Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T01:14:02Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de uma metodologia para a determinação da equação representativa de superfícies de resposta, para problemas de engenharia. Esta metodologia envolve um planejamento de experimentos adequado, a solução do problema, analiticamente ou via elementos finitos, a análise da variância dos resultados obtidos e um ajuste de funções realizado através do método de regressão linear múltipla.

Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T06:04:49Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-08T23:04:30Z : No. of bitstreams: 1 147028.pdf: 26243864 bytes, checksum: 0abc0379f7b669346ac9eace37068520 (MD5)

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2015 / Made available in DSpace on 2016-04-19T04:12:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 338180.pdf: 5030005 bytes, checksum: da06be5e1485c9be8a514fd4f86d22b7 (MD5) Previous issue date: 2015 / A presente tese versa sobre os efeitos do material dielétrico na operação de Superfícies Seletivas em Frequência (FSS). Em particular, apresenta o modelo obtido a partir de simulações numéricas usando o software Ansys-HFSS e do ajuste de curvas para a permissividade efetiva do dielétrico em superfícies seletivas em frequência. O modelo numérico está baseado na permissividade e na espessura do dielétrico usado como suporte dos elementos da FSS, assim como também do período e de um fator dependente da geometria da FSS. O modelo é desenvolvido para a FSS do tipo loop quadrado e é usado adicionalmente para estudar os efeitos do dielétrico na largura de banda da FSS. Simulações usando o método do circuito equivalente (MCE) que incluem o modelo proposto mostram acurácia aceitável e baixo custo computacional, comparado com as simulações feitas com o Ansys-HFSS. Análises do modelo proposto permitem definir duas novas variáveis que caracterizam o comportamento da permissividade efetiva do dielétrico: constante de estabilização ae e espessura de estabilização test. Perdas ôhmicas e dielétricas nos elementos metálicos e no dielétrico, respectivamente são incluídas no método do circuito equivalente com o intuito de avaliar seus efeitos no desempenho da FSS. O método de otimização estocástico baseado em enxame de partículas (PSO - Particle Swarm Optimization Method) foi usado para sintetizar FSS do tipo loop quadrado através do método do circuito equivalente com requerimentos específicos na frequência de ressonância e na largura de banda. É notável o baixo custo computacional e a acurácia aceitável obtidos com a abordagem proposta. / Abstract : This thesis deals with dielectric effects in FSS operation. In particular, it presents a model, obtained through numerical simulation with Ansys-HFSS and curve fitting, for the dielectric effective permittivity of frequency selective surfaces (FSS). The numerical model is based on the permittivity and thickness of the dielectric layer supporting the FSS elements, as well as on the period and a factor dependent on the FSS geometry. The model is developed for square loop FSS and is also used to study the dielectric effects on the bandwidth of the square loop FSS. Simulations results using the equivalent Circuit Method (ECM) shows acceptable accuracy and low computational cost, compared with Ansys-HFSS commercial simulator. Analysis of the proposed model allows defining new variables that characterize the effective permittivity behavior: stabilization constant ae and stabilization thickness test. Dielectric and ohmic losses in metallic elements and dielectric are include in the ECM to evaluate its effects on the performance of the FSS. Particle Swarm Optimization Method (PSO) was used to synthesize a square loop FSS via the equivalent circuit method with a specific resonant frequency and bandwidth requirement. It is remarkable the low computational cost and acceptable accuracy obtained with the proposed approach.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:23:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 319992.pdf: 2206400 bytes, checksum: 8a3a74e03953aab6785d2768e84434f8 (MD5) Previous issue date: 2013 / A tendência é que nos grandes centros urbanos as estações de tratamento de efluentes apresentem arquitetura que privilegie plantas compactas, com operação estável, baixo impacto ambiental e visual, além de redução nos níveis de odores e ruídos. Neste cenário, as ETEs que empregam a tecnologia MBBR (reatores de leito móvel com biofilme) surgem como uma excelente alternativa, pois apresentam instalações compactas, com impactos relativamente baixos, além de serem altamente resistentes aos choques de carga orgânica, de temperatura e de toxicidade. Este processo utiliza elementos suportes para fixação do biofilme, mantidos em suspensão no reator através de sistemas de aeração ou agitadores mecânicos, empregando microrganismos em suspensão e aderidos aos meios suportes, aumentando a quantidade de biomassa contida no reator. Este trabalho investiga o desempenho de um MBBR quanto à remoção de carga orgânica e nitrificação, submetido a quatro diferentes condições experimentais, de acordo com o planejamento fatorial elaborado 22. Tendo como objetivo principal buscar a condição experimental que resulte em um melhor funcionamento do processo MBBR foram variadas a velocidade superficial do ar (UG) e o tempo de retenção hidráulica (TRH). O meio suporte utilizado, contendo 490 m2.m-3 de área superficial específica interna, foi introduzido no reator biológico de acordo com uma razão VS/VR (razão entre o volume de meio suporte e o volume do reator) de 25%. Após o reator biológico, alimentado com efluente sanitário, foi instalado um decantador para separação do efluente tratado do lodo excedente. O MBBR foi operado por um período total de 120 dias, sendo que cada condição experimental operou por 30 dias. As velocidades superficiais do ar empregadas foram de 1,78 e 3,57 m.h-1 e os tempos de retenção hidráulica de 8,33 e 12,00 h. A concentração de sólidos suspensos totais no meio reacional foi em média de 218 mg.L-1, característicos de sistemas MBBR. O biofilme apresentou boa atividade, medida através da taxa de consumo de oxigênio. As microscopias realizadas no período de testes mostraram o desenvolvimento de um biofilme fino e denso, recobrindo somente a superfície interna do meio suporte. Foi observada também à predominância de rotíferos, indicativos de alto tempo de retenção celular. As eficiências globais de remoção de DQO e o percentual de nitrificação, considerando os resultados obtidos nas quatro condições experimentais, foram de 73 e 89%, respectivamente. Sendo que a condição 3 (TRH = 8,33 h e UG = 3,57 m.h-1) apresentou os melhores resultados de eficiência. A análise dos efeitos das variáveis independentes (UG e TRH) sobre as variáveis de resposta (?DQO e ?N-NH4+) revelaram que para a eficiência de remoção de DQO, o tempo de retenção hidráulica foi o parâmetro que apresentou maior influência, enquanto que a eficiência de nitrificação foi mais afetada pela velocidade superficial do ar. As superfícies de resposta obtidas evidenciaram que para uma remoção de DQO e nitrogênio amoniacal de 76% e 90%, respectivamente, deve ser empregado TRH de 12,00 h e UG de 3,80 m.h-1. Com base nestes resultados, o investimento para implantação de uma planta MBBR é apenas 15% maior do que o investimento para um sistema de lodos ativados, possibilitando o uso desta tecnologia mesmo para ETEs de pequeno porte. <br> / Abstract : Tendency in the urban centers is that the wastewater treatment plants present an architecture that favors compact plants, with stable operation, low visual and environmental impact, beyond the noise and odors levels reduction. On this scenery, WTP´s based on MBBR technology (Moving Bed Biofilm Reactor) come up with an excellent choice, because they have compact set installation, relatively low impact, besides being highly resistant to the shocks of organic load, temperature and toxicity. That process makes use of carrier for the biofilm growth, held in suspension in the reactor through the aeration or mechanic stirring system, by using microorganism in suspension and adhered to carrier, increasing amount of biomass in the reactor. This job investigates the performance of a MBBR concerning the organic load removal and nitrification, under four different operating systems, according to the undertaken factorial design 22. As prior aim, looking forward to an operational condition that comes to better MBBR working process, there were different levels on the air superficial velocity (UG) and hydraulic retention time (HTR).The used carrier, with 490 m2. m-³ specific surface area inner, was put in the biological reactor according to VS/VR (carrier filling ratio) of 25%. After the biological reactor, fed up with sewage, it was installed a clarifier to set apart treated effluent and excess sludge. MBBR was operated for a period of 120 days, being each experimental condition operated for 30 days. Air superficial velocity applied ranked from 1.78 and 3.57 m.h-1 and hydraulic retention time, from 8.33 and 12.00 h. Overall concentration of total suspended solids in the reaction mean was in the average of 218 mg.L-1, characterizing MBBR system. Biofilm showed good activity, measured through oxygen uptake rates. Microscopy performed in that testing period showed the development of the thin and thick biofilm, covering only the inner surface of the carriers. It was also noticed the rotifers prevalence, pointing out cells retention long time. Overall efficiency of COD removal and nitrification percentage, considering given results in the four operation systems, were between 73 and 89% respectively. Therefore, the condition 3 (TRH = 8,33 h e UG = 3,57 m.h-1) showed the best efficiency results. Analysis of the independent variable effects (UG and HRT) over the answering variables (?COO e ?N-NH4+) revealed that for the efficiency of COD removal ,hydraulic retention time was the parameter setting that showed more influence, while nitrification efficiency was more influenced by the air superficial velocity. Obtained response surfaces revealed that COD and ammonium nitrogen removal of 76% and 90%, respectively, it must be applied HRT of 12.00 h and UG of 3.80 m.h-1. Based on these results, investment for the deployment of a MBBR is only 15% higher than the investment for the activated sludge, making possible the usage of this technology even for smaller WTP's.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:12:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 325194.pdf: 2687528 bytes, checksum: e0248f75e29f0715da86727cbe68ff87 (MD5) Previous issue date: 2013 / Esta dissertação apresenta a otimização multidisciplinar e multiobjetivo da geometria dos canais axiais de ventilação de um motor de indução trifásico de 4.000 cv de potência por meio da aplicação do método de elementos finitos e algoritmo genético combinado com a metodologia de superfícies de resposta. É apresentado o equacionamento dos circuitos magnético e elétrico do motor e após é desenvolvido um modelo de otimização que engloba análise eletromagnética (desempenho) e térmica (elevação de temperatura) de maneira conjunta. A primeira é feita através do método de elementos finitos e resolução de circuito equivalente; a segunda é realizada por meio de um cálculo térmico. Os objetivos definidos são minimizar a elevação de temperatura do motor e maximizar o cos?(??) (fator de potência), e ainda são impostas restrições de projeto para garantir que as soluções encontradas sejam viáveis. Para acelerar o processo de otimização, visto as análises pelo método de elementos finitos exigirem elevado esforço computacional, é utilizada em conjunto com o algoritmo genético a metodologia de superfícies de resposta que são construídas para mapear o comportamento das funções de estudo e estimar através de interpolação os valores das variáveis de saída. <br> / Abstract : This dissertation presents a multidisciplinary and multiobjective optimization of the geometry of the axial ventilation holes of a 4000 hp three phase induction motor by applying the finite element method and genetic algorithm combined with response surface methodology. It presents the equation of magnetic and electric motor circuits. An optimization model, which includes electromagnetic analysis (performance) and thermal (temperature rise) jointly is developed. The first is performed using the finite element method and equivalent circuit resolution. The second is performed by a thermal calculation. The objectives are to minimize the temperature rise of the motor and maximize cos (f) (power factor). Design constraints are still imposed to ensure that the solutions are feasible. To speed up the optimization process, since the analysis by finite element method require high computational effort, the response surface methodology is employed to map the behavior of the study functions in order to estimate by interpolation the output variable values.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Agrárias, Programa de Pós-Graduação em Ciência dos Alimentos, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2015-02-05T20:40:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 330022.pdf: 5522183 bytes, checksum: 0735aaf23ec57931e46e27aa4526fa68 (MD5) Previous issue date: 2014 / O sorvete é um sistema coloidal complexo composto por uma emulsão constituída de gotículas de gordura, proteínas, bolhas de ar e de cristais dispersos em uma fase aquosa. O produto desejado deve ter alto overrun (aeração), textura macia, baixa taxa de derretimento e poucos cristais e açúcar, obtido pela aplicação das enzimas, uma alternativa inovadora e funcional na fabricação de sorvetes. Nesta pesquisa objetivou-se otimizaras condições operacionais da produção de sorvete diet de morango pela adição de ingredientes (concentrado proteico de soro de leite e edulcorantes) e das enzimas lactase e transglutaminase, utilizando a metodologia de superfície de resposta para avaliar seus efeitos sob diferentes parâmetros físico-químicos (overrun, textura, taxa de derretimento e formação de cristais) e químicos (lactose e proteínas) na formulação do sorvete. A enzima lactase ß-galactosidase (EC. 3.2.1.23) é a responsável pela hidrólise de ligações ß-galactosídicas da lactose, resultando em sua redução pela conversão em glicose e galactose. Já a enzima transglutaminase (EC 2.3.2.13) apresenta a capacidade de catalisar reações de transferência de grupos acil, formando ligações cruzadas (intra e intermoleculares) entre proteínas, peptídeos e aminas primárias, principalmente ligações covalentes entre resíduos de glutamina e lisina (ligações G-L), aumentando a fração das proteínas de alta massa molar. Portanto, o objetivo deste trabalho foi avaliar pelo planejamento experimental central composto as condições ideais de temperatura e concentração de transglutaminase e lactase, visando a uma formulação de sorvete diet com características físico-químicas adequadas, considerando ainda as propriedades microbiológicas e sensoriais. Para tanto, foram preparadas 18 formulações de sorvetes por processo descontínuo empregando diferentes concentrações das enzimas e temperaturas de incubação, segundo delineamento fatorial 23, com quatro repetições no ponto central, para averiguar o efeito das enzimas na qualidade do sorvete. Foram realizadas determinações de: overrun, textura, índice de derretimento, reação de polimerização das proteínas do soro de leite pela formação de bandas de proteinas, hidrólise da lactose e enumerações de cristais. Nas análises estatísticas dos resultados das superfícies de contorno empregou-se a análise de variância (ANOVA), seguida do teste de Tukey em 5% de probabilidade para todos os tratamentos. A formação de cristais nos sorvetes foi verificada utilizando ANOVA unicaldal, seguida do teste de Kruskal-Wallis (não paramétrico) e do pós-teste de Dunn comparando todos os tratamentos, em nível de significância de 5%. O planejamento experimental e a análise de desejabilidade auxiliaram-na escolha do tratamento 2 como ideal, empregando as enzimas lactase (0,4 g L-1) e transglutaminase (2,0 U g-1 proteína) a 40 oC. Este foi o tratamento que apresentou melhor textura; alto overrun; menor índice de derretimento; formação de bandas de eletroforese de proteínas de alta massa molar evidenciando a formação de polímeros por ligações cruzadas pela ação da enzima transglutaminase; e a atuação mais eficiente da enzima lactase, avaliada pela hidrólise da lactose por determinação cromatográfica, confirmados pela formação de pequenos cristais e açúcar, observados pela micrografia, contribuindo para uma textura mais lisa. Pela análise sensorial, o sorvete elaborado em tais condições foi o que obteve maior aceitabilidade entre os provadores não treinados. Dessa forma, a adição das enzimas lactase e transglutaminase produziu melhora nas propriedades de textura, pelo aumento da cremosidade e suavidade, produzindo um alimento funcional com maior digestibilidade e menos calorias.<br> / Abstract : Ice cream is a complex colloidal system comprised of an emulsion consisting of fat droplets, proteins, air bubbles and crystals dispersed in an aqueous phase. The desired product should have a high overrun (degree of aeration), soft texture, slow melting rate and a low amount of crystals and sugar, obtained through the application of enzymes, an innovative and functional alternative used in the production of ice creams. The aim of this research was to optimize the operational conditions for the production of diet strawberry ice cream through the addition of ingredients (milk whey protein concentrate and sweeteners) and enzymes (lactase and transglutaminase), using the response surface methodology to evaluate their effects on different physico-chemical (overrun, texture, melting rate and formation of crystals) and chemical (lactose and proteins) parameters of the ice cream formulation. The enzyme lactase (ß-galactosidase (EC 3.2.1.23) is responsible for the hydrolysis of lactose ß-galactoside bonds, resulting in their reduction through conversion to glucose and galactose. The enzyme transglutaminase (EC 2.3.2.13) is able to catalyze acyl transfer reactions, forming cross-links (intra and intermolecular) between proteins, peptides and primary amines, mainly covalent bonds between residues of glutamine and lysine (G-L bonds), increasing the fraction of proteins of high molecular mass. However, the objective of this research was to evaluate, through a central composite experimental design, the ideal conditions of temperature and transglutaminase and lactase concentrations, aimed at obtaining a diet ice cream formulation with suitable physico-chemical characteristics, considering also the microbiological and sensory properties. A total of 18 ice cream formulations were prepared by a discontinuous process employing different concentrations of enzymes and incubation temperatures, according to a 23 factorial design, with four repetitions at the central point, to investigate the effect of the enzymes on the ice cream quality. Analysis was carried out to determine the overrun, texture, melting index, milk whey protein polymerization reaction through the formation of protein bands, lactose hydrolysis and number of crystals. In the statistical analysis of the results for the response surfaces, analysis of variance (ANOVA) followed by the Tukey test (5% probability) was used for all treatments. The formation of crystals in the ice cream samples was verified using one-tailed ANOVA followed by the Kruskal-Wallis test (non-parametric) and the Dunn s post-hoc test comparing all treatments, at the 5% significance level. The experimental design and the desirability analysis aided the selection of the ideal treatment (treatment 2), in which the enzymes lactase (0.4 g L-1) and transglutaminase (2.0 U g-1 protein) and a temperature of 40 oC were employed. This was the treatment which provided the best texture, high overrun, the lowest melting index, formation of electrophoresis bands of proteins of high molecular mass evidencing the formation of polymers through cross-links due to the action of the enzyme transglutaminase and the most efficient action of the enzyme lactase, evaluated through the lactose hydrolysis determined by chromatography, verified by the formation of small crystals and sugar, observed on themicrograph, contributing to a smoother texture. The sensory analysis indicated that the ice cream prepared under these conditions had the greatest acceptability according to the untrained tasters. Thus, the addition of the enzymes lactase and transglutaminase improved the textural properties by increasing the creaminess and smoothness, producing a functional food with greater digestibility and reduced calories.

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T21:13:19Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T02:11:26Z : No. of bitstreams: 1 142222.pdf: 2642972 bytes, checksum: 34d7353071d72710fb36fb611c630c1e (MD5)