O presente trabalho se propõe a analisar o método para avaliação da iluminação natural, utilizando os modelos físicos reduzidos como ferramenta, com o intuito de avaliar os aspectos quantitativos e qualitativos da luz. Foi realizado um diagnóstico deste método mostrando suas qualidades e limitações. O uso de modelos físicos reduzidos é um dos métodos mais antigos de avaliação da iluminação natural. Este é um instrumento preciso, caso o modelo seja executado de forma correta, considerando-se que a propagação da luz segue os mesmos princípios tanto em um modelo físico reduzido, como em um edifício em escala real. Através deste instrumento, torna-se possível testar as diversas soluções em busca da eficiência energética e do conforto visual. Para verificar o grau de confiabilidade dos resultados através da aplicação deste método foi feita uma comparação entre medições da iluminância em um modelo físico reduzido e medições realizadas em um ambiente real correspondente. Com o objetivo de demonstrar os procedimentos necessários para o uso de modelos físicos reduzidos no estudo da iluminação natural, foram feitas medições em dois modelos com estratégias de iluminação diferenciadas. Um deles possui iluminação natural unilateral, ao passo que, o segundo possui as características da abertura unilateral semelhante ao primeiro, porém, com a inclusão de uma prateleira de luz. Já o ambiente real foi selecionado devido à simplicidade de sua geometria e a facilidade de acesso para a realização das medições. As conclusões demonstram que para alcançar resultados confiáveis é necessário construir os modelos com precisão, sendo recomendável medir a iluminância dos mesmos sob diversas condições de céu, para que desta forma seja possível avaliar o desempenho médio da iluminação natural por um longo período. / The present work considers the analysis of scale models for daylighting evaluation, aiming at investigating quantitative and qualitative aspects of light. A diagnosis of scale modeling was carried out, showing its strengths and limitations. Scale modelling is one of the oldest methods for daylighting evaluation. It is also a precise instrument, when properly constructed, considering that light propagation follows the same principle in a scale model as it does in a full-scale room. Through this method, it is possible to test different solutions towards energy efficiency and visual comfort. To verify the trustworthiness of scale modeling, a comparison between illuminance measurements in a scale model against a corresponding full-scale room was carried out. Two scale models with different daylighting systems were built to demonstrate the necessary procedures in utilizing scale models for daylighting studies: one of them had embedded a sidelighting system, and the other one, which held similar characteristics, comprised also a lightshelf. Nevertheless, the full-scale room was selected taking into consideration the simplicity of its geometry and the easiness of the access for the measurement procedures. The conclusions demonstrate that in order to reach trustworthy results, it is necessary to construct scale models in a precise way. Furthermore, its recommended to measure the illuminance under diverse sky conditions, enabling the evaluation of average daylighting performance within long terms.

Esta tese parte da hipótese de que nem todos os edifícios de escritório com certificação ambiental na cidade de São Paulo, construídos entre os anos 2000 a 2016, atendem de modo satisfatório as condições de iluminação natural, segundo as recomendações hoje em vigor. Esses edifícios contemporâneos possuem grandes áreas envidraçadas em suas fachadas, sem proteção solar, que causam problemas de conforto térmico e luminoso. Para evitar o ofuscamento, os usuários acionam proteções solares internas como telas e persianas, o que acaba por impedir ou diminuir o acesso à luz natural. A pesquisa realizada fez um levantamento dos padrões construtivos prevalecentes em 28 edifícios de escritório que se enquadram na especificação descrita acima para verificar questões como: a profundidade da planta, transmissão luminosa dos vidros, WWR (Wall Window Ratio), entre outras. Os dados encontrados serviram para a elaboração de modelos referenciais, usados em simulações computacionais, com o objetivo de verificar a influência de variáveis arquitetônicas no desempenho da iluminação natural. As simulações foram realizadas no plug-in Diva do programa Rhinoceros 3D, que simula a iluminação natural de forma integrada com os softwares Radiance/DAYSIM, já validados pela comunidade científica internacional. O tratamento dos dados foi feito através de um método inédito de avaliação do desempenho luminoso e os resultados obtidos mostraram que 60% dos cenários analisados foram reprovados. Esta tese propõe uma metodologia de avaliação do desempenho luminoso de edifícios de escritório que considere de modo integrado a disponibilidade de luz natural, o conforto visual e o consumo de energia. / This thesis is based on the hypothesis that not all office buildings with environmental certification in the city of São Paulo, constructed between 2000 and 2016, meet satisfactorily the conditions of daylighting, according to the recommendations currently in force. These contemporary offices have large glass areas without sun protection in their facades, causing problems of thermal and luminous comfort. In order to avoid glare, users employ indoor shading devices such as rollers and blinds, which ultimately prevent or reduce access to daylight. This research has carried out a survey on the prevailing constructive patterns of 28 office buildings that follow the specifications described above, to verify issues such as plan depth, light transmission of glasses, WWR (Wall Window Ratio), among others. The collected data were used to elaborate reference models used in computational simulations, aiming at verifying the influence of architectural variables on the performance of daylighting. The simulations were carried out with the Diva plug-in for Rhinoceros 3D program, which simulates daylighting, integrated with software Radiance/DAYSIM, already validated by the international scientific community. The data treatment was carried out through an innovative method for evaluating luminous performance, and the obtained results showed that 60% of the analyzed scenarios were disapproved. This thesis proposes that the methodology for evaluating the luminous performance of office buildings should consider the availability of daylight, visual comfort, and energy consumption in an integrated way.

Na mesma proporção que fontes de água potável são reduzidas, a competição por elas tem aumentado, conseqüência imediata da expansão de áreas urbanas e de novas demandas agro-industriais. Os conflitos gerados por esta competição tendem a comprometer o desenvolvimento sustentável e o progresso de uma forma geral, uma vez que resultam em perda de eficácia para vultuosos investimentos públicos e privados e em prejuízos para os usuários menos estruturados. Considerando os fatos acima, o objeto deste trabalho é o estabelecimento de cenários de alocação das disponibilidades hídricas entre usuários de água da bacia do Sapucaí-Mirim/Grande, visando determinar a convivência harmoniosa das várias finalidades de uso provenientes do mesmo recurso hídrico. Tal meta poderá ser alcançada através da análise dos indicadores de desempenho - confiabilidade, vulnerabilidade e resiliência - do sistema os quais serão obtidos com o auxílio do modelo de simulação IRAS (Interactive River Aquifer Simulation). / In the same proportion that fresh water sources are been reduced, competition for its has grown, immediate consequence of urban areas expansion and new agroindustrial demands. Conflicts generated by this competition tend to affect the sustainable development and the progress as well, once this competitiveness situation means efficacy loss to large amounts of public and privy investments, and also injuries to less structured users. Considering above facts, the goal of this paperwork is to establish water availability allocation scenarios between Sapucai-Mirim/Grande basin\'s users, aiming to settle a balanced distribution of the several use finalities came from the same water resource. Such goal can be reached through system performance indicators analysis - reliability, vulnerability and resilience - which will be estimated through IRAS simulation model aid.

O objetivo deste trabalho é propor técnicas de alocação dinâmica de tarefas periódicas em MPSoCs homogêneos, com processadores interligados por uma rede emchip do tipo malha, visando redução do consumo de energia do sistema. O foco principal é a definição de uma heurística de alocação, não se considerando protocolos de escalonamento distribuído, uma vez que este ainda é um primeiro estudo para o desenvolvimento de um alocador dinâmico. Na arquitetura alvo utilizada, cada nodo do sistema é dado como autônomo, possuindo seu próprio escalonador EDF. Além disso, são aplicadas técnicas de voltage scaling e power managmenent para redução do consumo de energia durante o escalonamento. Durante a pesquisa do estado da arte, não foram encontradas técnicas de alocação dinâmica em NoCs com restrições temporais e minimização do consumo de energia. Por isso, esse trabalho se concentra em avaliar técnicas de alocação convencionais, como bin-packing e técnicas baseadas em teoria de grafos, no contexto de sistemas embarcados. Dessa forma, o modelo de estimativas do consumo de energia de alocações é baseado no escalonamento de grafos de tarefas, e foi utilizado para implementar a ferramenta Serpens com este propósito. Os grafos de tarefas utilizados nos experimentos são tirados do benchmark E3S – Embedded System Synthesis Benchmark Suite, composto por um conjunto de grafos de tarefas gerados aleatoriamente com a ferramenta TGFF – Task Graph for Free, a partir de dados de aplicações comuns em sistemas embarcados obtidos no EEMBC – Embedded Microprocessor Benchmark Consortium. Entre as heurísticas de bin-packing, Best-Fit, First-Fit e Next-Fit geram alocações com concentração de carga, enquanto a heurística Worst-Fit faz balanceamento de carga. O balanceamento de carga favorece a aplicação de voltage scaling enquanto a concentração favorece o power management. Como o bin-packing não contempla comunicação e dependência entre tarefas em seu modelo, o mesmo foi reformulado para atender esta necessidade. Nos experimentos, a alocação inicial com bin-packing original apresentou perdas de deadlines de até 84 % para a heurística Worst-Fit, passando para perdas em torno de 16% na alocação final, praticamente com o mesmo consumo de energia, após a reformulação do modelo. / The goal of this work is to offer dynamic allocation techniques of periodic tasks in mesh networks-on-chip, aiming to reduce the system power consumption. The main focus is the definition of an allocation heuristic, which does not consider distributed scheduling protocols, since this is the beginning of a study for the development of a dynamic partitioning tool. In the target architecture, each system node is self-contained, that is, the nodes contain their own EDF scheduler. Besides, voltage-scaling and power management techniques are applied for reducing power consumption during the scheduling. To the best of our knowledge, this is the first research effort considering both temporal constraints and power consumption minimization on the dynamic allocation of tasks in a mesh NoC. This way, our concentrates in the evaluation of dynamic allocation techniques, which are generally used in distributed systems, in the embedded systems context, as bin-packing and graph theory based techniques. Therefore, the estimation model for power consumption is based on task graph scheduling, and it was used for implementing the Serpens tool with this purpose. The task graphs used in the experiments were obtained from the E3S benchmark (Embedded System Synthesis Benchmark Suite), which is composed by a set of task graphs randomly generated with the TGFF tool (Task Graph for Free), from common application data obtained from the EEMBC (Embedded Microprocessor Benchmark Consortium). Among the bin-packing heuristics, Best-Fit, First-Fit, and Next-Fit generate allocations with load concentration, while the Worst-Fit heuristics works with load balancing. Load balancing favors the application of voltage scaling, while load concentration favors the utilization of power management. Since the bin-packing model does not consider inter-task communication and dependency, it has been modified to fulfill this need. In the experiments, the initial allocation using the original bin-packing model presented deadline losses of up to 84% for the Worst-Fit heuristic, changing for losses around 16% in the final allocation, after modification of the model, maintaining almost the same power consumption.

O processo de microestampagem permite a fabricação de peças ou microcomponentes, podendo ser aplicado a diversas áreas da engenharia. Logo, este trabalho tem por objetivo desenvolver um micromotor de passo e avaliar os efeitos da miniaturização de seus componentes. A simulação computacional foi utilizada neste trabalho de forma a avaliar os defeitos surgidos com a miniaturização, através do software de elementos finitos DYNAFORM com “solver” LS-DYNA. O material empregado na carcaça foi o aço de baixo carbono ABNT 1010 e o aço inoxidável ABNT 304, e para o núcleo magnético do micromotor, composto pelo rotor e estator, utilizou-se o aço elétrico ABNT 35F 420M. A simulação computacional, além de identificar os problemas oriundos da miniaturização dos componentes, também foi utilizada para otimizar as ferramentas de microestampagem, demonstrando desta forma ser uma grande aliada para o desenvolvimento do processo. O processo de corte convencional em matriz não foi aplicado no corte do rotor e do estator, pois produziu defeitos como empenamento e rebarbas. Ao invés disso, empregou-se o processo de corte por eletroerosão a fio, que produziu peças planas e superfícies lisas. / The process of micro deep drawing is a micro-technology which allows the fabrication of microcomponents and can be applied to various fields of engineering. This study aims to develop the components of a micromotor step using this technology and to evaluate the effects of the microfabrication of the motor frame, rotor and stator. A computer simulation was carried out in order to evaluate miniaturization of the components trough the finite element software DYNAFORM with “Solver” LS-DYNA. The material used in the motor housing was low carbon steel ABNT 1010 and stainless steel ABNT 304. However, in magnetic core, comprising the rotor and stator, the electric steel ABNT 35F 420M was employed. Micro deep drawing tools were developed based on the results obtained through simulation is a great ally to create microcomponents. The cutting process in the matrix was not employed to cut de rotor and the stator, because it produced defects such as warping and butts along the surface. Instead, wire cutting spark erosion was used and resulted in hat part and surfaces.

Aulas experimentais são indispensáveis para o adequado aprendizado de conteúdos de Física. Nos últimos anos, surgiram diversos softwares de simulação de experimentos de Física. A partir da utilização de softwares, busca-se verificar se o aluno consegue visualizar em atividades virtuais as situações que são reais. A proposta é trabalhar com atividades que possibilitem mostrar que é possível aprender circuitos elétricos utilizando softwares de simulação. Todas as atividades desenvolvidas são parte do produto didático e estão organizadas em um CD-ROM. Como referencial teórico, adota-se a Teoria dos Campos Conceituais, de Gerard Vergnaud. Para esse autor, o sujeito se apropria do conhecimento, que pode ser pensado e organizado em campos conceituais, ao longo de muito tempo, por meio de experiência, maturidade e aprendizagem. O projeto foi aplicado a alunos da disciplina de Física e Eletricidade, no Curso de Sistemas de Internet, do Instituto Federal Sul-rio-grandense, campus Pelotas, RS. Foram escolhidos os softwares Modellus e PhET (Physics Education Technology), os dois considerados softwares gratuitos. Em um primeiro momento, foram trabalhados circuitos elétricos a partir desses softwares. Na sequência, as atividades foram repetidas em um painel construído especialmente para esse fim com o objetivo de analisar o desempenho dos alunos em circuitos reais. A partir dos dados colhidos durante o trabalho, foi possível obter evidências de que houve uma aprendizagem significativa sugerindo que, de fato, as situações (VERGNAUD, 1990) é que dão sentido aos conceitos. / Experimental classes are essential for the proper learning of physics content. In recent years emerged various software simulation experiments in physics. From the use of software try to verify if the student can view activities in virtual situations that are real. The proposal is to work with activities that enable show that it is possible to learn electric circuits using simulation software. All activities are part of the educational product and are organized on a CD-ROM. The theoretical approach we have adopted the Conceptual Fields Theory Gerard Vergnaud. For this author, the subject appropriates the knowledge, which can be thought of as organized in semantic fields over a long time, through experience, maturity and learning. The design was applied to students of Physics and Electronics, Travel in Internet Systems South of Rio Grande Federal Institute campus Pelotas, Brazil. Modellus the software and PhET (Physics Education Technology) were chosen, both considered free software. At first electrical circuits from these softwares were worked. Following the activities were repeated in a panel specially built for this purpose in order to analyze the performance of students in real circuits. From the data collected during the study it was possible to obtain evidence that there was a significant learning suggesting that, in fact, situations (VERGNAUD, 1990) is to give meaning to the concepts.

Apresenta-se na tese proposta uma contribuição ao método aplicado no projeto de plantas de biogás composto de seis passos. Inicia-se com o levantamento de dados do local de instalação da planta de biogás, o planejamento, dimensionamento da planta de biogás e a escolha de tecnologias. Por fim segue a modelagem mecânica computacional em CAD e por último a simulação dos tanques biorreatores com programas computacionais. A metodologia desenvolvida foi testada no projeto de uma planta de biogás para biodigestão de silagem de milho (35000 m3 ao ano) no município de São Francisco de Paula-RS. O biorreator foi dimensionado com volume de 2100 m3 e um volume de biogás gerado foi estimado em 18219 m3 por dia. As simulações mecânicas computacionais foram executadas para a escolha da espessura das chapas a serem utilizadas nos tanques biorreatores. Foram dimensionados os biorreatores da planta e simulados em três materiais metálicos distintos, o aço duplex AISI 318, o aço austenítico AISI 316L e o aço carbono laminado ASTM A36. A melhor chapa verificada para o caso foi a do aço AISI 318 utilizando-se chapas de 1,5 a 3,0 mm de espessura. A diminuição da espessura reduz em 29% em massa o material empregado na fabricação dos tanques biorreatores em comparação com o uso de espessuras de chapas 3 mm em todo o tanque. Já para o aço AISI 316 L e ASTM A-36 diminui-se em 34% em massa do material a ser empregado na fabricação dos tanques biorreatores caso sejam utilizadas diferentes espessuras. / This thesis presents a contribution to the method for the biogas plant project and consists of six steps. Start with the location of data collection biogas plant installation, planning, biogas plant design and the choice of technologies. Finally follows the computational mechanical modeling in CAD and simulation of bioreactor tanks with computer programs. The methodology was tested in a design of a biogas plant for digestion of corn silage (35,000 m3 per year) in São Francisco de Paula-RS. The bioreactor was sized with a volume of 2100 m3 for a volume of 18,219 m3 of biogas per day. The mechanical computer simulations were performed to select the thickness of the sheets to be used in the bioreactor tank. The bioreactor plant and were scaled simulated in three different metallic materials, the duplex steel AISI 318, AISI 316L austenitic steel and rolled carbon steel ASTM A36. The plate most suitable for the manufacturing was the AISI 318 steel with thickness of 1.5 to 3.0 mm. With the simulation we obtained a decrease of plate thickness. This generated a mass reduction of 29% of the material used in manufacturing the tank bioreactors compared to using a 3 mm plate thickness throughout the tank. For steel AISI 316L and ASTM A-36 we subtract 34% by weight of the material to be used in manufacturing the tank bioreactors where different thicknesses are used as computer simulation.

Este trabalho teve como objetivo o desenvolvimento de um mini-motor síncrono trifásico, sem escovas e com ímãs permanentes no rotor, utilizado em aeromodelos. O núcleo do estator, usualmente construído com chapas laminadas, foi obtido a partir do processo de Metalurgia do Pó (M/P). Confeccionaram-se corpos de prova de ferro puro, Fe1%P, Fe2%P, Fe3%P, Fe1%Si, Fe3%Si e Fe50%Ni. Foram analisadas as características físicas dos materiais sinterizados que compreendem as grandezas magnéticas: curvas de histerese, resistividade elétrica. Analisaram-se as grandezas mecânicas: dureza e tensão de escoamento. Com os dados magnéticos obtidos, realizaram-se simulações computacionais de funcionamento, onde se observou o fluxo de entreferro e torque. Efetuaram-se ensaios em núcleos de transformadores para analisar as perdas por correntes parasitas. Os resultados foram comparados também com os do estator de chapas. Foi realizada a construção do núcleo do estator a partir de Fe1%P. O estator do mini-motor foi bobinado e instalado em uma carcaça de um mini-motor existente no comércio, para efetuar testes em bancada de acionamento em correntes variadas, onde pôde ser analisada sua eficiência em comparação com o mini-motor com núcleo do estator de chapas. Foi mostrado que é possível a construção de um motor elétrico com núcleo do estator em bloco único de Fe1%P por processo de Metalurgia do Pó, atingindo 74% da eficiência em relação ao mini-motor com núcleo do estator de chapas. / This study aimed to develop three-phase synchronous motor small, brushless and permanent magnets in the rotor, used in model airplanes. The stator core usually constructed of rolled sheets, was obtained from the powder metallurgy process (M / P). Crafted to pure iron specimens, Fe1% P, Fe 2% P, Fe3% P, Fe1% Si, Fe3% Si and Fe50% Ni. They analyzed the physical characteristics of the sintered materials which comprise the magnetic quantities: hysteresis curves, electrical resistivity. Hardness and yield stress: mechanical magnitudes were analyzed. With the magnetic data, computer simulations were carried out of operation where the flux of airgap observed and torque. Tests were affected in cores of transformers for analyzing eddy current losses. The results were also compared with those of the stator plates. Construction of the stator core from Fe1% P was performed. The mini-motor stator was wound and installed in an enclosure of an existing mini-motor trade, for testing in drive bench in varying currents, which could be analyzed efficiency compared to the mini-motor with stator core plates. It has been shown that the construction of an electric motor with the stator core in a single block P Fe1% by Powder Metallurgy process is possible, reaching 74% efficiency relative to the mini-core motor with stator plates.

Esse trabalho propõe a investigação da geometria dos contornos internos de eixos vazados para aerogeradores quando aplicados mandris com diferentes diâmetros ao longo de seu comprimento no forjamento incremental em matriz aberta. Tem-se por finalidade a fabricação de um mandril que proporcione à peça forjada formato mais perto do formato final proposto. Foram estudados através do uso de simulações numéricas computacionais com o software Simufact.forming 12 e ensaios com o material modelo plasticina possíveis geometrias de mandris, variando a angulação na região de troca de diâmetros ao longo do comprimento entre 0˚, 30˚ e 60˚, e analisados o comportamento do escoamento do material na região. Com o processo simulatório concluído, foi produzido o mandril que apresentou melhor desempenho e foram realizados testes práticos. No total, duas peças foram forjadas e analisados seus resultados. A geometria proposta da peça foi alcançada, confirmando a escolha da cinemática do processo. A temperatura do mandril foi aferida e comparada com a temperatura durante a simulação, onde no último passe, a medida foi 720°C e a simulada em torno de 620°C. As forças de forjamento apresentaram diferença entre a simulação e forjado na média de 7,6%. / This work proposes the investigation of the internal contour of hollow shafts for wind turbines when applied mandrels with different diameters along its length in incremental open-die forging. It is intended to manufacture a mandrel to provide a forged part closer to the final proposed geometry. Studies were conducted using the numerical computer simulations software Simufact.forming 12 and models of plasticine aiming possible mandrel geometries, varying the angle of the different-diameters region along the length between 0˚, 30˚ and 60˚ and analyzed the behavior of the material flow in the region. As the simulation process was concluded, the mandrel with the best performance was produced and practical tests were performed. In total, two workpieces were forged and analyzed its results. The proposed geometry was achieved, confirming the choice of process kinematics. The temperature of the mandrel was measured and compared with the temperature during the simulation at the last pass, the measurement resulted in 720°C and the simulated around 620°C. The forging forces showed differences between simulation and forging of an average of 7.6%.

Neste trabalho foi desenvolvido um estudo comparativo entre duas estratégias básicas para a combinação de mapas parciais baseados em marcos para sistemas multirobô: a estratégia por associação de marcos e a estratégia por distância relativa entre os robôs (também conhecida por rendez-vous). O ambiente simulado corresponde a um entorno plano povoado de árvores que são mapeadas por uma equipe de dois robôs móveis equipados com sensores laser para medir a largura e localização de cada _arvore (marco). Os mapas parciais são estimados usando o algoritmo FastSLAM. Além do estudo comparativo propõe-se também um algoritmo alternativo de localização e mapeamento simultâneos para multirrobôs cooperativos, utilizando as observações entre os robôs não só para o cálculo da transformação de coordenadas, mas também no desenvolvimento de um processo seqüencial para atualizar o alinhamento entre os mapas, explorando de forma mais eficiente as observações entre robôs. Os experimentos realizados demonstraram que o algoritmo proposto pode conduzir a resultados significativamente melhores em termos de precisão quando comparado com a abordagem de combinação de mapas tradicional (usando distância relativa entre os robôs). / In this text a comparative survey between the two basic strategies used to combine partial landmark based maps in multi-robot systems, data association and inter-robot observations (known as rendezvous), is presented. The simulated environment is a at place populated by trees, which are going to be mapped by a two-mobile robot team equipped with laser range finders in order to measure every tree (landmark) location and width. Partial maps are estimated using the algorithm FastSLAM. Besides the comparative study it is also proposed an alternative algorithm for Simultaneous Localization and Mapping (SLAM) in multi-robot cooperative systems. It uses observations between robots (detections) not only for calculating the coordinate transformation but also in the development of a sequential process for updating the alignment between maps, exploiting in a more efficient way the inter-robot observations. The experiments showed that the algorithm can lead to significantly better results in terms of accuracy when compared with the traditional approach of combining maps (using the relative distance between robots).