Orientador: Maria Regina Wolf Maciel / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-07-18T22:15:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LuzJunior_LuizFernandodeLima_M.pdf: 5739493 bytes, checksum: 9da94bf1d44a4da6cb35cafabd1dc8b7 (MD5) Previous issue date: 1993 / Resumo: Um modelo dinâmico realístico da coluna em batelada foi desenvolvido, o qual incluiu as equações dos balanços de massa e energia, os acúmulos líquidos ("holdups") na coluna e considera o cálculo rigoroso das propriedades termodinâmicas. O modelo gera um sistema de equações diferenciais e algébricas freqüentemente rígido ("stiff"). Um método confiável e robusto de integração numérica foi empregado e ajustado para problemas de destilação em batelada, e além disso foi comparado outros métodos de integração. O modelo foi validado utilizando simulações e dados experimentais apresentados na literatura, este mostrou-se representativo e versátil. A flexibilidade da coluna em batelada foi analisada, utilizando-se duas misturas com características termodinâmicas diferentes, e além disso também foram modificadas a composição da carga inicial e a razão de refluxo. Esta está diretamente ligada ao grau de idealidade da mistura a ser separada. A composição da carga inicial também exerce grande influência no desempenho de uma coluna de destilação em batelada com "design"fixo. As influências do holdup dos pratos e das volatilidades dos componentes no método de integração foram avaliadas. O desempenho do método é mais afetado pelo holdup quando as volatilidades são elevadas. Além da influência no método de integração, os holdups dos pratos e do condensador interferem no comportamento da destilação em batelada. Holdups elevados podem levar a uma menor recuperação ou até a não obtenção dos produtos desejados. Em alguns casos os comportamentos foram diferentes do anteriormente citado. Gráficos tri-dimensionais foram empregados para representar as composições instantâneas e acumuladas do destilado em função do tempo para diferentes razões de refluxo gerando superfícies de resposta para uma separação. A visualização destes gráficos contribuiu para o melhor entendimento da separação para diferentes composições de carga inicial. Duas estratégias de operação foram comparadas e resultados equivalentes (produção e consumo total de energia) foram obtidos. Outra configuração da destilação em batelada, a destilação invertida, foi modelada rigorosamente e simulada usando o mesmo método de integração. Os resultados foram comparados com os obtidos para o esquema convencional. A destilação invertida, em geral, não é melhor que a convencional, porém, em alguns casos a obtenção do produto rico em componente mais pesado foi melhor (menores tempo e consumo de energia), levando em conta que este era o produto desejado. Talvez a operação alternada entre as duas configurações levasse a um melhor desempenho de uma determinada separação / Abstract: A realistic dynamic model of batch columns was developed, which has included material and energy balances equations, liquid holdups of the column and also considered the rigorous calculation of thermodynamic properties. The model generates a system of differential and algebraic equations, which is frequently stiff A reliable and robust numerical integration technique was employed and adjusted for batch distillation problems, and futhermore it was compared with others integration methods. The model has been validated using experimental data and simulations presented in the literature. It has been representative and versatile. The flexibility of a batch column was analysed using two mixtures with different thermodynamic characteristics , and moreover the initial charge composition and the reflux ratio have been changed. There is a direct relation between the flexibility and the ideality degree of the mixtures to be distillated. The initial charge composition has also a large influence on batch columns performance with a fixed designo The influences of plate holdup and component volatilities on the integration method has been evaluated. The method performance is more affected by plate holdup at great component volatilities. Besides the influence in the numerical integration method, plate and condenser holdups interfere on the behaviour of batch distillation. Large holdups can bring a lower recovery or even cause no production of desired products. In some cases, behaviours were different from this. Three-dimensions graphics were employed to represent instantaneous and acumulated distillate compositions as a function of batch time for different reflux ratios generating response surfaces for a given separation. The visualization of these graphics has contributed for a better understanding of separation for different initial charge compositions. Two operating strategies were compared and equivalent results (production and energy total consumption) were obtained. Other configuration of batch distillation, inverted batch distillation, was rigorous modelIed and simulated using the same integration technique. The results were compared with those obtained for the convetional scheme. The inverted distillation, in general, is not better than the conventional one, but, in some cases the obtaintion of the product that is rich in the heavier component was better (lower batch time and energy consumption), taking into account that it was the only desired product. Perhaps the alternated operation, between these two configurations, bring a better performance of a given separation / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Orientador : Yoon Kil Chang / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-01T15:04:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ormenese_RitadeCassiaSalvucciCeleste_M.pdf: 26928224 bytes, checksum: 1ddf30e5ea0dbc8de1d8c1177b08b282 (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: O resumo podera ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: Not informed / Mestrado / Mestre em Tecnologia de Alimentos

Orientador: Theo Guenter Kieckbusch / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-03T15:05:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RomeroPena_LecsiMaricela_D.pdf: 9074525 bytes, checksum: 39a3955e858eeb252dabffccf62c9795 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: O processo de aglomeração de misturas contendo cacau em pó foi considerado com o intuito de avaliar as características de instantaneização. Desenvolveu-se um aglomerador a jato de vapor em escala de planta piloto composto por uma torre em aço inox (diâmetro: 0,30m, altura: 2,15m), uma calha vibratória para a alimentação de pó (até 65 kg/h), um gerador de vapor, um dispositivo para o contato turbulento de vapor com as partículas em queda livre na saída de um duto cilíndrico feito em Teflon® de 1,9cm de diâmetro e um sistema de insuflamento e exaustão de ar. A composição química e as características físicas da matéria-prima foram determinadas, além de observações ao microscópio e por difratogramas de Raios X. O cacau em pó é amorfo, tem uma distribuição binodal de tamanho (diâmetro médio de 19 mm), insolúvel e de difícil dispersão em água. O pH e o teor de manteiga influenciam a molhabilidade e a dispersabilidade. A isoterma de sorção de umidade seguiu o modelo de GAB. Açúcar, de morfologia cristalina e embebição rápida, foi usado na formulação das misturas. Um planejamento estatístico foi aplicado considerando os fatores de efeito significativo em quatro variáveis-resposta: molhabilidade, tamanho do aglomerado, densidade bulk e umidade final do produto. Para uma triagem inicial dos fatores do processo foi usado o método de arranjo ortogonal L8 de Taguchi, em duas etapas. Uma análise mais detalhada foi então realizada baseada em um planejamento usando superfície de resposta, em estrela com pontos centrais, necessitando de 29 ensaios. A molhabilidade, considerada como o atributo mais adequado para avaliar a característica de instantaneização do produto, é influenciada pelos fatores: teor de lecitina, teor de açúcar, teor de finos, vazão de vapor e temperatura de secagem, em essa ordem de importância. O modelo quadrático produziu uma maior representatividade dos dados experimentais obtidos. O tamanho do aglomerado é afetado principalmente pela vazão de vapor e teor de lecitina. O efeito mais importante na densidade do aglomerado foi o teor de finos e a temperatura do ar de secagem. A vazão de vapor e a composição da mistura mostraram-se importantes para a umidade do produto. O alto grau de solubilidade da sacarose e a plasticização que ocorre na zona de aglomeração, como confirmado em micrografias e em difratogramas de Raios-X, controlam a cinética do processo de aglomeração / Abstract: The agg1omeration process of dry mixtures containing cocoa powder was considered in order to evaluate the instant properties of the product. A pilot-plant steam jet agg1omerator was developed, composed by a stainless steal tower (diameter: 0.30m; height: 2.15m), a vibrating feeder for the powder supply (up to 65 kg/h), a steam generator, a device to promote a turbulent contaet between steam and the free-falling partic1es, at the bottom of a 1.9 cm (ID) cylindrical Teflon® duet, and an air supply and exhausting system. The composition and physical characteristics of the raw material were determined, complemented by microscopic and X-rays difractograms observations. Cocoa powder is amorphous, has a bimodal size distribution (average diameter: 19J.1II1), is insoluble and hardly dispersible in water. The pH and the cocoa butter content influenced the wettability and the dispersability in water. The sorption isotherm followed the GAB model. Crystal sugar with good wetting abilities was used in the formulations. A statistical planning was applied considering the significant effects on four dependent variables: the wettability, the size of the agg1omerates, the bulk density and the final moisture content of the product. An L8 Taguchi's orthogonal array method was used, twice, for the initial screening of the factors of significant effect. A detailed analysis using a central composite, non-factorial, surface design based on 29 experiments was then performed. The wettability, considered the most appropriate attribute in instant properties quantification is influenced by lecithin content, proportion of sugar and of fines, steam pressure, and drying air temperature, in this order of importance. The quadratic model exhibited the best fitting to the experimental results. The size of the agg1omerates is affected by steam flow rate and lecithin content. The most important effects on the density of the agg1omerates were the content of fines and the drying air temperature. The moisture content of the product was mainly affected by the mixture formulation and the steam flow rate. The excellent solubility of sucrose and the plasticization of the surface of the crystals in the agglomeration zone, confirmed through microscopic and X-rays observations, control the process kinetics / Doutorado / Engenharia de Processos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Daniel Barrera-Arellano / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-04T02:26:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FilletiJunior_Waldomiro_D.pdf: 2256473 bytes, checksum: a4d5c2dac7243338b34b3de5e93ffedc (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Nos últimos anos houve um crescente interesse por alimentos mais saudáveis e também por produtos com baixo teor de gordura, um segmento novo na indústria de alimentos, impulsionado, principalmente, por uma nova consciência do consumidor que deseja melhor qualidade de vida, consumir produtos naturais e mais saudáveis. A tendência será a de se encontrar métodos mais ¿naturais¿ de processar óleos e gorduras. Os lipídios estruturados podem apresentar a solução para a obtenção de uma gordura ¿saudável¿, desvinculada da associação com obesidade e doenças coronárias. Assim, a hidrogenação e a interesterificação, que são processos químicos largamente utilizados atualmente na indústria de óleos (tidos como artificiais ou não naturais) poderiam ser substituídos por processos enzimáticos, que são considerados ¿naturais¿. Os lipídios estruturados também mostram sua importância no campo da medicina e nutrição, como em fórmulas para bebês prematuros (similar ao leite materno) e em produtos para nutrição enteral e parenteral (para pacientes com necessidades especiais de nutrição). Também podem ser utilizados em alimentos voltados para esportistas, que necessitam de uma fonte de energia rápida e ao mesmo tempo usufruir os benefícios à saúde dos ácidos graxos poliinsaturados de cadeia longa. Neste trabalho foi realizada a otimização, por metodologia de superfície de resposta, da síntese de lipídios estruturados a partir da gordura de ucuúba (Virola sebifera) rica em ácido mirístico e ésteres etílicos de óleo de canola (com alto teor de ácido oléico) e de óleo de algas (com alto teor de ácido docosahexaenóico ¿ DHA), utilizando-se as lipases sn-1,3-específica do Rhizomucor miehei (IM 60) e a não específica SP435 (Candida antarctica). As faixas ótimas das condições das reações enzimáticas com IM60, foram de 50 a 61ºC, 12 a 33 h de tempo de reação, % enzima/substrato 5 a 7% e razão molar gordura:éster etílico 1:6 e 1:8 para uma incorporação de 51% de ácido oléico no lipídio estruturado. Para as reações com SP435, para uma incorporação de cerca de 27% de DHA, a faixa de temperatura ótima foi de 45 a 54ºC, tempo de reação >22h, % enzima/substrato 6,5% e razão molar gordura:éster etílico 1:7 / Abstract: There has been a growing interest in healthier foods and also in products with low fat content recently. It¿s a new segment, in the industry of foods, impelled, mainly, by a new conscience of the consumers, that they want a better life quality, and to consume natural and healthier products. The trend will be the one of finding "more natural" methods of processing oils and fats. The structured lipids can be the way to find "healthy" fats and to disentail their association with obesity and coronary illnesses. Thus the hydrogenation and the interesterification, that are chemical processes broadly used now in the industry of oils (considered as artificial or not natural) could be substituted by enzymatic processes, that are considered ¿natural¿. The structured lipids also show their importance in the field of the medicine and nutrition, as in formulas for premature babies (trying to imitate the maternal milk) and in products for enteral and parenteral nutrition (for patients with special needs of nutrition). They can also be used in foods directed to sportsmen, which need a fast source of energy and at the same time to enjoy the benefits to the health of the long chain polyunsaturated fatty acids. In this work the synthesis of structured lipids were accomplished starting from the ucuúba oil (Virola sebifera) rich in miristic acid, canola oil ( high in oleic acid) and algae oil (high in Docosahexaenoic - DHA fatty acid), using the lipases sn-1,3-specific of Rhizomucor miehei (IM 60) and the non-specific SP435 (Candida antarctica). The optimum ranges of the enzymatic reaction parameters with IM60 were 50 to 61oC, 12 to 33h o reaction time, % enzyme / substrate from 5 to 7% and molar ratio of 1:6 and 1:8 to incorporate 51% of oleic acid in the structured lipid. For the reactions with SP435, for an incorporation of 27% DHA, the optimum range of temperature was from 45 to 54oC, reaction time>22h, % enzyme/substrate 6.5% and molar ratio 1:7 / Doutorado / Tecnologia de Alimentos / Doutor em Tecnologia de Alimentos

Orientadores: Ana Maria Frattini Fileti, Galba Maria de Campos Takaki / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-06T21:06:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Albuquerque_ClarissaDaisydaCosta_D.pdf: 8871218 bytes, checksum: 55101c854d0f7293da9222f2518c7c15 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Entre as técnicas convencionais usadas para desenvolvimento de software sensores, redes neurais artificiais têm mostrado ser um instrumento poderoso em modelagem e controle de bioprocessos complexos. O objetivo geral do presente trabalho é o desenvolvimento de software sensores baseados em redes neurais para estimação e previsão em tempo real da concentração de biomassa e da atividade de emulsificação no processo de produção de bioemulsificante por Cândida lipolytica. Bioemulsificantes normalmente apresentam vantagens como biodegradabilidade, baixa toxicidade e biocompatibilidade em relação a emulsifícantes sintetizados quimicamente. Adicionalmente, eles apresentam potencial para serem sintetizados a partir de substratos de baixo custo e são normalmente efetivos em condições extremas de pH, temperatura e salinidade. Consequentemente, bioemulsificantes têm sido aplicados com sucesso em áreas como biorremediaçào e recuperação de óleos. Contudo, os bioemulsificantes não são ainda largamente empregados por conta do seu alto custo de produção, resultante primeiramente da baixa produtividade dos microrganismos empregados e do alto custo de recuperação. Entretanto, neste trabalho foi mostrado que o desenvolvimento de softsensores neurais juntamente com otimização de componentes de meio de produção e ampliação de escala do processo podem contribuir para tomar a produção de bioemulsificante mais eficiente e econômica. O modelo quadrático obtido na otimização dos componentes do meio usando planejamento composto central com três fatores e metodologia de superfície de resposta mostrou significância estatística e capacidade preditiva. A máxima atividade de emulsificação para emulsões água-em-hexadecano obtida foi de 4,415 UAE e as concentrações ótimas de uréia, sulfato de amónio e fosfato monobásico de potássio foram respectivamente iguais a 0,544 % (w/v), 2,131 % (w/v) and 2,628 % (w/v). O rendimento do processo foi otimizado em 272%. A ampliação do processo da escala de frascos para a escala de fermentador de bancada foi realizada com sucesso e os efeitos e interações da temperatura e velocidade de agitação sobre a atividade de emulsificação do bioemulsificante produzido por Cândida lipolytica foram investigados. Os conjuntos de dados necessários para o treinamento, validação e teste dos softsensores foram obtidos de experimentos de produção de bioemulsificante realizados em biorreator de 5L, sob diferentes condições de temperatura e agitação. Os conjuntos de treinamento, validação e teste dos softsensores foram suavizados e expandidos usando interpolação com spline cúbica. Várias topologias de redes neurais com uma camada escondida foram testadas. As variáveis de entrada do processo incluíram pH, oxigênio dissolvido, densidade ótica e salinidade do liquido metabólico livre de células. O algoritmo de treinamento usado foi o algoritmo de retropropagação baseado em Levenberg-Marquardt em conjunção com regularização bayesiana. A raiz do erro quadrático médio (RMSE) e o coeficiente de determinação global (Rg2) foram usados entre outros índices para comparar o desempenho dos modelos. Os resultados mostram que softsensores neurais fornecem estimação e previsão on-line de concentração de biomassa e de atividade de emulsificação dentro de uma variação aceitável de 5% dos valores experimentais. Coeficientes de determinação global superiores a 0,90 indicam o excelente ajuste dos modelos de redes neurais com os valores experimentais testados, obtidos para concentração de biomassa e atividade de emulsificação / Abstract: Among conventional techniques used for development of 'software sensors', artificial neural networks have showed to be a powerful tool for modelling and control of complex bioprocess. The present work deals with the development of neural network based software sensors for real time estimation and prediction of biomass concentration and emulsification activity in a bioemulsifier production process by Candida lipolytics Bioemulsifiers commonly have the advantages of biodégradation, low toxicity, and biocompability over chemically synthesized emulsifiers. In addition, they can potentially be synthesized from cheap subtrates and are commonly effective at extremes of pH, temperature, and salinity. As a result, bioemulsifiers have found successful application in areas such as bioremediation and oil recovery. However, bioemulsifiers are not widely available because of their high production costs, which results primarily from low strain productivities and high recovery expenses. Therefore, in this work was showed that on-iine neural softsensor development jointly with media optimization and scale up of the process can make bioemulsifier production more efficient and more economical.The second order model obtained in the optimization of the medium components using three-factor central composite design and response surface methodology showed statistical significance and predictive ability. It was found that the maximum emulsification activity to water-in-hexadecane emulsion produced was 4,415 UEA and the optimum levels of urea, ammonium sulfate and potassium dihydrogen orthophosphate were, respectively, 0,544 % (w/v), 2,131 % (w/v) and 2,628 % (w/v). The emulsifier production process yield was optimized in 272 %. Successful scale-up from flasks to laboratory scale bioreactor was attained and the effects and interactions of the temperature and agitation rate on the emulsification activity of the bioemulsifier produced by Candida lipolytica were investigated. The data sets required to training, validation and test the neural software sensors were obtained from bioemulsifier production experiments carried out using com oil and sea water based media in a 5L bioreactor, under different temperature and agitation conditions. The training, validation and test sets were smoothed and expanded by interpolation using a piecewise smoothing cubic spline. Several neural network topologies with one hidden layer were tested. The input process variables included pH, dissolved oxygen, optic density and free cell metabolic liquid salinity. The training algorithm used was the Levenberg-Marquardt based backpropagation algorithm, in conjunction with Bayesian regularization. The root mean square error (RMSE) and the global determination coefficient (Rg2) among others index were used to compare model performances. The results showed that neural 'software sensors' supplied for biomass concentration and emulsification activity on-line estimation and prediction within an acceptable variation of 5% of the experimental values. Global coefficients of determination higher than 0.90 indicated excellent agreement of the neural network models with experimental test values, obtained for biomass concentration and emulsification activity / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química

Orientadores: Denis Jose Schiozer, Eliana L. Ligero / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica, Instituto de Geociencias / Made available in DSpace on 2018-08-04T09:02:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Madeira_MarceloGomes_M.pdf: 1487066 bytes, checksum: 39d5e48bf728f51d3c85f7d5ef207d41 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Os processos de tomada de decisões em campos de petróleo estão associados a grandes riscos provenientes de incertezas geológicas, econômicas e tecnológicas e altos investimentos. Nas fases de avaliação e desenvolvimento dos campos, torna-se necessário modelar o processo de recuperação com confiabilidade aumentando o esforço computacional. Uma forma de acelerar o processo é através de simplificações sendo algumas discutidas neste trabalho: técnica de quantificação do risco (Monte Carlo, árvore de derivação), redução no número de atributos, tratamento simplificado de atributos e simplificação da modelagem do reservatório. Ênfase especial está sendo dada à (1) comparação entre Monte Carlo e árvore de derivação e (2) desenvolvimento de modelos rápidos através de planejamento de experimentos e superfície de resposta. Trabalhos recentes estão sendo apresentados sobre estas técnicas, mas normalmente mostrando aplicações e não comparação entre alternativas. O objetivo deste trabalho é comparar estas técnicas levando em consideração a confiabilidade, a precisão dos resultados e aceleração do processo. Estas técnicas são aplicadas a um campo marítimo e os resultados mostram que (1) é possível reduzir significativamente o número de simulações do fluxo mantendo a precisão dos resultados e que (2) algumas simplificações podem afetar o processo de decisão / Abstract: Petroleum field decision-making process is associated to high risks due to geological, economic and technological uncertainties, and high investments, mainly in the appraisal and development phases of petroleum fields where it is necessary to model the recovery process with higher precision increasing the computational time. One way to speedup the process is by simplifying the process; some simplifications are discussed in this work: technique to quantify the risk (Monte Carlo and derivative tree), reduction of number of attributes, simplification of the treatment of attributes and simplification of the reservoir modeling process. Special emphasis is given to (1) comparison between Monte Carlo and derivative tree techniques and (2) development of fast models through experimental design and response surface method. Some works are being presented about these techniques but normally they show applications and no comparison among alternatives is presented. The objective of this work is to compare these techniques taking into account the reliability, precision of the results and speedup of the process. These techniques are applied to an offshore field and the results show that it is possible to reduce significantly the number of flow simulation maintaining the precision of the results. It is also possible to show that some simplifications can yield different results affecting the decision process / Mestrado / Reservatórios e Gestão / Mestre em Ciências e Engenharia de Petróleo

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A identificação de danos estruturais é uma questão de fundamental importância na engenharia, visto que uma estrutura está sujeita a processos de deterioração e a ocorrência de danos durante a sua vida útil. A presença de danos compromete o desempenho e a integridade estrutural, podendo colocar vidas humanas em risco e resultam em perdas econômicas consideráveis. Técnicas de identificação de danos estruturais e monitoramento de estruturas fundamentadas no ajuste de um Modelo de Elementos Finitos (MEF) são constantes na literatura especializada. No entanto, a obtenção de um problema geralmente mal posto e o elevado custo computacional, inerente a essas técnicas, limitam ou até mesmo inviabilizam a sua aplicabilidade em estruturas que demandam um modelo de ordem elevada. Para contornar essas dificuldades, na formulação do problema de identificação de danos, pode-se utilizar o Modelo de Superfície de Reposta (MSR) em substituição a um MEF da estrutura. No presente trabalho, a identificação de danos estruturais considera o ajuste de um MSR da estrutura, objetivando-se a minimização de uma função de erro definida a partir das frequências naturais experimentais e das correspondentes frequências previstas pelo MSR. Estuda-se o problema de identificação de danos estruturais em uma viga de Euler-Bernoulli simplesmente apoiada, considerando as frequências naturais na formulação do problema inverso. O comportamento de uma viga de Euler-Bernoulli simplesmente apoiada na presença de danos é analisado, com intuito de se verificar as regiões onde a identificação dos mesmos pode apresentar maior dificuldade. No processo de identificação de danos, do presente trabalho, são avaliados os tipos de superfícies de resposta, após uma escolha apropriada do tipo de superfície de resposta a ser utilizado, determina-se a superfície de resposta considerando os dados experimentais selecionados a partir do projeto ótimo de experimentos. A utilização do método Evolução Diferencial (ED) no problema inverso de identificação de danos é considerado inerente aos resultados numéricos obtidos, a estratégia adotada mostrou-se capaz de localizar e quantificar os danos com elevada acurácia, mostrando a potencialidade do modelo de identificação de danos proposto. / The identification of structural damage is an issue of fundamental importance in engineering, since a structure is subject to deterioration processes and to the occurrence of damage throughout its useful lifetime. The presence of damage compromises the performance and structural integrity, may put human lives at risk and may result in considerable economic losses. Damage identification and structural health monitoring techniques built on Finite Element Model (FEM) updating are constant in the specialized literature. However, the problem generally rank deficient and the high computational cost, inherent to these techniques, limit or even render their applicability in structures that require a high order model. To circumvent these difficulties, in the formulation of the damage identification problem, one may use a Response Surface Model (RSM) in place of a FEM of the structure. In the present work, the identification of structural damage considers the update of a RSM of the structure, with the aim at minimizing an error function defined from the experimental natural frequencies and the corresponding natural frequencies prescribed by a RSM. The problem of structural damage identification in a simply supported Euler-Bernoulli beam is studied, taking into account the natural frequencies in the inverse problem formulation. The behavior of a simply supported Euler-Bernoulli beam, in the presence of damage, is analyzed, in order to verify the identification of regions where the damage identification may present greater difficulties. In the damage identification process, in the present work, after a suitable choice of the type of the response surface model, the surface model is derived considering the experimental data selected from an optimal design of experiments. The use of the Differential Evolution (DE) method in the inverse problem of damage identification is considered. Considering the numerical results obtained, the strategy adopted proved to be able to locate and quantify the damage with high accuracy, showing the capability of the proposed damage identification model.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A identificação de danos estruturais é uma questão de fundamental importância na engenharia, visto que uma estrutura está sujeita a processos de deterioração e a ocorrência de danos durante a sua vida útil. A presença de danos compromete o desempenho e a integridade estrutural, podendo colocar vidas humanas em risco e resultam em perdas econômicas consideráveis. Técnicas de identificação de danos estruturais e monitoramento de estruturas fundamentadas no ajuste de um Modelo de Elementos Finitos (MEF) são constantes na literatura especializada. No entanto, a obtenção de um problema geralmente mal posto e o elevado custo computacional, inerente a essas técnicas, limitam ou até mesmo inviabilizam a sua aplicabilidade em estruturas que demandam um modelo de ordem elevada. Para contornar essas dificuldades, na formulação do problema de identificação de danos, pode-se utilizar o Modelo de Superfície de Reposta (MSR) em substituição a um MEF da estrutura. No presente trabalho, a identificação de danos estruturais considera o ajuste de um MSR da estrutura, objetivando-se a minimização de uma função de erro definida a partir das frequências naturais experimentais e das correspondentes frequências previstas pelo MSR. Estuda-se o problema de identificação de danos estruturais em uma viga de Euler-Bernoulli simplesmente apoiada, considerando as frequências naturais na formulação do problema inverso. O comportamento de uma viga de Euler-Bernoulli simplesmente apoiada na presença de danos é analisado, com intuito de se verificar as regiões onde a identificação dos mesmos pode apresentar maior dificuldade. No processo de identificação de danos, do presente trabalho, são avaliados os tipos de superfícies de resposta, após uma escolha apropriada do tipo de superfície de resposta a ser utilizado, determina-se a superfície de resposta considerando os dados experimentais selecionados a partir do projeto ótimo de experimentos. A utilização do método Evolução Diferencial (ED) no problema inverso de identificação de danos é considerado inerente aos resultados numéricos obtidos, a estratégia adotada mostrou-se capaz de localizar e quantificar os danos com elevada acurácia, mostrando a potencialidade do modelo de identificação de danos proposto. / The identification of structural damage is an issue of fundamental importance in engineering, since a structure is subject to deterioration processes and to the occurrence of damage throughout its useful lifetime. The presence of damage compromises the performance and structural integrity, may put human lives at risk and may result in considerable economic losses. Damage identification and structural health monitoring techniques built on Finite Element Model (FEM) updating are constant in the specialized literature. However, the problem generally rank deficient and the high computational cost, inherent to these techniques, limit or even render their applicability in structures that require a high order model. To circumvent these difficulties, in the formulation of the damage identification problem, one may use a Response Surface Model (RSM) in place of a FEM of the structure. In the present work, the identification of structural damage considers the update of a RSM of the structure, with the aim at minimizing an error function defined from the experimental natural frequencies and the corresponding natural frequencies prescribed by a RSM. The problem of structural damage identification in a simply supported Euler-Bernoulli beam is studied, taking into account the natural frequencies in the inverse problem formulation. The behavior of a simply supported Euler-Bernoulli beam, in the presence of damage, is analyzed, in order to verify the identification of regions where the damage identification may present greater difficulties. In the damage identification process, in the present work, after a suitable choice of the type of the response surface model, the surface model is derived considering the experimental data selected from an optimal design of experiments. The use of the Differential Evolution (DE) method in the inverse problem of damage identification is considered. Considering the numerical results obtained, the strategy adopted proved to be able to locate and quantify the damage with high accuracy, showing the capability of the proposed damage identification model.