Submitted by Ana Hilda Fonseca (anahilda@ufba.br) on 2016-02-26T17:50:19Z No. of bitstreams: 1 Condicionamento de resíduo de Eucalyptus grandis para produção de biocombustível sólido.pdf: 2443147 bytes, checksum: a845b56c7efbb1231c0f2402882404ff (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Hilda Fonseca (anahilda@ufba.br) on 2016-05-09T15:56:59Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Condicionamento de resíduo de Eucalyptus grandis para produção de biocombustível sólido.pdf: 2443147 bytes, checksum: a845b56c7efbb1231c0f2402882404ff (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-09T15:56:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Condicionamento de resíduo de Eucalyptus grandis para produção de biocombustível sólido.pdf: 2443147 bytes, checksum: a845b56c7efbb1231c0f2402882404ff (MD5) / A busca por novas fontes de energia que provoquem um menor impacto ambiental é cada dia mais evidente e importante. Processos industriais como papel e celulose usam madeira como matéria prima, especificamente o eucalipto. Durante a colheita, somente toras de 6 metros com 4 cm de diâmetros, são aproveitados e conduzidos a indústria e os resíduos, correspondendo a 29% do total, são deixados no local. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo estudar o reaproveitamento de resíduos de eucalipto através do processo de torrefação, tornando este resíduo um potencial biocombustível sólido. Inicialmente o resíduo de Eucalyptus grandis foi caracterizado por análise imediata (umidade, voláteis, cinzas e carbono fixo), composição elementar (C, H, O e N), poder calorífico (PCS e PCI), hidrofobicidade e extrativos. Os teores de lignina, celulose e hemicelulose foram obtidos por TG/DTG. A torrefação foi realizada nas temperaturas de 200, 250 e 300°C. Análises termogravimétricas foram realizadas com N2 e o biochar foi gaseificado com ar sintético e CO2. Dados cinéticos dinâmicos foram obtidos, para verificar as energias envolvidas durante o processo de pirólise e gaseificação do resíduo de eucalipto. Análise cinética isotérmica da torrefação foi realizada em na faixa de 200 a 300°C. O processo de torrefação levou a um aumento do poder calorífico, em torno de 20 MJ Kg-1, quando comparado com o resíduo de eucalipto seco, 16 MJ Kg-1; à diminuição dos teores de umidade (média 1,7%) e de voláteis (em torno de 75%); ao aumento do teor de carbono fixo (47%) e de cinzas (0,5%). A hidrofobicidade aumentou com o aumento da temperatura, o que contribui significativamente para um maior rendimento energético. Os gases obtidos foram CO e CO2, provenientes de reações de degradação da hemicelulose. A fração líquida era composta de ácido acético, furfural, acetol, ácido fórmico, fenol e ácido lático, sendo ácido acético e furfural os componentes majoritários, quando a torrefação foi realizada a 250 e 300°C. Os componentes minerais principais do biochar foram os óxidos de Ca, K, Fe, Al e Si. Os índices Bases/Ácidos e o Índice Alcalino indicaram uma tendência média formação de incrustações e escória. Os resultados obtidos de cinética isotérmica indicam a degradação da biomassa em duas etapas, sendo a 1ª etapa correspondente a degradação da hemicelulose e a 2ª correspondente a degradação da celulose. A cinética de pirólise da biomassa mostrou que as energias envolvidas para degradação da hemicelulose, celulose e lignina são Ea = 106, 169 e 30 kJ mol-1, respectivamente. A combustão completa foi observada na gaseificação do biochar na presença de ar sintético, correspondendo a Ea = 180 kJ mol-1, em temperaturas em torno de 550°C. Em presença de CO2, a Ea = 350 kJ mol-1, em temperatura em torno de 900°C. Os resíduos de biomassa também passaram por um processo de pelletização e a amostra que apresentou as características mais adequadas, tais como resistência, umidade (4%), densidade (1.1 g cm-3) e PCS (22 MJ mol-1) foi a amostra torrificada a 250°C. Desta forma pode-se verificar, com base nos resultados obtidos que o resíduo de Eucalyptus grandis, descartado pela indústria de papel e celulose, apresenta um potencial energético que pode ser aproveitado como biocombustível sólido / The pursuit for new environmentally benign sources of energy is becoming more essential and important. Wood, mainly eucalyptus, is used as raw material for the paper pulp industry. During the harvest, logs of 6m and diameter higher than 4cm are utilized and an amount roughly corresponding to 29% is left in planting. In this context, the aim of this study was to evaluate the use of this eucalyptus waste as a solid biofuel, after a torrefaction process initially, the characteristics of the residue were determined by proximate analysis (moisture, volatile, ash and fixe carbon), ultimate analysis (C, H, N and O), heating value (HHV e LHV), hydrophobicity and extractives. Lignin, cellulose and hemicellulose were determined by TG/DTG. The torrefaction experiments were carried out at 200, 250 e 300°C. Thermogravimetry analyses of the raw and thermally treated materials were performed in N2 while the gasification of the resulting biochars was performed either in synthetic air or CO2. Dynamic kinetic data were obtained to verify the activation energies during the processes of pyrolysis and gasification of the eucalyptus residue. The isothermal kinetic analysis of torrefaction was investigated in the range of 200 to 300°C. As a consequence of the torrefaction process, the higher heat value (HHV), around 20 MJ Kg-1, increased as compared to that of the dry residue of eucalyptus, 16 MJ Kg-1; moisture (average 1.7%) and volatiles (75%) contents decreased while those of fixed carbon (47%) and ash (0.5%) decreased. The hydrophobicity increased with increasing temperature, which significantly contributes to increase the energy yield. The produced gas mainly consisted of CO and CO2 from the reactions degradations hemicellulose. Acetic acid and furfural were the main component of the liquid fraction, which also contained acetol, formic acid, phenol and lactic acid. The main inorganic components of the biochar were Ca, K, Fe, Al e Si oxides. The Base/Acid and Alcaline Indice indexes indicated an intermediate trend toward fouling and slagging. The isothermal kinetics studies indicated that the degradation of the biomass occurred in two stages: first stage corresponding to the degradation of hemicellulose and the 2nd corresponding to cellulose degradation. The pyrolysis kinetics showed that the activation energies of the degradation of hemicellulose, cellulose and lignin are Ea 106, 169 and 30 kJ mol-1, respectively. The complete combustion was observed during the gasification of the biochar in the presence of synthetic air, at temperature 550°C, and Ea of 180 kJ mol-1. In the presence CO2, Ea was found to be 350kJmol-1, at a temperature of around 900°C. The raw and thermally treated biomass samples were pelletized and the most suitable characteristics, such as strength, moisture content (4%), density (1.1 g cm-3) and PCS (22 MJ Kg-1) were achieved at the sample torrefied at 250°C. Thus, based on the presented results, the residues of Eucalyptus grandis, useless for the pulp and paper industries, may be successfully utilized as a source of renewable energy for the production of a solid biofuel.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro Tecnologico / Made available in DSpace on 2016-01-08T15:53:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 83266.pdf: 3268262 bytes, checksum: a392207f2ce6fcd60ab125f7eacee776 (MD5) Previous issue date: 1988 / Neste trabalho, inicialmente, desenvolve-se uma metodologia, em contexto matemático abstrato, para estabelecer relações de reciprocidade generalizadas. A partir dessas relações, empregando função de Green que satisfaz condições de contorno do tipo de Cauchy, definida em subregiões, obtem-se uma formulação integral denominada Método Modificado da Função de Green Local (MMFGL). A seguir, propõe-se uma técnica geral para obtenção direta (sem usar função de Green ou solução fundamental do problema) dos elementos das matrizes do problema discreto. Essa técnica amplia o campo de aplicação dos métodos de elementos de contorno. Aplica-se o MMFGL para solucionar problemas de hastes, vigas e membranas elásticas. Os resultados obtidos são precisos, mesmo quando se emprega malhas esparsas para discretização do problema. Prosseguindo, determina-se uma solução fundamental para o operador diferencial presente na teoria de placas de Mindlin. Estabelece-se, através da metodologia acima referida, uma relação de reciprocidade que origina uma formulação integral direta para placas modeladas pela teoria de Mindlin. A discretização do problema é realizada por colocação e a aproximação por elementos finitos. Os resultados obtidos, empregando-se essa formulação, são precisos e comprovam que não ocorre "locking" quando aplicada para analisar placas finas.

Neste trabalho estudamos o problema da condução utilizando o modelo das duas correntes de elétrons de spins opostos, incluindo efeitos de espalhamento com inversão de spin. Em particular, discutimos teoricamente a contribuição de espalhamnetos elétron-magnon à parte da resistividade elétrica que depende da temperatura, em metais e ligas magnéticas, no limite de baixas temperaturas. / In this work we study the conductivity problem by spin up and spin down eléctron currents, taking spin-flip process into account. In particular we discuss theoretically the low temperature contribution to the temperature-dependent part of the electrical resistivity from electron-magnon scattering in magnetic metals and dilute alloys.

Este trabalho visa realizar o estudo do comportamento dinâmico de um eixo rotor flexível, modelado segundo a teoria de Euler-Bernoulli e caracterizar as respostas periódicas de sistemas LTI (sistemas lineares invariantes no tempo) e sistemas fracamente não lineares de ordem arbitrária. Para tanto, é utilizada a base dinâmica gerada pela resposta impulso ou solução fundamental. O comportamento dinâmico de um eixo rotor flexível foi discutido em termos da função de Green espacial e calculada de maneira não-modal. Foi realizado um estudo do problema de autovalor para o caso de um um eixo rotor biapoiado. As freqüências são obtidas e os modos escritos em termos da base dinâmica e da velocidade de rotação. As respostas periódicas de sistemas LTI, utilizadas nas aproximações com sistemas fracamente não lineares, são obtidas, independentemente da ordem do sistema, como um operador integral onde o núcleo é a função de Green T-periódica. Esta função é caracterizada em termos das propriedades de continuidade, periodicidade e salto da função de Green T-periódica, e da base dinâmica Simulações foram realizadas para sistemas concentrados, matriciais e escalares, com o objetivo de mostrar a validade da metodologia desenvolvida com as propriedades da função de Green T-periódica. Foi abordado um modelo não-linear para uma centrífuga utilizada na indústria textil [Starzinski, 1977].

Este trabalho é uma contribuição para o conhecimento de metodologias de projeto de estruturas de material composto, aplicando métodos de otimização estrutural a cascas laminadas e apresentando uma estratégia em dois níveis. No primeiro nível é realizada a minimização da flexibilidade da estrutura, tendo como variável de projeto a orientação de cada lâmina da estrutura. Utiliza-se Programação Linear Seqüencial (SLP) e direção de tensão principal para otimização da orientação. No segundo nível minimiza-se o volume de cada lâmina, usando a flexibilidade total da estrutura como restrição e a densidade relativa como variável de projeto, também através de SLP. Para evitar aparecimento de áreas com densidades intermediárias, utiliza-se um Método de Continuação, dividindo o nível de otimização topológica em duas ou mais etapas. As formulações desenvolvidas permitem a solução de problemas com múltiplos casos de carregamento. Para a solução da equação de equilíbrio de casca laminada, utiliza-se um elemento finito de casca degenerado de oito nós com integração explícita na direção da espessura. A implementação desse elemento é feita de modo a facilitar a obtenção das derivadas da matriz de rigidez, necessárias na linearização das funções objetivo e restrições. Evita-se assim o uso de derivadas numéricas. Resultados para vários tipos de estrutura são apresentados, incluindo comparações entre diferentes carregamentos, condições de contorno, número de lâminas, espessuras, etc. As soluções obtidas, formas de análise e possíveis aplicações são discutidas.

Orientador : Prof. Dr. Roberto Dalledone Machado / Co-orientador : Prof. Dr. Marcos Arndt / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 17/02/2016 / Inclui referências : f.134-141 / Área de concentração: Mecânica Computacional / Resumo: No contexto da analise dinâmica de estruturas, uma das limitações do Método dos Elementos Finitos (MEF) e a dificuldade de aproximar as altas frequências. Essa falta de precisão se torna mais significativa à medida que os carregamentos excitem os modos com frequências mais altas. Visando abordar esse tipo de problema é possível utilizar o Método dos Elementos Finitos Generalizados/ Estendido (MEFG/MEFE) para enriquecer o espaço de aproximação e representar melhor esses modos de alta frequência. Apesar das excelentes propriedades do MEFG/MEFE como alta acurasse versatilidade de aplicação e excelentes taxas de convergência, há aspectos que ainda limitam sua aplicabilidade como a instabilidade numérica associada ao processo de enriquecimento presente mesmo em problemas de valor de contorno bem postos. As matrizes do MEFG/MEFE podem ser consideravelmente mal-condicionadas, podendo resultar em uma perda de acurácia da aproximação, e até mesmo resultando em matrizes numericamente singulares. Assim, neste trabalho apresentam-se duas propostas para contornar o problema de sensibilidade do MEFG: uma adaptação do Método dos Elementos Finito Generalizado Estabilizado voltado a Análise Dinâmica e uma estratégia de pré-condicionamento das funções de enriquecimento. Diversos exemplos unidimensionais de análise modal e transiente são apresentados e seus resultados são discutidos, mostrando que as implementações propostas possibilitam captar melhor frequências mais elevadas, melhorando a representatividade do espectro. Observando o ganho de estabilidade numérica proporcionado pela adoção da estratégia de pré - condicionamento das funções de enriquecimento, estendeu-se sua proposta a análise modal bidimensional, onde a instabilidade numérica do refino p pode ser então contornada, implicando em consequente ganho de acurasse no espectro de frequência. / Abstract: In the context of dynamic analysis of structures, one of the limitations of the Finite Element Method (FEM) is the difficulty of approaching the high frequencies. This lack of precision becomes more significant as the loading excite modes with higher frequencies. Aiming at address this problem one may use the Finite Element Method Generalized / Extended (GFEM / XFEM) to enrich the approximation space and better represent these high frequency modes. Despite the excellent properties of GFEM / XFEM as high accuracy, application versatility and excellent convergence rates, there are aspects that still limit its applicability as the numerical instability associated with this enrichment process even in well-placed boundary value problems. GFEM/XFEM matrices may be ill-conditioned, which may result in a accuracy loss, and even resulting in numerically singular matrices. In this work two proposals are presented to circumvent the GFEM sensitivity problem: an adaptation of the Stabilized Generalized Finite Element Method applied to Dynamic Analysis and a pre-conditioning of enrichment functions. Several examples of one-dimensional modal and transient analysis are presented and results are discussed, showing that the proposed implementations allow to better capture higher frequencies, improving representation of the spectrum. Considering the numerical stability provided by the adoption of preconditioning of enrichment functions strategy, its proposal was extended to the two-dimensional modal analysis enabling to

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:27:14Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-10-31Bitstream added on 2014-06-13T19:55:36Z : No. of bitstreams: 1 carvalhal_r_me_ilha.pdf: 892699 bytes, checksum: 6654a8de1bfad0655527d3268f00f2f1 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Este trabalho apresenta o desenvolvimento analítico da modelagem de estruturas flexíveis do tipo treliça com o objetivo de atenuação de vibrações através do uso de técnicas de controle ativo. Atuadores de pilha piezelétricos são usados para exercer as forças de controle na estrutura, os quais substituem barras inteiras ou somente uma parte delas. Estes tipos de atuadores, também, satisfazem a necessidade de obtenção de estruturas leves. O posicionamento ótimo desses atuadores e de sensores é encontrado através da norma Hx, que é usada como função objetivo. Como técnica de controle é aplicado o Controle no Espaço Modal Independente (IMSC), no qual os estados são estimados por um estimador modal e são realimentados de acordo com a teoria de controle ótimo, o Regulador Linear Quadrático (LQR). O IMSC é eficiente computacionalmente mesmo aplicado a sistemas de alta ordem e também reduz os efeitos de spillover. Uma melhoria do IMSC, o Controle Modal Eficiente (EMC) também é apresentado com o propósito de reduzir as amplitudes das forças de controle. O modelo matemático da estrutura inteligente é obtido a partir do Método dos Elementos Finitos (MEF) considerando o acoplamento eletromecânico entre os atuadores de pilhas piezelétricos e a estrutura base. O projeto de uma treliça espacial, o posicionamento ótimo dos atuadores e sensores e o controle ativo de vibração são apresentados em simulações numéricas. Os resultados mostram que ambos os controladores aumentam o amortecimento da estrutura e, ainda, o EMC reduz as amplitudes das forças de controle. / This work presents the analytic development of the modeling of flexible truss structures with the aim to suppress the mechanical vibration using active control techniques. Piezoelectric stack actuators are used to produce control force in the structure, which can replace an entire bar or can be coupled to structural members. They also satisfy the necessity to obtain lighter structures. The optimal placement of actuators and sensors is found through the Hã norm as objective function. As control technique is presented the Independent Modal Space Control (IMSC), in which a modal estimator is used and the Linear Quadratic Regulator (LQR) feedback the estimated states according the optimal control theory. IMSC is computationally efficient also applied in high order system and reduces the negative effects of the control and observer spillover. An improvement in the IMSC is the Efficient Modal Control (EMC) that is proposed to reduce the amplitudes of control forces. The mathematical model of the intelligent structure is obtained from Finite Elements Method (FEM) considering the electromechanical coupling between the piezoelectric stack actuators and the base structure. The design of a space truss structure, the optimal placement of active members and the active damping vibration control is numerically implemented. Two control techniques are tested and compared: IMSC and EMC. Results show that the controllers increase the damping of the structure noticeably. The EMC controller provides better performance, reducing the amplitudes of control forces.

Submitted by maria angelica Varella (angelica@sibi.ufrj.br) on 2018-01-03T13:42:33Z No. of bitstreams: 1 Carlos Frederico da Silveira Oliveira.pdf: 647755 bytes, checksum: c814522c9d1a6f5a819e2cce1088856f (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-03T13:42:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Carlos Frederico da Silveira Oliveira.pdf: 647755 bytes, checksum: c814522c9d1a6f5a819e2cce1088856f (MD5) Previous issue date: 1969-12 / O principal problema abordado neste trabalho e o da determinação das frequências naturais de vibrações transversais de vigas de seção transversal variável segundo Leis polinomiais. São analisados os casos de variação linear e variação parabólica. São determinadas as frequências naturais utilizando-se o método aproximado de Ritz e Rayleigh. Rste mé todo é muito utilizado quando na determinação de autovalores (frequências) e fornece uma convergência extremamente rápida. O modo de tratar o problema, permite a determinação de qualquer frequência natural, mediante um programa automático, tendo em vista que o método foi aplicado considerando-se um número infinito de termos na série solução. / This work deals with the problem of the determination of the natural frequencies of transverse vibrations of beams of variable cross section, in particular beams with section heigh varying according to a polynbmial law. Ritz method is used for the determinátion of the natural frequencies, dueto its rapid convergence. The method of treatment of the problem, permits a determination of any of the natural frequencies using automatic programming because it does not limit the number of terms of the serie solution to be used.

Submitted by maria angelica Varella (angelica@sibi.ufrj.br) on 2018-01-03T16:53:03Z No. of bitstreams: 1 121397.pdf: 868571 bytes, checksum: 4fe3e879a0ee7f4dba065ce1f9ca7845 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-03T16:53:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 121397.pdf: 868571 bytes, checksum: 4fe3e879a0ee7f4dba065ce1f9ca7845 (MD5) Previous issue date: 1969-10 / CAPES / BNDES / Um sistema eletrodinâmico para teste de fadiga de molas é representado por um modelo com dois graus de liberdade. A simulação da máquina teste por um sistema com dois graus de liberdade e força restauradora F = (α+βx²)x é feita com auxílio do computador analógico, EAI- TR48 DES - 30. São determinados para execução do teste os valores favoráveis da razão de deflexão das molas y1 / (y2 - y1). A frequência da força excitadora e y2 amplitude de movimento da massa m2 em função da relação de massas m2 /m1. Os resultados são comparados com os da solução analítica para o caso de mola linear (β = O). / An eletrodynamic system for testing fatigue in springs is represented by a model which has two degrees of freedom. The simulation of the tester by a two degrees af freedom system with restoring force F =(α+βx²)x is made on an analog computer EAI – TR48 DES – 30. The favorable values of the spring deflection ratio y1 /(y2 - y1) the frequency of the exciting force, and y2 the amplitude of motion of the mass m2, as function of the mass ratio m2/m1, are determined to the execution of the test. The results are compared with those of the analytic solution for the case of linear springs (β = O). The favorable values of the spring deflection ratio y1 /(y2 - y1), the frequency of the exciting force, and y2 the amplitude ofmotion of the mass m2, as function of the mass ratio m2 /m1, are determined to the execution of the test. The results are compared with those of the analytic solution for the case of linear springs (β = 0).

Submitted by maria angelica Varella (angelica@sibi.ufrj.br) on 2018-01-03T17:15:49Z No. of bitstreams: 1 121399.pdf: 677662 bytes, checksum: be4d2dca9c251073c0ad58532605aa32 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-03T17:15:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 121399.pdf: 677662 bytes, checksum: be4d2dca9c251073c0ad58532605aa32 (MD5) Previous issue date: 1970-01 / Consideramos uma formalização da mecânica racional de um corpo rígido sob um ponto de vista intrínseco. São utilizados apenas conceitos elementares de álgebra bilinear e rudimentos de teoria da medida. Estudaremos apenas o problema da determinação das forças requeridas para produzir qualquer movimento bem comportado de um dado corpo rígido e sugerimos uma interpretação para a resolução do problema recíproco. A cinemática é reduzida completamente à álgebra linear; o vetor velocidade angular é então uma simples decorrência da representação da parte linear da derivada de uma família uni-paramétrica de isometrias, contrariamente ao usual modo heurístico de introdução desse (pseudo) vetor. / We considera formalization of the rational mechanics of a rigid body under a intrinsic viewpoint. Only elementary concepts of bilinear algebra and measure theory are used. We restrict ourselves to the problems of the determination of the required forces to produce and sustain any well-behaved motion of a given rigid body and then suggest a interpretation for the resolution. of the reciprocal problem. Kinematics is completely reduced to linear algebra. The existence of the angular velocity vector then follows from the representation of the linear part of the derivative of a one-parmeter family of isometries, in opposition to the usual heuristic form in which such vector is commonly introduced.