A excitação dos modos acoplados vibroacústicos de um sistema, essencialmente em baixas freqüências, amplifica-se devido à ressonância, modificando o campo acústico interno e gerando regiões vizinhas de alta e baixa pressão acústica. O desconforto decorrente deste fato pode ser diminuído ou eliminado, dependendo das possibilidades de se evitar o casamento das freqüências naturais acoplada, com as freqüências naturais dos sistemas de transmissão e das fontes excitadoras. O tratamento de problemas acoplados considerando a interação fluido - estrutura existente, a exemplo dos sistemas vibroacústicos, vem sendo com o passar dos anos, diante da maior disponibilidade de ferramentas analíticas, numéricas e experimentais, um desafio possível de solução e de alvo constante de pesquisa em diversos segmentos tecnológicos da indústria aeronáutica, automotiva, nuclear, civil, biomecânica, etc. O desenvolvimento da análise e otimização numérica em modelos vibroacústicos, tema desta pesquisa, sob condições de contorno definidas, é importante não só para compreensão do fenômeno físico, mas também para se adquirir sensibilidade quanto aos fatores que influenciam a resposta vibroacústica em diferentes sistemas, onde a interação fluido-estrutura deve ser considerada. Dentre os objetivos da pesquisa consideram-se, o desenvolvimento analítico de uma formulação simples para a análise modal de sistemas vibroacústicos tridimensionais, a implementação computacional dessa formulação para comparação com os resultados advindos de um programa comercial disponível, e a solução modal com aplicação da otimização em sistemas vibroacústicos. A metodologia da pesquisa utiliza um tratamento analítico para modelagem do domínio estrutural, do domínio fluido e do acoplamento fluido-estrutura, através de uma discretização por elementos finitos, contextualizando a análise modal por meio de uma formulação matricial assimétrica u-p, em deslocamento u da estrutura e da pressão p do fluido. Na seqüência, avalia-se a otimização numérica em sistemas vibroacústicos, explorando-se alguns tipos de funções objetivo, dentre elas, a otimização da massa estrutural ou de uma freqüência acoplada pré-definida, onde as variáveis de otimização estão relacionadas aos parâmetros dimensionais da estrutura, caracterizando um problema de otimização dimensional. Considerando os valores das freqüências naturais do sistema estrutural e do sistema fluido desacoplado em quatro sistemas vibroacústicos, assim como os valores das freqüências naturais e as formas modais dos modos acoplados, observa-se se as franjas de pressão no fluido seguem a forma da deformação da estrutura ou vice-versa, e com isso é possível verificar se é a estrutura ou o fluido que predomina no modo acoplado. Esses resultados possibilitam o controle modal do sistema vibroacústico. / The structure-acoustic coupled modes excitement of a system, essentially in low frequencies, are amplified due to the resonance, modifying the internal acoustic field and generating areas of high and low acoustic pressure near this field. The discomfort resulting of this fact can be decreased or eliminated, depending on the possibilities to avoid the union of the coupled natural frequencies with the natural frequencies of the transmission systems and the excitation sources. The coupled problems treatment considering the existing fluid-structure interaction, as an example of the structure-acoustic systems, has become throughout the years, before a larger readiness of analytical, numerical and experimental tools, a challenge of possible solution and constant target of research in several technological segments, such as the aeronautical, automotive, nuclear, civil, biomechanics industry, etc. The analysis development and numerical optimization in structure-acoustic models, subject of this research, under defined contour conditions, is important not only to understand the physical phenomenon, but also to acquire sensibility as for the factors that influence the structure-acoustic answer in different systems, where the fluid-structure interaction must be considered. The research has as objectives the analytic development of a simple formulation for the modal analysis of three-dimensional structure-acoustic systems, the computational implement of that formulation for the comparison with the results originated from an available commercial program, and the modal solution with the optimization application in structure-acoustic systems. The research methodology uses an analytical treatment for modeling the structural domain, the fluid domain and the fluid-structure coupled, through the discretization for finite elements, presenting the modal analysis through a up asymmetric matrix formulation, in displacement u of the structure and the pressure p of the fluid. In the sequence, the numerical optimization is evaluated in structure-acoustic systems, being some types of objective functions explored, such as the structural mass optimization or a pre-defined frequency coupled, where the optimization variables are related to the dimensional parameters of the structure, characterizing a problem of dimensional optimization. Considering the values of the structural system natural frequencies and the fluid system uncoupled in four structure-acoustic systems, as well as the values of the natural frequencies and the modal forms of the coupled modes, it is observed if the pressure patterns in the fluid follow the deformation form of the structure or vice-versa, and then it is possible to verify if it is the structure or the fluid that prevails in the coupled mode. These results make the modal control of the structureacoustic system possible.

A utilização de perfis de aço formados a frio tem grande aplicação na atualidade, ora sendo empregados na construção civil convencional (prédios residenciais e industriais) ora em estruturas mecânicas, tais como estruturas de veículos (caminhões, ônibus, vagões, etc.). As atuais exigências econômicas fazem com que estes perfis tenham, cada vez mais, alto desempenho estrutural. Neste sentido propõe-se, na presente tese, explorar as possibilidades de otimização paramétrica da seção transversal de perfis U com e sem enrijecedores de borda formados a frio quando submetidos à compressão. As ferramentas utilizadas para cumprir tal objetivo são o Método das Faixas Finitas Restringidas (MFFr) para análise da estabilidade elástica e o Método da Resistência Direta (MRD) para determinação da resistência do perfil como uma alternativa ao Método das Larguras Efetivas. O MFFr é aqui utilizado por ser capaz de realizar a decomposição e a identificação modal. Incorpora-se a esta forma de análise uma metodologia de otimização baseada em algoritmos genéticos que se fundamenta no processo de seleção natural proposto por Charles Darwin. Exemplos considerando esta forma de trabalho mostram os ganhos que poderiam ser obtidos. Para verificar os resultados obtidos na otimização, um modelo em elementos finitos considerando a não-linearidade física e geométrica foi utilizado, o qual foi calibrado com resultados experimentais encontrados na literatura. Conclusões sobre a potencialidade da metodologia utilizada são finalmente apresentadas. / The use of cold-formed steel members has great application at the present time, such as in standard civil buildings (residential and industrial buildings) and in mechanical structures (structures of vehicles as trucks, bus, wagons, etc.). A high structural performance for profiles is a required economic demand in present days. In this sense, the present theory intends to explore the possibilities of parametric optimization of cold-formed steel channel and lipped channel members when submitted to compression. The tools used to accomplish such objective are the method of the Constrained Finite Strip method (cFSM) for analysis of the elastic stability and the Direct Strenght Method (DSM) for determination of the resistance of the profile as an alternative to the Effective Width Method. The constrained finite strip method (cFSM) is used because it is capable to accomplish the modal decomposition and identification. An optimization methodology based in genetic algorithms that is based in the process of natural selection proposed by Charles Darwin is incorporated in this form of analysis. Examples considering this methodology show the improvement that could be obtained. To verify the results obtained in the optimization, a model in finite elements considering the non-linearities, material and geometric, was used, which was calibrated with experimental results found in the literature. Conclusions about the potentiality of the used methodology are finally presented.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção. / Made available in DSpace on 2012-10-24T11:00:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 264558.pdf: 3489762 bytes, checksum: d9490aec870dfbb407af61ea191aa242 (MD5) / O rápido crescimento das tecnologias de aquisição de dados e a utilização de computadores têm incrementado o interesse pelas técnicas de controle estatístico emergentes, tais como os gráficos de controle multivariados aplicados no monitoramento de processos que envolvem o controle simultâneo de características da qualidade ou variáveis de processo correlacionadas. Neste trabalho propõe-se o método de Equação Integral com Quadratura Gaussiana para otimizar os principais parâmetros ARL, k e h do gráfico de controle multivariado de Somas Acumuladas (MCUSUM). Este método envolve a derivação analítica de uma equação integral, cuja resolução numérica via Quadratura Gaussiana possibilita ao usuário obter a solução aproximada desses parâmetros utilizando um programa computacional desenvolvido a partir deste método. Além disso, propõe-se também, a partir desta metodologia, uma aproximação sistemática de projetar estatisticamente um gráfico de controle MCUSUM ótimo baseado nestes parâmetros, que minimize o custo médio de operação. Isso, orienta o usuário a decidir que tamanho de mudança do vetor de médias é realmente importante detectar, e tendo isto como base, selecionar aqueles parâmetros ótimos do gráfico MCUSUM que contemplem aspectos estatísticos como a minimização do número de falsos alarmes e a maximização da capacidade de detecção de mudanças reais. Os resultados obtidos deste trabalho revelam o método de Equação Integral proposto como uma excelente alternativa para otimizar os parâmetros do gráfico MCUSUM por ser um procedimento mais versátil que fornece melhores resultados para o valor de ARL com maior rapidez de cálculo comparado com o método de simulações e a relativa simplicidade de implementação em um programa computacional.

Tese (doutorado) - Pontifícia Universidade Católica do Paraná, Curitiba, 2012 / Bibliografia: f. 130-156 / Os algoritmos de otimização visam determinar uma ou mais soluções para um problema de otimização. O objetivo deste tipo de algoritmo é o de atribuir valores a um conjunto de variáveis, a partir de seu domínio, para que a função objetivo seja minimizada (o / Optimization algorithms aim at finding a solution for a given optimization problem. The goal for such algorithms is to find a suitable set of decision variables, given their domain of definition, such that an objective function is optimized and all constr

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2017-08-10T12:02:47Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 8682129 bytes, checksum: 28a617205d3a91810965491cd542b1fd (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-10T12:02:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 8682129 bytes, checksum: 28a617205d3a91810965491cd542b1fd (MD5) Previous issue date: 2016-10-26 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Há uma abordagem em ascensão nas comunidades científicas de tecnologia de edificações denominada Otimização baseada em Simulação (OBS). Esta tem como base o uso de algoritmos de otimização acoplados a programas de simulação. As técnicas de OBS têm demonstrado grande potencial para alcançar metas de projetos energeticamente eficientes, entretanto, estas são raramente utilizadas na prática de trabalho de engenheiros e arquitetos, sendo, em sua maioria, apenas estudadas em pesquisas acadêmicas. O presente estudo aborda um método de OBS utilizando ferramentas computacionais com interfaces amigáveis do ponto de vista dos arquitetos. São estudados problemas concernentes aos aspectos geométricos de edificações, dada a complexa relação destes com o desempenho termo energético do espaço construído. O estudo foi dividido em três etapas - a análise inicial por meio do RTQ-R indicou características geométricas de destaque; a otimização de uma zona térmica confirmou o potencial de interoperabilidade entre os programas e plugins relacionados ao processo e, por fim, a otimização da unidade habitacional destacou parâmetros geométricos de maior impacto para a cidade de São Paulo. Utilizou-se, para a otimização da unidade habitacional, os indicadores graus-hora de resfriamento (GHr) e de aquecimento (GHa) com temperaturas base de 26°C e 18°C, respectivamente. Identificou-se como parâmetros de maior impacto sobre o desempenho: área útil, inclinação da cobertura, áreas envidraçadas e áreas de vão de ventilação. Graus-hora mínimos próximos a 200°Ch de resfriamento e 800°Ch de aquecimento foram alcançados no Pareto Front e foi proposto um surrogate model para minimizar o dispêndio computacional no processo. Os resultados apontam que métodos de OBS aplicados a modelos com reduzido número de variáveis já são acessíveis para estudos preliminares e/ou gerais de projeto, do ponto de vista dos arquitetos. Modelos mais complexos podem confirmar os resultados através do surrogate model proposto e aplicado neste trabalho. / A method called Simulation-based Optimization (SBO) is a rising approach in the scientific communities of building technology. It consists in the use of optimization algorithms coupled to simulation software. SBO techniques have shown great potential to achieve energy efficient design goals, however, they are seldom used by engineers and architects, and are mostly studied in academic research. The present research consists on a study of an SBO method using computational tools with friendly interfaces from the point of view of architects. Aspects related to the geometric aspects of buildings were studied, regarding their complex relationship with the thermal-energy performance. The study was divided into three stages - the initial analysis using the Brazilian Technical Quality Requirements for the Energy Efficiency of Residential Buildings (RTQ-R) indicated the prominent geometry characteristics; the optimization of a thermal zone confirmed the potential for interoperability between software and plugins related to the process and, finally, the optimization of the housing unit highlighted geometric parameters of higher impact for the city of São Paulo. The cooling and heating degree-hours (GHr and GHa) were used, with base temperatures of 26°C and 18°C, respectively, for the optimization of the housing unit, as the following parameters were identified as those with greater impact on the energy performance: area, roof inclination, glazed and ventilation area. A minimum of 200°Ch of cooling degree-hours and 800°Ch of heating degree-hours were achieved in the Pareto Front and a surrogate model was proposed to minimize the computational expenditure. The results indicate that SBO methods applied to models with a small number of variables are already accessible for preliminary and / or general design studies from the point of view of the architects. More complex models can confirm the results through the proposed surrogate model developed in this study.

Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2016-05-20T11:59:03Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1446939 bytes, checksum: 7ab36b9d33756a9533c436e49f289752 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-20T11:59:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1446939 bytes, checksum: 7ab36b9d33756a9533c436e49f289752 (MD5) Previous issue date: 2012-10-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O Single Vehicle Routing Problem with Deliveries and Selective Pickups (SVR- PDSP) ́e uma variação do clássico Vehicle Routing Problem (VRP). Tem recebido pouca atenção, apesar de possuir muitas aplicações práticas em cenários de logística reversa, como por exemplo em fábricas de bebidas, que ao mesmo tempo em que há uma demanda de supermercados e outras lojas por garrafas cheias, também existe uma demanda pela coleta de garrafas vazias a retornar para o depósito a fim de serem limpas e reutilizadas. Além disso também existe o Multiple Vehicle Routing Problem with De- liveries and Selective Pickups (MVRPDSP), o qual compartilha as mesmas aplicações, podendo até ser considerado mais prático do que o SVRPDSP, já que em casos reais são usuais cenários com multiplos veículos. Entretanto, com relação ao MVRPDSP não ́e de nosso conhecimento qualquer abordagem na literatura. Neste trabalho, para o SVR- PDSP, em termos de abordagens heurísticas, são propostos um Algoritmo Evolucionário Híbrido que faz uso de uma estrategia de data mining em seus operadores de crossover e mutação, além de um Variable Neighborhood Descent Algorithm (VND). Além disso, também ́e proposto um Branch&Cut para uma formulação matemática da literatura e uma nova formulação, a qual utiliza um tipo diferente de restrições para eliminação de subciclos. Com relação ao MVRPDSP, são propostas duas formulações matém práticas baseadas nos modelos matemáticos do SVRPDSP, e uma heurística construtiva híbrida do tipo cluster-first. Resultados experimentais indicam que a formulação proposta para o SVRPDSP possui um desempenho muito superior às da literatura, conseguindo encontrar a solução tima para mais da metade das instâncias. Para o MVRDPSP foram criadas instâncias de teste e s ̃ao reportados vários bons resultados, incluindo algumas soluções ́otimas. / The Single Vehicle Routing Problem with Deliveries and Selective Pickups (SVR- PDSP) is a variation of the classical Vehicle Routing Problem (VRP) that has received limited attention. It has many practical applications in reverse logistic contexts, such as in drink factories, which besides having to supply stores and supermarkets with full bottles, have to pickup empty bottles, returning them to the factory in order to be clean and refilled. There is also the Multiple Vehicle Routing Problem with Deliv- eries and Selective Pickups (MVRPDSP), which shares the same applications of the SVRPDSP. It is even more practical, since in real world cases it is commom having multiple vehicles. However, regarding the MVRPDSP, to our knowledge, there is not a single approach in the literature. In the present work, for the SVRPDSP, in terms of heuristic approaches, we propose a Hybrid Evolutionary Algorithm (EA) which makes use of a data mining strategy in its crossover and mutation phases; and a Variable Neighborhood Descent Algorithm (VND). In addition we also propose a Branch&Cut algorithm for an exact formulation of the literature and a novel formulation. Regarding the MVRPDSP we propose two formulations based on the ones of the single vehicle version of this problem and a hybrid cluster-first constructive heuristic. Experimental results show that the proposed formulation for the SVRPDSP outperforms by far the others from the literature, finding optimal solutions for more than half the instances of the benchmark used in the literature. For the MVRPDSP we created a benchmark of instances and report several good solutions, including some optimals. / Dissertação antiga, com título em inglês nos dois resumos

BEZERRA, J. R. Contribuições para posicionamento eficiente de chaves e restauração automática de redes de distribuição de energia elétrica. 115 f. 2015. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-08T17:12:28Z No. of bitstreams: 1 2015_tese_jrbezerra.pdf: 2825850 bytes, checksum: a0354a29985828f366c440feb9c15729 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-03-16T13:05:10Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_tese_jrbezerra.pdf: 2825850 bytes, checksum: a0354a29985828f366c440feb9c15729 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-16T13:05:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_tese_jrbezerra.pdf: 2825850 bytes, checksum: a0354a29985828f366c440feb9c15729 (MD5) Previous issue date: 2015-12-16 / The demand for electricity grows in the same way as the consumers requirement for an uninterrupted supply. Many reliability indices are applied by regulatory agencies, utilities and consumers for measuring the power systems reliability. The improvement of such indices has been required by regulatory agencies and pursued by energy distributors. Therefore, the application of automatic restauration systems has gained relevance as a support tool for control center operators for a quick and secure restauration of faulty electric networks. This work proposes two contributions to the restoration process of radial power system networks. The former is a multiobjective algorithm for effective switch placement in distribution networks. Multiobjective optimization techniques are applied to achieve a set of non-dominated solutions rather than an unique one. Therefore, the decision making for switch placement is eased by the flexibility given from the multiple solutions. The latter contribution is a model for automatic restoration of power distribution networks adaptable to the network topology changes and able to ensure the operational security of the power system network. The proposed model is based on coloured Petri nets as the modelling tool. Reusability and extensibility features have been pursued and implemented on the proposed model. As a result, the needed time to restore faulty power system networks is reduced without compromising its operational security. Case studies are presented demonstrating the benefits to the power system distribution utilities obtained with the deployment of the proposed tools to improve the reliability of the power system networks. / A demanda por energia elétrica cresce e de igual modo a exigência dos consumidores pela continuidade do seu fornecimento. Diversos índices de confiabilidade são utilizados por agências reguladoras, concessionárias e consumidores para aferir a continuidade dos sistemas elétricos de potência. A melhoria de tais índices vem sendo requisitada por agências reguladoras e perseguida pelas concessionárias de energia. Para tanto, o uso de sistemas de restauração automática vem ganhando destaque como uma ferramenta de apoio a operadores de centros de controle para a restauração rápida e segura de redes elétricas em situações de falta. Este trabalho apresenta duas contribuições para a restauração automática de redes radiais de distribuição de energia. A primeira consiste em um algoritmo para o posicionamento eficiente de chaves telecontroladas em redes de distribuição. Técnicas de otimização multiobjetivo são aplicadas para obter-se como resultado um conjunto de soluções não-dominadas ao invés de uma única solução. Com isso, a tomada de decisão para o posicionamento eficiente de chaves na rede elétrica é facilitado pela flexibilidade das múltiplas soluções oferecidas pelo algoritmo proposto. A segunda contribuição do trabalho consiste em um modelo para restauração automática da rede de distribuição de energia adaptável às mudanças de topologia e que garante a segurança operacional da rede elétrica. O modelo proposto fundamentou-se em Redes de Petri Coloridas como ferramenta de modelagem. Características de reusabilidade e extensibilidade foram buscadas e implementadas no modelo proposto. Como resultado, o tempo necessário para restaurar redes elétricas em condição de falta é reduzido sem comprometer a segurança do sistema elétrico. Estudos de caso são apresentados evidenciando os benefícios para concessionárias de distribuição de energia com a implementação das ferramentas propostas para melhoria da confiabilidade da rede elétrica.

Submitted by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2016-05-13T20:25:40Z No. of bitstreams: 1 Dissertação_VFinal.pdf: 3812899 bytes, checksum: 5c59a8c4ecc5bf9a66fe4e980e996c3b (MD5) / Approved for entry into archive by LIVIA FREITAS (livia.freitas@ufba.br) on 2016-06-06T15:36:39Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação_VFinal.pdf: 3812899 bytes, checksum: 5c59a8c4ecc5bf9a66fe4e980e996c3b (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-06T15:36:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação_VFinal.pdf: 3812899 bytes, checksum: 5c59a8c4ecc5bf9a66fe4e980e996c3b (MD5) / A expansão do modal ferroviário brasileiro tem sido um tema central no contexto de políticas públicas para o desenvolvimento nacional. São inúmeras as contribuições do transporte ferroviário para a competitividade de um país de dimensões continentais e exportador de commodities. Motivado por esse propósito, este trabalho apresenta um estudo de do futuro transporte de cargas na Ferrovia de Integração Oeste Leste (FIOL), em fase de construção nos estados do Tocantins e Bahia, conectando a Ferrovia Norte Sul, em Figueirópolis-TO, ao Porto Sul, em Ilhéus-BA. Este trabalho se justifica em função da queda acentuada dos preços das commodities que compõem a maior proporção de receitas da FIOL (especialmente, o minério de ferro), além das restrições orçamentárias enfrentadas pelos entes públicos e privados que reduziram a oferta de recursos de infraestrutura deste empreendimento. Como consequência, problemas de capacidade poderão surgir em um novo cenário que ainda não foi avaliado pelos stakeholders do negócio. Sendo assim, um estudo de Modelagem, Simulação e Otimização de caráter determinístico foi proposto com o mérito de identificar os gargalos do processo, fornecendo soluções economicamente eficientes para resolvê-los. Foram modelados, em nível conceitual, os macroprocessos de circulação, carregamento e descarregamento de trens. A partir dos estudos operacionais e de licenciamento da FIOL e do Porto Sul, foi possível alimentar esse modelo com os dados relativos a cada atividade relativa a esses macroprocessos. Com o processo descrito e os dados coletados, o modelo computacional foi implementado no software Arena®, onde as simulações foram realizadas. Posteriormente, o modelo foi validado de acordo com critérios objetivos, avaliando-se a diferença entre os resultados das simulações e do comportamento esperado do sistema. A partir de então, conduziu-se uma série de experimentos onde foi possível identificar/reconhecer os macroprocessos de carregamento e descarregamento como gargalos do sistema. Por fim, uma análise de otimização foi realizada, visando proporcionar um portfólio de investimentos ótimo para resolver os problemas de capacidade do sistema. Utilizando-se a meta-heurística Scatter Search, executada pelo software OptQuest, buscou-se minimizar uma função de investimento total em infraestrutura, respeitando restrições de oferta mínima de cada mineradora envolvida no negócio. Analisando-se os resultados, foi possível constatar que uma permutação simples na solução fornecida pelo programa (2 silos de carregamento com menor capacidade por 1 silo com maior capacidade) conseguiu melhorar o valor da função objetivo, destacando a importância de uma visão crítica sobre os resultados obtidos nesse tipo de análise

Made available in DSpace on 2016-08-29T15:09:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 tese_5903_.pdf: 3013994 bytes, checksum: d25fbd35087003108647c6aa47f43dc4 (MD5) Previous issue date: 2012-08-10 / Outorga de diluição de efluentes e enquadramento dos corpos dágua são alguns dos instrumentos da Política Nacional dos Recursos Hídricos que necessitam de planejamento estratégico que concilie eficiência econômica, sustentabilidade, flexibilidade e equidade. Esta tese apresenta o desenvolvimento de um modelo matemático de otimização multiobjetivo que busca atender, em uma única função objetivo, diferentes metas envolvidas no processo de alocação de cargas efluentes. O modelo é capaz de integrar diferentes objetivos e tem como ideia central minimizar o custo para manutenção da qualidade do corpo receptor, sem deixar de buscar maximização da melhoria, em termos dos parâmetros oxigênio dissolvido e demanda bioquímica de oxigênio, buscando, ainda, maior equidade entre usuários. O modelo permite variar tanto eficiências de tratamento, quanto vazões de lançamento, o que permite auxiliar o planejamento de sistemas de coleta e tratamento de esgotos e buscar maior equidade entre os usuários. A adoção de pesos na função objetivo do modelo proposto permite uma abordagem sistêmica dos problemas de gestão dos recursos hídricos, permitindo considerar uma gama de objetivos de forma integrada e otimizada. Com isso, permite encontrar soluções que estabelecem melhor compromisso no atendimento aos propósitos existentes. O modelo proposto foi integrado a um Sistema de Suporte à Decisão, que poderá tornar mais ágeis, flexíveis e eficientes as tomadas de decisões por parte dos órgãos gestores e dos agentes. A aplicação do modelo de otimização desenvolvido, na forma do Sistema de Suporte à Decisão, em diversos estudos de caso, permitiu verificar sua utilidade na avaliação de diferentes estratégias de gestão, incluindo a busca de equidade entre os usuários e o atendimento às exigências ambientais relacionadas com o enquadramento dos corpos dágua, considerando aspectos relacionados com flexibilização de eficiências de tratamento de efluentes, redução de custos e manutenção de qualidade hídrica adequada no corpo receptor.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-26T09:20:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 302119.pdf: 4004622 bytes, checksum: bf8996894da6398fe42c5c9624cf2149 (MD5) / Válvulas do tipo palheta são comumente utilizadas em compressores alternativos devido a sua simplicidade e baixo custo. A principal característica desse tipo de válvula é que seu movimento é governado pela diferença de pressão entre a câmara de compressão e as câmaras de sucção e descarga. Além da importância para as eficiências isentrópica e volumétrica do compressor, o projeto adequado dessas válvulas é também crucial para a confiabilidade do compressor, uma vez que válvulas estão sujeitas a tensões de flexão e impacto. Esta dissertação apresenta um procedimento de otimização da geometria de válvulas do tipo palheta que considera eficiência e confiabilidade. A fim de avaliar o desempenho de diferentes válvulas e seus níveis de tensão, um modelo de simulação de compressores é usado em conjunto com um modelo em elementos finitos para simular a dinâmica da válvula. Ambos os modelos são acoplados e um algoritmo genético é empregado para identificar diferentes geometrias de válvula que proporcionam o melhor compromisso entre desempenho e confiabilidade. Como exemplo, o procedimento é aplicado na otimização da válvula de sucção de um compressor alternativo utilizado para refrigeração doméstica. Como resultado do procedimento, diferentes geometrias ótimas são identificadas e os seus resultados de desempenho verificados experimentalmente. Além disso, uma das geometrias tem sua dinâmica prevista através de um modelo fluido-estrutura. Tanto os resultados experimentais quanto os obtidos através do modelo fluido-estrutura mostram resultados similares aos previstos pelo procedimento de otimização. O novo procedimento apresenta-se como uma importante ferramenta para a fase inicial de projeto de compressores, na qual se deseja obter um primeiro esboço das geometrias das válvulas em um curto período de tempo. / Reed type valves are commonly adopted in small reciprocating compressors due to their simplicity and low cost. In addition to the importance to the compressor volumetric and isentropic efficiencies, their suitable design is also crucial for reliability, since valves may be subjected to severe bending and impact stresses. The present work reports an optimization procedure for reed type valves considering efficiency and bending fatigue, which is attained by coupling a thermodynamic model for the compression cycle and a finite element model for the valve dynamics. Both models are coupled and a genetic algorithm is adopted to find different valve geometries that give the best compromise between efficiency and reliability. As an example, the method is applied to optimize the suction valve of a small reciprocating compressor. The optimal geometries found by the aforementioned procedure are prototyped and their performances verified through measurements in a compressor test bench. The dynamics and bending stress associated with one of the optimal geometries are predicted via a fluid-structure numerical simulation. Both the numerical and experimental results for the valve performance are found to be in good agreement with predictions obtained with the optimization procedure. The new procedure can be seen as an important tool in the initial phase of compressor design, when a first sketch of the valve geometry has to be found in a short period of time.