São apresentados os resultados da caracterização elétrica de um sensor piezoelétrico, bem como o levantamento do campo acústico por ele gerado em um chapa e posteriormente em um tubo. Os resultados em tubos foram contrastados com os de um modelo numérico onde boa concordância foi encontrada. A partir disso foram realizados estudos paramétricos para um colar de sensores avaliando-se o número de sensores distribuídos na circunferência e a distância entre colares. São apresentadas, também, as metodologias de análise de sinais provenientes de um colar a fim de aplicar no estudo numérico e coletas reais. Foi apresentado um projeto de um colar de ondas guiadas para ser aplicado em tubulação enterrada. Um teste em um trecho de tubulação de 24 metros de comprimento com dois tipos de revestimentos, PE e STOPAQ, foi realizado com dois colares propostos fabricados. Esse teste teve duração de 25 meses e contou com um sistema de aceleração de corrosão em pontos escolhidos sobre a superfície externa da tubulação. Resultados de coletas ao longo do teste são demonstrados e discutidos e os defeitos induzidos foram localizados com boa resolução espacial. / Results of the electrical characterization of a piezoelectric sensor are presented, as well as the characterization of the acoustic field generated by the sensor in a plate and later in a tube. The results in tubes were compared with those of a numerical model and good agreement was found. From this, parametric studies for a collar were performed, evaluating the number of sensors distributed in the circumference and the distance between rings. Also, the methodologies of signal processing are presented and applied to the numerical study data and test acquisitions. We present a guided wave collar design to be applied in buried piping. A test on a 24 meter long pipe with two types of coatings, PE and STOPAQ, was performed with two proposed collars manufactured. Results of inspections throughout the test are demonstrated and discussed and the defects induced were located with good spatial resolution.

Um Detector de Ondas Gravitacionais tipo Massa-Ressonante Esférico é otimizado. Primeiramente um modelo matemático para o detector com seis transdulatores indutivos supercondutivos de dois modos é usado para simular o desempenho de tal detector. Depois disso, um conjunto completo de experimentos para melhorar os fatores de qualidade mecânico e elétrico do transdutor e dos acoplamentos entre suas partes é mostrado e os resultados, discutidos. / A Spherical Resonant-Mass Detector of Gravitational Waves is optimized. First, a mathematical model for the detector with six inductive superconducting two-mode transducers is used to simulate the performance of such detector. After that, a complete set of experiments to improve the mechanical and the electrical quality factors of the materials and the transducer attachments is shown, and the results are discussed.

Made available in DSpace on 2018-08-01T23:29:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_9813_Flavio Tongo da Silva20170307-73515.pdf: 1447874 bytes, checksum: 8e573520b25af153c5d13ef769f6c6e1 (MD5) Previous issue date: 2016-04-07 / Durante a fase de produção em poços de petróleo terrestres uma das atividades mais importantes e caras é o uso de sondas de intervenção. O funcionamento de cada um desses poços ocorre, na maioria das vezes, em condições difíceis com perfil de produção com grande variação em função da sua geologia, localização e a maneira como o poço é desenvolvido. Estas características levam ao longo da vida produtiva dos poços à necessidade de intervenções de manutenção nomeadas como workover, que são fundamentais para manter a produção ou mesmo melhorar a produtividade ao corrigir falhar que tipicamente ocorrem nos equipamentos dos poços. Como as sondas de intervenção são equipamentos caros e, por isto, em menores quantidades comparadas a quantidade de poços terrestres que demandam intervenções de manutenção, ocorre a geração de filas de poços aguardando atendimento. Isto leva a necessidade de geração de rotas de atendimento aos diferentes poços com as escassas sondas existentes, desafio conhecido como Problema de Roteamento de Sondas de Intervenção (PRSI). Na literatura, verificam-se modelos e métodos de solução para o PRSI estático, ou seja, que busca minimizar a perda total de produção, não considerando a possibilidade de novas informações relevantes para o roteamento serem reveladas ao longo do horizonte de planejamento. Sendo assim, busca-se neste trabalho estudar e propor um modelo matemático com abordagem dinâmica para o PRSI que minimize a perda total de produção dos poços revelados ao longo de um horizonte de planejamento. O PRSI Dinâmico foi resolvido ao ser criado algoritmo estrutural executado ao longo de um horizonte de planejamento, contendo o modelo matemático proposto, linearizado para execução no solver CPLEX, utilizando técnicas de Programação Linear Inteira Mista. Os resultados computacionais foram obtidos considerando instâncias geradas artificialmente, e a conclusão dessa pesquisa mostra que o modelo proposto aproxima o PRSI Dinâmico do contexto operacional do problema, o que impacta no processo de definição das rotas e agendamento dos atendimentos.

O processo de separação da água em emulsões de petróleo é feita durante o processamento primário do petróleo e consiste na coalescência de gotas de água. Para minimizar o uso de desemulsificantes e acelerar o processo de separação da emulsão alguns equipamentos podem ser utilizados como os separadores acústicos. Neste trabalho a técnica de força de radiação produzida por ondas estacionárias de ultrassom é aplicada na segregação das fases líquidas de emulsões água em óleo. São desenvolvidas células de ultrassom que operam em frequências próximas de 1 MHz através de ressonadores piezelétricos visando a aplicação na coalescência de gotas de água em emulsões do tipo água-óleo. O trabalho envolve simulações do campo acústico através de modelos analíticos unidimensionais e bidimensionais e de um modelo numérico bidimensional pelo método dos elementos finitos para o estado plano de deformações. São realizadas verificações experimentais em protótipos de células de alta potência para separação em batelada através da comparação do potencial de radiação acústica e da impedância elétrica com resultados de modelos computacionais. Diversos ensaios de quebra de emulsões sintetizadas de petróleo são realizados utilizando um aparato experimental de laboratório aplicando potências de até 600 W=l. Um sistema de controle de frequência de operação é implementado para manter máxima transmissão de potência elétrica para a célula. Os resultados mostraram que a técnica empregada pode reduzir pela metade o uso de desemulsificante químico (de 20 a 10 ppm) ou diminuir o tempo de residência em até 60% (de 20 para 8 min). Uma análise da influência da frequência na eficiência de desemulsificação é realizada e indica que não há sensibilidade no resultado para a faixa de frequência entre 0.8 e 1.5 MHz a uma temperatura ambiente de aproximadamente 23 C. A metodologia empregada auxilia no projeto das células e na aplicação da técnica, mas é insuficiente para explicar integralmente os mecanismos de separação e as diferenças entre o protótipo e o modelo. A aplicação de ultrassom na coalescência de emulsões possui potencial para desenvolvimento em larga escala. / The oil water separation process of petroleum emulsions is performed during the primary processing of crude oil and consists of water droplets coalescence. To minimize the use of demulsifiers and accelerate the emulsion separation process some equipment may be used such as acoustic separators. In this work, a radiation force technique produced by ultrasound standing waves is applied to the water phase separation in oil emulsions. Ultrasound cells operating at ultrasonic frequencies near 1 MHz are developed using piezoelectric resonators applied to the coalescence of water droplets in oil emulsions. This work involves simulations of the acoustic field through one-dimensional and two-dimensional analytical models and a numerical model for two-dimensional plane strain finite element analysis. Furthermore, experimental verification is performed using high power prototypes for batch separation by comparing the acoustic radiation potential and electrical impedance with computational models results. Several tests of synthesized petroleum emulsions breaking are performed using an experimental laboratory apparatus applying up to 600 W=l. A frequency control system is implemented in order to maintain maximum electric power transmission to the cells. The results showed that the technique can halve the use of chemical demulsifier (from 20 to 10 ppm) or decrease the residence time of up to 60% (from 20 to 8 min). An analysis of the frequency influence on demulsification efficiency is performed and indicates that there is no parameter sensitivity in the frequency range between 0.8 and 1.5 MHz at room temperature of approximately 23 C. It is demonstrated that the design methodology is consistent and the application has potential for large-scale development.

Tese de mestrado. Métodos Computacionais em Ciências e Engenharia. 2005. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto

Tese de mestrado integrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2008

Tese de doutoramento. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto, Université du Maine. 2004

Tese de doutoramento. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2003

El análisis de la interacción entre la radiación electromagnética y un sistema cuántico compuesto por un gas de átomos hidrogenoides se realiza inicialmente determinando el hamiltoniano de interacción desde una perspectiva cuántica entre un sistema de espines y bosones. Lo novedoso de la determinación realizada aquí es que consideramos la polarización circular para los bosones. El hamiltoniano clásico de la interacción espín-bosón se determina como el valor esperado del hamiltoniano cuántico, donde los vectores de estados están definidos como los estados coherentes del sistema de espínes.

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