Las ruedas hidráulicas representan una alternativa sencilla, confiable y ambientalmente amigable para la generación de potencia, mecánica o eléctrica. Utilizan como fuente energética un flujo de corriente de agua, no producen desperdicios significativos en la transferencia energética, ni requieren mayores trabajos de obras civiles que alteren el área donde se instalan. Además, dada su facilidad constructiva, no requieren conocimientos técnicos avanzados en su diseño, fabricación y manejo. El objetivo de este trabajo es establecer relaciones cuantitativas sencillas que permitan ponderar el comportamiento de una rueda hidráulica basándose en características básicas del mecanismo y la fuente del recurso energético. Se desea también obtener información cualitativa del funcionamiento de la rueda para una estructura en particular. / Tesis

Las máquinas nos permiten realizar distintos trabajos con menor esfuerzo y tiempo. Asimismo, el empleo de éstas no solo se restringe a sectores industriales, sino que es común encontrarlas en la vida diaria. Se utilizan máquinas para cocinar como los hornos microondas; pero también existen otras que permiten cortar, licuar y extraer el zumo de alimentos. Para el caso del limón, se debe tomar en cuenta las herramientas, así como el procedimiento a utilizarse. Los pasos para extraer el zumo de un limón, generalmente, son: cortar el limón por la mitad, quitar las pepas, exprimir las mitades mientras se separan los residuos con un colador, y botar la cáscara y residuos. El objetivo de esta tesis es desarrollar un sistema mecatrónico que permita realizar los pasos ya mencionados. Para ello la máquina utiliza un motor para el corte y extracción de los limones. El sistema cuenta con un sensor ultrasónico para detectar la cantidad de zumo obtenido. El control de encendido y apagado del motor se realiza por medio de un ATmega8. El desarrollo de la tesis está compuesto por 5 capítulos. En primer lugar, se trata sobre la problemática y su solución por medio de un sistema mecatrónico. En el segundo capítulo, se considera los requerimientos del sistema propuesta, tanto mecánicos, eléctricos, electrónicos y control; asimismo, se presenta las vistas de la máquina. En el tercer capítulo se explica el funcionamiento de la máquina, los sensores y actuadores utilizados, se muestra además los planos mecánicos, planos electrónicos, y el diagrama de flujo del programa de control. En el cuarto capítulo se detalla el presupuesto para implementar el sistema. Finalmente, en el capítulo cinco mostrarán las conclusiones del trabajo. / Tesis

El presente trabajo de tesis realiza un análisis del rendimiento y las emisiones de un motor de encendido por chispa Nissan GA15 trabajando con diferentes mezclas etanol-gasolina, dicho motor es carburado y está instalado en el Laboratorio de energía de la Pontificia Universidad Católica del Perú. Asimismo, el motor fue instrumentado adecuadamente, para así, poder registrar los datos necesarios para el respectivo análisis. Los combustibles (mezclas etanolgasolina) fueron ensayados a 3 velocidades y 4 porcentajes de torque. Con los resultados obtenidos después de realizados los ensayos se puede decir que, mientras más se aumente el contenido de etanol en la mezcla, el flujo másico de combustible aumentará, ya que, el etanol tiene un menor poder calorífico que la gasolina, por lo que necesitará quemar más combustible para desarrollar una misma potencia. Por otro lado el rendimiento efectivo del motor aumenta conforme se incrementa la velocidad de giro, esto sin importar cuál sea el combustible utilizado. Con respecto a las emisiones, se observa una gran disminución en las cantidades de CO (50% en algunos casos), ya que al existir mayor cantidad de oxígeno en la composición del etanol, resultará una combustión menos incompleta dentro del cilindro, con lo que disminuye el HC y CO, y, aumentará el CO2 y el O2. / Tesis

La presente tesis aborda un análisis experimental del rendimiento, y emisiones de gases de escape de los efectos del octanaje y del contenido de etanol de la gasolina comercial sobre el comportamiento de un motor mono-cilíndrico de encendido por chispa que pertenece a un grupo electrógeno CATTINI/RI1500T2 de 1500 W, el cual fue abastecido con distintos gasolinas y gasoholes de distintos octanajes, se varió la relación de compresión y fue instalado en el Laboratorio de Energía de la PUCP. Se utilizaron 3 gasolinas comerciales (gasohol, E7.8) diferenciados por el índice de octano: gasohol 90 plus, gasohol 95 plus y gasohol 97 plus. Posteriormente, mediante un proceso de destilación implementado fue separado el contenido de etanol de estos combustibles. Con ello, se obtuvieron, en total, 6 muestras de combustibles (3 E7.8 y 3 E0). Adicionalmente, se variaron las dimensiones de la cámara de combustión; obteniéndose 3 relaciones de compresión: RC1 (10.1: 1), RC2 (8.4: 1) y RC3 (11.5: 1). Los ensayos fueron realizados en 15 condiciones de carga. Los resultados obtenidos muestran que el consumo de combustible disminuye (mayor rendimiento efectivo) para mayores relaciones de compresión usando un apropiado nivel de octanaje. En referencia a los parámetros calculados, se podría afirmar que el rendimiento efectivo del motor aumenta conforme se incrementa la carga y la relación de compresión; cuando no se tiene evidencia de una combustión anormal para un apropiado nivel de octanaje. Además se logró registrar la vibración del funcionamiento del motor y se identificó un ligero menor nivel de vibración al usar combustibles de 95 octanos. Por otro lado, los resultados de las emisiones muestran que las cantidades de emisiones de CO dependen íntimamente del dosado relativo; para un dosado relativo que incrementó su valor desde 1 a más (mezclas ricas en combustible), sus emisiones de CO aumentaron. Debido al mayor contenido de oxígeno en los E7.8 se tiene una combustión más completa y se reducen las emisiones de CO y no dependió significativamente del nivel de octanaje. En efecto; al haber una combustión más completa, las emisiones de CO2 aumentaron y se tuvo la reducción de los hidrocarburos no quemados / Tesis

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2018. / Este trabalho apresenta uma metodologia quer permite realizar o projeto básico (preliminar) de um míssil tático. Especificamente, o projeto aborda mísseis táticos cujo sistema propulsivo é baseado em estatorreatores a combustível sólido. A parafina sólida tem-se mostrado uma alternativa importante para motores foguete a propelentes híbridos. Os parâmetros relevantes da equação da taxa de regressão da parafina em motores a propelente híbridos foram determinados com diversos tipos de oxidante. Inúmeros estudos indicam que a parafina tem se mostrado um combustível de alto desempenho para motores foguete. Não se tem notícia, contudo, do estudo da parafina como combustível para estatorreatores. Desta forma, neste trabalho, construiu-se uma bancada experimental para avaliar combustíveis sólidos operando com ar viciado (oxidante). Um conjunto de ensaios permitiu definir uma equação para a taxas de regressão da parafina operando com ar viciado que simula um míssil operando a 10000 m de altitude a velocidade de Mach 2,5. Com base nesta equação, projetou-se um míssil da classe ar-ar cujo sistema propulsivo é baseado em estatorretaor a combustível sólido com parafina. Os resultados indicaram que a metodologia proposta permite definir as dimensões preliminares de um míssil tático, propulsado por um estatorreator com combustível totalmente a base de parafina sólida. / This work presents a methodology, which allows conducting preliminary design of tactical missiles. Specifically, the research addresses tactical missiles whose propulsive system was based on solid fuel ramjet. Solid paraffin has been one important alternative for hybrid rocket engines. The relevant parameters of the solid-fuel regression rate had been determined for a diversity of oxidizers. Many studies show that paraffin gives good engine performance in hybrid rocket engines. A literature survey indicated an absence of work on paraffin as an alternative fuel for ramjets. In this work, a test bench was constructed in order to evaluate solid fuels combustion with vitiated air (oxidizer). A set of firings allowed the definition of a regression equation for the paraffin and vitiated air that simulates a missile operating at 10000 m altitude and at Mach 2.5 velocity. Based on the proposed equation for the solid fuel regression rate, it was designed an air to air missile, relying on a solid fuel ramjet operating with paraffin. The results showed that the proposed methodology allows defining the preliminary dimensions of an air to air tactical missile whose propulsive system is entirely based on solid fuel paraffin.

Este trabalho faz uma avaliação preliminar do possível impacto ambiental causado pela utilização de grupos motogeradores movidos a diesel em uma Região Metropolitana como São Paulo, que sofre com uma forte degradação da qualidade do ar, provocada por poluentes semelhantes aos emitidos por estes equipamentos, provenientes das emissões geradas por veículos automotores leves e pesados e por processos industriais. Durante o desenvolvimento deste trabalho foi feita uma revisão dos principais conceitos de poluição do ar relevantes para análise da situação, bem como uma pesquisa da qualidade do ar na Região Metropolitana de São Paulo, com base nos relatórios de Qualidade do Ar emitidos pelo órgão de controle ambiental. Foram elaborados inventários e diagnósticos relativos aos grupos motogeradores cadastrados pela concessionária de energia elétrica e pelo órgão de controle ambiental, constando as características técnicas e estimativas das emissões de poluentes atmosféricos destes grupos. Ainda foram identificadas metodologias de avaliação do impacto ambiental provocado por estas emissões. Finalmente, em face da ausência de regulamentação ambiental específica para grupos motogeradores, discutiu-se a necessidade da adoção de medidas de controle para este tipo de fonte de poluentes atmosféricos. / This work makes a preliminary evaluation of the possible environmental impact caused by the use of motogenerator groups moved by diesel in a metropolitan region as São Paulo, that suffers a strong degradation in its air quality, provoked by pollutants similar to the ones emitted by these equipments, proceeding from the emissions generated by light and heavy weighing vehicles and industrial processes. During the development of this work the main concepts of air pollution relevant to the analysis of the situation were reviewed. A research of the air quality in the Metropolitan Region of São Paulo was realized based on the Air Quality Reports emitted by the Agency of Environmental Control. Inventories and diagnosis relative of motogenerator groups registered by the Concessionaire of Electric Energy and the Agency of Environmental Control were elaborated and evidenced the technical characteristics and estimates of the emissions of atmospheric pollutants of these groups. Methodologies for the evaluation of environmental impacts provoked by these emissions were also identified. Finally, face to the absence of environmental regulations specific to these motogenerator groups, the adoption of controlling measures for this type of environmental pollutants source was discussed.

Neste trabalho pretende-se desenvolver o dispositivo para a fixação de cabeçotes e acionamento de válvulas em um equipamento para medição de swirl, que é um dos movimentos do ar dentro da câmara de combustão nos motores de ignição por compressão. Este desenvolvimento tem como objetivos facilitar a montagem do cabeçote no equipamento e desenvolver o avanço automático das válvulas, visando a redução do tempo total do ensaio. No desenvolvimento, foi feito um comparativo das características e componentes montados nos cabeçotes e nos diferentes modelos que serão testados no equipamento, para que não fossem necessários retrabalhos no cabeçote ou desmontagens de componentes para a realização dos ensaios, abrangendo a maior gama possível de produtos. Foram definidos os métodos de posicionamento do cabeçote no dispositivo e o sistema de fixação. Para garantir a precisão no acionamento das válvulas, foi definido um fuso de esferas recirculantes, acionadas por um motor de passo. O projeto foi concluído e o dispositivo foi fabricado e instalado no equipamento de medição. Testes realizados mostraram resultados de medição de swirl conforme esperado, além da diminuição no tempo total do teste. A partir de observações feitas após a fabricação e os testes no dispositivo, algumas melhorias estão sendo propostas, como, por exemplo, acionamentos por balancins independentes para cada válvula. / In this work, the aim is to develop the device for the fixture of the cylinder head and the valve actuation in a swirl meter test bench. Swirl is a movement inside the combustion chamber in a compression ignition engine. The development aims to facilitate the assembling of the cylinder head in the equipment and develop the valve lift device, focusing in decreasing the total time for the test. Also, the valve actuator shall be able to perform the continuous valve lift in the swirl measurement. During the development of this work, a comparative of the main features and the components assembled in the different cylinder head types to be tested in the equipment was done, to avoid rework or disassembling of components for the test, including the most variety of types. It was defined the positioning method for cylinder head in the device and the fixation system. To ensure the precision in the valve actuation, it was defined a ball screw, driven by a step motor. The project was finalized, manufactured and installed in the measurement equipment. Performed tests have showed results of swirl measurement according to expected, and the total time of test was decreased. After this first project, some improvements are proposed in the device, for example, individual actuation per valve.

Este trabalho apresenta o estudo da dinâmica de uma instalação propulsora a vapor através da técnica da modelagem e simulação. O modelo matemático é obtido das Leis da Termodinâmica e dos conceitos básicos da mecânica dos fluídos e transferência de calor, e a simulação é efetuada em um computador digital. Inicialmente cada componente do ciclo é modelado individualmente, determinando-se as suas variáveis de estado, de entrada e de saída. A seguir o modelo é simulado para analisar a influência dos diversos parâmetros nas respostas do elemento. O modelo matemático da instalação propulsora a vapor é obtido agrupando-se convenientemente os modelos dos vários componentes do ciclo. Com isso obtêm-se um sistema de 47ª ordem que pode simular diversos casos de interesse real. Neste trabalho são analisadas as respostas do ciclo para dois casos. A primeira corresponde ao fechamento parcial da válvula de controle da turbina e a segunda ao corte na vazão de óleo combustível. / This paper presents a study of the dynamics of a steam power plant using techniques of modelling and simulation. The mathematical model derives form the laws of Thermodynamics and basic concepts of fluid mechanics and heat transfer; the simulation is carried out in a digital computer. Each component is first modelled individually, and its state, input and output variables are determined. The model is then simulated for the analysis of the influence of the various parameters in the responses of the component. The mathematical model of the complete power plant is constructed by the convenient grouping of the various component models of the cycle. Thereby a 47th order system is obtained, which can simulate various cases of interest. The cycle\'s response for two cases are analysed. The first case correspond to the partial closing of the turbine control valve and the second to the fuel flow interruption .

Submitted by Setor de Tratamento da Informa??o - BC/PUCRS (tede2@pucrs.br) on 2016-07-27T17:51:14Z No. of bitstreams: 1 DIS_JOAO_RICARDO_O_LEMPEK_COMPLETO.pdf: 2298515 bytes, checksum: 1fee16fd37282b069aa0aa85971cd773 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-27T17:51:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DIS_JOAO_RICARDO_O_LEMPEK_COMPLETO.pdf: 2298515 bytes, checksum: 1fee16fd37282b069aa0aa85971cd773 (MD5) Previous issue date: 2016-03-29 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES / Funda??o de Amparo ? Pesquisa do Estado do Rio Grande do Sul - FAPERGS / This study aims to compare the use of different biodiesels produced from different raw materials and production routes in a stationary diesel cycle engine. Physical and chemical analyses were performed on biodiesels, their molecular structures were determined, as well as opacity, consumption and emissions in stationary engine used in motor-generator group were analyzed. In cooperation with CIENTEC - Foundation for Science and Technology of Rio Grande do Sul and Bianchini S.A Company, biodiesels were produced from soybean oil and tallow, with purity percentage according to ANP standard. In addition to the commercial diesel purchased at gas stations, consisting of 7% biodiesel already in its composition, it was used blends with 20%, 25%, 30% and 50% diesel-biodiesel, as well as pure biodiesel (100%). Tests were performed on a diesel stationary engine, Ruggerini, 191 model, with nominal power of 13 kW, instrumented with a gas analyzer and an opacimeter on the exhaust system. Gases such as nitrogen oxides (NOx), carbon dioxide (CO2), nitrogen dioxide (NO2), carbon monoxide (CO) and nitrogen monoxide (NO), as well as O2 (oxygen) and SO2 (sulfur dioxide) were analyzed, and the results were compared with theoretical works previously published. The results showed that the most favorable blend and showed a better behavior in terms of opacity was the methyl soybean B100; in relation to consumption, obtaining equal values, were the B20, B25 and B30 ethyl soybean and the behavior of the emissions who was more favorable was the soybean B25 by methyl route despite little difference with the other studied blends. / O presente trabalho objetiva comparar a utiliza??o de diferentes biodieseis obtidos a partir de diferentes mat?rias-primas e rotas de produ??o em um motor ciclo diesel. Foram realizadas an?lises abrangendo desde as caracter?sticas f?sico-qu?micas dos biodieseis e suas estruturas moleculares at? ensaios de opacidade, consumo e emiss?es de gases em motor estacion?rio empregado em grupo motor-gerador. Em parceria com a CIENTEC ? Funda??o de Ci?ncia e Tecnologia do Rio Grande do Sul e a empresa Bianchini S.A, foram obtidos os biodieseis produzidos a partir de ?leo de soja e banha de porco, com percentual de pureza de acordo com norma da ANP. Al?m do diesel comum adquirido em postos de combust?veis, constitu?do de 7% de biodiesel j? em sua composi??o, optou-se pela utiliza??o de misturas com 20%, 25%, 30% e 50% adicionado ao diesel, al?m do biodiesel puro (100%). Os ensaios foram realizados em um motor ciclo diesel da marca Ruggerini, modelo 191, com pot?ncia nominal de 13 kW, instrumentado com equipamento analisador de gases e de opacidade a fim de obter dados de emiss?es de gases de escapamento. Foram analisados gases como ?xidos de nitrog?nio (NOx), di?xido de carbono (CO2), di?xido de nitrog?nio (NO2), mon?xido de carbono (CO) e mon?xido de nitrog?nio (NO), al?m de O2 (oxig?nio) e SO2 (di?xido de enxofre) e os resultados comparados com referencial te?rico publicado anteriormente. Os resultados demonstraram que a mistura mais favor?vel e que apresentou o melhor comportamento em termos de opacidade foi o B100 de soja met?lico; em rela??o ao consumo, obtendo valores iguais, foram os B20, B25 e B30 de soja et?lica e para o comportamento das emiss?es o quem foi mais favor?vel foi o B25 de soja pela rota met?lica, apesar da pouca diferen?a com as outras misturas estudadas.

Orientador: Maurício Araújo Zanardi / Coorientador: José Antônio Perrella Balestieri / Coorientador: Andreas Kempf / Banca: Alex Mendonça Bimbato / Banca: Márcio Teixeura Mendonça / Resumo: O motor de combustão interna é a principal fonte de energia de automóveis, sendo de grande importância para o setor de energia no mundo. Com o aparecimento de problemas relacionados com a emissão exagerada de poluentes e gases de efeito estufa, o desenvolvimento de modelos que corretamente descrevem os fenômenos físicos que ocorrem no interior da câmara de combustão de motores tornou-se relevante. Assim, na primeira parte deste trabalho a biblioteca de modelos de fonte aberta de dinâmica de fluidos computacional (CFD) OpenFOAM com módulos desenvolvidos na Universidade de Duisburg-Essen foi utilizada para investigar o efeito do volume das fendas no desenvolvimento da combustão em motores convencionais com ignição por centelha. As simulações de grandes escalas (LES, large eddy simulation) realizadas foram validadas com visualizações de câmeras de alta velocidade obtidas do motor óptico de Duisburg, que mostraram a presença de uma frente luminosa no interior da fenda anular que poderia ser associada a uma chama se propagando. Os resultados apresentados mostraram boa concordância qualitativa com os dados experimentais, o que permitiu concluir que no caso do motor de Duisburg, a chama é realmente capaz de penetrar no volume da fenda. Em seguida, um estudo sobre sprays combustíveis foi realizado, por se tratar de uma tendência muito promissora em motores modernos. Atenção especial foi dada aos fenômenos de conservação de momento, ruptura, evaporação e mistura do caso de teste "Spray G" da rede de combustão em motores (ECN, engine combustion network). Os processos de ruptura e evaporação foram investigados e simulados, sendo os resultados interpretados de acordo com os modelos utilizados. O comprimento de penetração foi validado com experimentos e uma boa concordância foi atingida. Finalmente, um estudo de sensibilidade da malha foi realizado e seus resultados apresentados e discutidos / Abstract: The internal combustion engine is the major energy source of automobiles and is of large importance for the energy sector worldwide. As problems related to exaggerated pollutant and greenhouse gases emissions emerged, the development of models to correctly describe the physical phenomena taking place inside the combustion chamber of engines became relevant. Thus, in the first part of this work the open source CFD library OpenFOAM with modules developed at the University of Duisburg-Essen was used to investigate the effect of the crevice volume on the performance of the combustion in port fuel injection spark ignition engines. The LES (large eddy simulation) simulations were validated against high speed flame visualization obtained from the Duisburg optical engine, which showed the presence of a luminous front inside the top land crevice that could be a wrinkled flame. The presented results showed good qualitative agreement with the experimental data, which allowed the conclusion that in the case of the Duisburg engine, the flame indeed penetrates into the crevice volume. Furthermore, a study on fuel sprays was performed, since this is a very promising trend related to modern engines. Special attention was given to the phenomena of momentum exchange, droplet breakup, evaporation and mixture from the test case "Spray G" provided by the Engine Combustion Network (ECN). The processes of droplet breakup and evaporation were investigated and simulated, being the results interpreted according to the models used. The penetration length was validated against experiments and good agreement was obtained. Finally, a mesh sensitivity study was performed and the results presented and discussed / Mestre