engenheiro projetista na escolha dos componentes pneumáticos, apresentando um conceito alternativo aos tradicionais métodos de dimensionamento. / In the last years, many studies have been published in order to improve the performance of the pneumatic positioning systems, mainly about new techniques of control, friction behavior in actuators and the influence of the directional proportional valve in the system performance. The valves and the cylinders have intrinsic behavior limitations due to air compressibility, non-linearities associated with the air flow in the valve and mechanical friction on the cylinder. These factors make systems difficult to control pneumatic. However, it seems to be possible to improve the pneumatic positioning systems when it is reached a correct sizing of the valve and the cylinder and when the operational condition of the system is totally understood. In positioning systems, the operational condition that determines the minimum size required for the valve is established in the middle point of the stroke between the two positions in steady state where the high speed occurs. In on-off pneumatic systems, the steady state condition with constant speed is the operating system requirement. In this scenario, this dissertation studies the influence of values obtained from manufacturer catalogs valves compared to values obtained by experimental tests according to ISO 6358 in the determination of the operating point of pneumatic systems. The study also involves the analysis of temperature changes in the different work ports of the pneumatic circuit during the actuator displacement. With the reached results, valid for both on-off systems and positioning systems, it is proposed a calculation method that helps the design engineer in the choice of pneumatic components, presenting an alternative concept against the traditional methods of sizing.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T09:28:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 287163.pdf: 2736363 bytes, checksum: 7825e6acd30e7b72ad98c014d015db37 (MD5) / Os tradicionais gráficos de controle Shewhart são considerados efetivos na detecção de grandes mudanças na média, variância ou na fração não conforme, enquanto que gráficos de controle de soma cumulativa (CUSUM) são recomendados para a sinalização de pequenas e moderadas alterações nestes parâmetros. Nenhum dos gráficos mencionados terá um bom desempenho em todas as situações. Uma solução possível para este problema é combinar múltiplos gráficos para abranger mudanças de diversas magnitudes. Assim, um gráfico combinado Shewhart-CUSUM tem como finalidade aumentar a sensibilidade do procedimento CUSUM para alterações maiores. Este trabalho traz várias contribuições para o desenvolvimento e aperfeiçoamento de gráficos combinados Shewhart-CUSUM para dados com distribuição binomial. Inicialmente, a partir do resultado de simulações, analisa-se o desempenho de um gráfico combinado e, se a adição de linhas Shewhart a um gráfico CUSUM binomial unilateral superior realmente aumenta a sensibilidade deste. O desempenho de um gráfico combinado Shewhart-CUSUM é também comparado com o gráfico tipo Shewhart e com procedimentos CUSUM delineados para detecção de mudanças maiores. Pensando em aplicações, foi elaborada uma metodologia para construção de um gráfico combinado incluindo a análise das suposições necessárias (aderência, autocorrelação e superdispersão). Para finalizar, esta metodologia foi aplicada a dados adaptados da literatura e também de processos reais. O trabalho ainda contempla algumas contribuições adicionais como o uso de limites exatos (ou probabilísticos) na parte Shewhart do gráfico combinado e uma proposta de aproximação para o limite superior do CUSUM binomial. Os resultados obtidos revelam que o gráfico combinado Shewhart-CUSUM aumenta a sensibilidade de um gráfico CUSUM binomial para magnitudes de mudança maiores que as de planejamento e identificou-se a existência de uma região onde o gráfico combinado tem desempenho superior aos dois gráficos individuais. Os resultados das aplicações foram satisfatórios, validando a metodologia elaborada. A partir das aplicações foram sinalizadas situações práticas onde o gráfico combinado é mais efetivo que os gráficos individuais.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2010 / Made available in DSpace on 2012-10-25T10:37:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / A produção de revestimentos cerâmicos pelo processo monoqueima é atualmente o mais difundido entre as empresas de cerâmica. Estudos sobre a etapa de queima neste processo têm uma grande importância para a indústria cerâmica. O processo de queima deve se adaptar a novos parâmetros, devido ao crescimento tecnológico e à diversificação de produtos cerâmicos. É necessário entender os mecanismos envolvidos na queima utilizando fornos a rolos, principalmente o desempenho térmico do equipamento e características técnicas dos revestimentos cerâmicos. A simulação numérica tem sido bem utilizada para ajudar a compreensão. Neste trabalho, um modelo matemático foi aplicado para determinar a evolução do perfil de temperatura da placa cerâmica e da consequente retração, com base no transporte de calor por condução e cinética retração, negligenciando as reações químicas. Os parâmetros cinéticos foram determinados experimentalmente, utilizando pó industrial para obter corpos-de-prova de 80x20x2,3 mm3 queimados em forno elétrico laboratorial a rolo. A energia de ativação (EA) igual a 178041 J/mol, parâmetro #n# igual a 0,26285 e o fator de frequência (k0) igual a 44768 s-1 foram determinados depois de distintas condições de queima em 30, 40 e 50 minutos de frio a frio e as temperaturas entre 1000 a 1150°C (com passos de 30°C). Os valores experimentais de retração linear para os tempos de queima de 30, 40 e 50 minutos e temperatura de 1120°C são 0,0590; 0,0638 e 0,0681, respectivamente. Estes valores correspondem aproximadamente aos valores simulados de 0,0599; 0,0647 e 0,0687. O processo de queima industrial de placas cerâmicas não esmaltadas sob condições de queima de 1152°C e 30 minutos apresentou valores de retração linear de 0,0664. Os valores numéricos de retração linear ficaram em torno de 0,0663. O modelo foi capaz de reproduzir com ótima precisão os valores experimentais. Este fato permitirá estudos sobre a otimização da operação de queima. O modelo também foi aplicado para simular as consequências de uma falha de alimentação, que provoca uma alteração transitória da temperatura de queima. / The firing process is the core of the tiles production, currently the single-cycle firing is the most widespread method in ceramic industries. Therefore a deep understand of the single-cycle firing method is an essential pre-requisite to accurately describe ceramic industrial processes. Moreover, the increasing demand of technological improvements and technical diversifications of ceramic products, leads the firing process to continuously adapt to new operative conditions. The physical mechanisms that occur in roller kilns have to be understood, mainly those involving thermal performance of the equipment and technical characteristics of the ceramic tiles. To this aim numerical simulation of a single-cycle firing process has been used in order to shed light on the process. In the present work, a mathematical model has been developed to find the temperature evolution of the ceramic tiles and the consequent firing shrinkage. This mathematical model is based on heat transfer by conduction and shrinkage kinetic. The chemical reactions have been neglected. The kinetic parameters have been experimentally determined using industrial powder to obtain test pieces of 80x20x2.3 mm3 fired in laboratory electrical roller kiln. Activation energy, EA=178041 J/mol, parameter "n", n=0.26285 and frequency factor, k0=44768 s-1 were determined after several firing conditions 30, 40 and 50 minutes cold-to-cold and temperatures from 1000 to 1150°C (steps of 30°C). The experimental values of linear shrinkage for firing times 30, 40 and 50 min and temperature of 1120ºC are 0.0590, 0.0638 and 0.0681, respectively. A good agreement between the experimental values and those predicted by numerical simulations has been found. Indeed, the numerical predictions, in the same experimental conditions, are 0.0599, 0.0647 and 0.0687, respectively. Moreover, industrial process of unglazed product, under firing condition about 1152°C and 30 min, gives a linear shrinkage value about 0.0664, while the numerical simulation of the developed mathematical model predict a linear shrinkage of 0.0663. Definitely, we can assume that the developed mathematical model well reproduce the physical problem. Therefore, the model developed in the work allows further studies about the optimization of tiles firing process.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação. / Made available in DSpace on 2012-10-24T02:20:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 260271.pdf: 1089761 bytes, checksum: 7b900fe530a98ce922341498c837a26a (MD5) / Algoritmos de intelig#encia de enxame (swarm intelligence) s#ao algoritmos biologicamente inspirados no funcionamento social de grandes col#onias de insetos ou outros animais e que caracterizam-se por possuir um elevado n´umero de agentes com baixa complexidade e controle descentralizado. Estes agentes, atrav´es da interac¸ #ao com o ambiente e com outros agentes procuram prover boas soluc¸ #oes para problemas complexos de otimizac¸ #ao em tempos aceit´aveis. O desempenho de um algoritmo de intelig#encia de enxame est´a intimamente relacionado `a escolha adequada dos par#ametros que governam o funcionamento do algoritmo, em especial, a quantidade de agentes e a taxa de evaporac¸ #ao do ferom#onio. Este trabalho procura analisar e modelar um algoritmo de intelig#encia de enxame, o algoritmo de sistema de formigas (ant system), baseado na teoria da percolac¸ #ao, teoria que estuda o comportamento de fen#omenos cr´ýticos e de transic¸ #ao de fases, propondo uma metodologia que permita a garantia de converg#encia para a soluc¸ #ao e a obtenc¸ #ao de valores pr´oximos ao ´otimo para os par#ametros do algoritmo, melhorando deste modo o desempenho das aplicac¸ #oes que fac¸am uso desta tecnologia. Swarm intelligence algorithms are biological inspired in the social behavior of great insects or other animals colonies. They are characterized by a large number of agents with low level of complexity and decentralized control. These agents, try to provide good solutions for complex otimization problems in reasonable times through interaction with the environment and other agents. The swarm intelligence algorithm performance is closely related to the right choice of the parameters . These parameters are responsible for the algorithm behavior, in special, the amount of agents and the pheromone evaporation rate. This work shows a modeling and analisys of a swarm inteligence based algorithm, the Ant System, based in the percolation theory. This theory studies the behavior of critical and phase transistions phenomena, proposing a methodology that allows the guarantee of solution convergence and the determination of closer optimal values for the algorithm parameters, improving the performance of the applications that use this technology.

Um dos propósitos da modelagem de epidemias é estabelecer uma base racional para tomar decisões, tais como estratégias de vacinação para controlar a expansão de uma doença, isto é, para prevenir a ocorrência de uma epidemia. Assim, o estudo de vacinaçõesé um ramo importante da epidemiologia de doenças infecciosas. O objetivo deste trabalho é apresentar alguns conceitos que refletem quantidades relevantes envolvidas nas discussões sobre cobertura de vacina. Con- siderações do número reprodutivo básico e da máxima cobertura vacinal alcançável em um programa são aspectos de grande interesse em estratégia de saúde pública. A partir da versão básica de um modelo epidêmico determinístico com- partimental SIR (suscetível ! infectivo ! removido), e depois de esclarecer a dife- rença entre os termos \imunizado" e \vacinado", define-se a eficácia da vacina como a redução na porcentagem de incidência nos indivíduos vacinados quando comparada com indivíduos não vacinados. Porém, não são levados em conta efeitos indiretos da vacinação, tais como a reduçaõ na exposição causada pelo decréscimo na incidência em pessoas vacinadas próximas aos indivíduos sob observação; em outras palavras, a vacina confere proteção total contra a infecção (efeito esterilizante) para parte dos sujeitos vacinados, mas não confere nenhuma proteção para o restante. A seguir, esta suposição não realística, de que a vacinação não produz resultado algum em alguns indivíduos, pode ser corrigida, incluindo-se novos parâmetros, relacionados a três efeitos indiretos da vacinação, a saber, redução da suscetibilidade, da contagiosidade, bem como da duração da infecção. Para cada modelo, investigamos a existência e a estabilidade local dos estados de equilíbrio e construímos diagramas de bifurcação. / One of the purposes of modelling epidemics is to provide a rational basis for decision-making, such as vaccination strategies, in order to control the spread of a disease, that is, to prevent an epidemic occurring. So, the study of vaccinations is an important branch of infectious disease epidemiology. The aim of this work is to point out some concepts which re°ect relevant quantities involved in discussions about vaccine coverage. Thus, considerations of the basic reproductive number, and maximum vaccine coverage achievable in a program are very important real aspects of public health strategy. Starting from the basic version of the SIR (susceptible ! infective ! removed) deterministic compartmental epidemic model, and after clarifying the dif- ference between the terms 'immunized' and 'vaccinated', vaccine e±cacy is de¯ned as the percentage reduction in incidence in vaccinated compared to unvaccinated individuals. However, it does not take into account the indirect e®ects of vacci- nation, like the reduction in exposure caused by decreasing incidence in vaccinated people close to the study subjects; in other words, the vaccine gives total protection against infection (sterilizing e®ect) for a proportion of the vaccinated subjects but none for the rest.Then, this unrealistic assumption that some individuals get no e®ect at all from vaccination can be corrected, by including new parameters related to three indirect e®ects of vaccination, namely, decreased susceptibility, decreased contagiousness and shortened infection duration. For each model, the existence and the local stability of the equilibrium states are investigated and bifurcation diagrams are constructed.