Foi desenvolvido um modelo termodinâmico do motor, implementado em um computador PC, para se avaliar, via simulação numérica, o potencial básico do motor dois tempos com válvulas somente no cabeçote, superalimentado por um turboalimentador com turbina de geometria variável e com assistência do cárter. O motor analisado exibiu excelente desempenho em cargas altas. Em cargas baixas, possivelmente, pequenas alterações nas configurações propostas poderão produzir os resultados positivos desejados.

This work focuses on a comparative analysis among three compressor inlet air cooling techniques using a thermodynamic approach to simulate the gas turbine cycle. Firstly, a Base Case is tested to determine the gas turbine performance without any cooling method. The effect of site altitude on the power output gas turbine even without any cooling technique is also simulated. After, the evaporative cooling, absorption and mechanical refrigeration chillers are studied under different ambient temperature and relative humidity. Results showed that the cooling potential of the evaporative system is dependent of its effectiveness, while the absorption chiller cooling load is determined by pre-established compressor inlet air temperature. For the mechanical chiller method, however, it is necessary also to consider the power demand required by the vapour refrigerant compression. It is important to observe that although the absorption chiller has been the more suitable cooling method, it is only a realizable solution if the exhaust gases heat are available and with adequate discharge temperature. Furthermore, the gas turbine analysis is carried out at two brazilian locations: Campos/RJ and Goiania/GO. The monthly power output gain offered by the evaporative cooling method is low due to its intrinsic limitation, the ambient wet-bulb temperature. Further, the mechanical chiller system provided a considerable improvement in power output monthly results. However, the best power output increment is reached when the absorption chiller system is employed. Besides, a preliminary economic analysis showed that evaporative cooling offered the lowest unit electric energy cost, but associated with the lesser incremental power generation potential. On the other hand, the chillers systems are more expensive, while provide larger values of incremental electric energy. Results also showed that the cooling techniques allow obtaining a considerable increase in power generation with a lower cost in comparison with the gas turbine plant without any cooling method.

Esta tese apresenta a modelagem de transistores MOS a temperaturas criogênicas (77K). Considerando-se que os transistores MOS são os blocos básicos para a construção de circuitos integrados e que o projeto de circuitos mistos a temperaturas criogênicas ainda hoje se mostra como um grande desafio para a comunidade científica e industrial devido à falta de modelos de simulação confiáveis e precisos, o presente tema reveste-se da mais alta relevância acadêmica e estratégica para o país. Duas ferramentas computacionais open-source (PExPY e SimulPY) baseadas no modelo EKV2.6 foram desenvolvidas para a implementação de um método físico inovador de criação de bibliotecas de simulação, apresentando erros relativos menores que 1,1 e 7% respectivamente. Dois novos modelos e uma macro-célula SPICE foram propostos. O primeiro modifica as equações que regem o comportamento dos parâmetros semicondutores, adaptando-os à física de temperaturas criogênicas. O segundo propõe funções de ajuste para o comportamento MOS, e facilita a construção de uma macro-célula SPICE, que torna todas as alterações transparentes ao usuário. A modelagem de três diferentes tecnologias (MOSIS 0,35m, XFAB 0,18 m e CI ALD 1105) com transistores NMOS e PMOS demonstra a correção, acurácia e viabilidade do método e dos modelos propostos. Resultados de simulações realizadas a partir dos três modelos apresentam erros relativos médios menores que 10% em todas as regiões de operação, quando comparados com resultados experimentais.

Emulsões são sistemas complexos e termodinamicamente instáveis e o objetivo de todo formulador de emulsões é estabelecer critérios técnicos na escolha dos componentes da mistura para atingir a estabilidade cinética. Nesse sentido, a reologia vem se apresentando como uma ferramenta promissora, pois permite avaliar o comportamento de fluídos e, assim, predizer muitas características de sistemas, como: estabilidade, aspectos sensoriais, parâmetros de processamento, entre outros. Esta dissertação de mestrado tem como objetivo estudar a estabilidade de emulsões aditadas com três diferentes emulsionantes - catiônico (cloreto de diestearildiamônio), não-iônico (estearato de glicerina+estearato de PEG-100) e aniônico (cetilfosfato de potássio) - em uma mesma fórmula-base, condicionadas em diferentes tempos e temperaturas. A avaliação das amostras é realizada por meio de análises reológicas e de determinação de tamanhos de partículas (gotículas) e de pH. Os dados dessas análises são correlacionados com resultados de ensaios sensoriais. Os resultados obtidos mostram que os aspectos químicos dos emulsionantes e suas concentrações contribuem diferentemente na estabilidade da emulsão, sendo que a emulsão mais estável foi a obtida pelo uso de 3%, em massa, do emulsionante catiônico. A correlação dos dados oriundos das análises reológicas, com os obtidos nos ensaios sensoriais, mostra boa concordância, permitindo concluir que o uso da reologia na predição de estabilidade de emulsões é confiável, diminuindo custos e tempo de desenvolvimento de produtos.

A turbina de Tesla originalmente construída por Nikola Tesla em 1913 é uma turbina sem lâminas, passiva e de impulsão. Essas características chamaram a atenção para a sua potencial aplicação em ciclos térmicos que funcionem no espaço aumentando sua eficiência.o O primeiro estudo desta turbina realizado dentro do projeto TERRA foi realizado pelo autor desta dissertação como projeto de Iniciação Científica no ano de 2008. E desde então o projeto TERRA vem estudando novas técnicas de desenvolvimento de turbinas de Tesla. Em 2012 iniciou um estudo do comportamento de uma turbina de Tesla operando em um ciclo térmico fechado. Os resultados deste estudo são apresentados e discutidos nesta dissertação. Ainda em 2012 foi desenvolvido um novo modelo de turbina de Tesla pelo autor. Esse modelo foi denominado de Turbina Passiva Multi Fluidos - TPMF. Um pedido de patente foi depositado junto ao INPI para esse novo modelo de turbina. Esse novo modelo também é apresentado e discutido nessa dissertação.

A introdução de uma nova expressão matemática para a entropia permite construir novos ensembles na Teoria das Matrizes Aleatórias. Neste trabalho, apresenta-se uma estrutura geral para construção de todos os possíveis ensemble. Portanto, os elementos das matrizes podem ser números reais, complexos ou mesmo quaternions. O principio da entropia (não-extensiva) máxima e o Cálculo Variacional são usados para realizar essa façanha. Esta tese está comprometida com a construção do Ensemble Ortogonal Generalizado, cujas matrizes aleatórias são simétricas e seus elementos são os números reais, especificamente. As distribuições das matrizes, as distribuições de um elemento da matriz e as estatísticas espectrais são obtidas, estudadas e os resultados apresentados. / The introduction of a new mathematical expression for the entropy allows the construction of new ensembles in Random Matrices Theory. A general structure is presented to the construction of all possible ensembles. Therefore the matrix\'s elements can be real numbers, complex numbers or even quaternions. The generalized of the maximum entropy (nonextensive) principle and the variational calculus are to use to realize this achievement. This thesis concerned with the construction of the Generalized Orthogonal Ensemble, whose random matrices are symetric and its elements are real numbers. The matrix distribuit ion, the distribuition of an element of the matrix and the spectrum statistical were to obtained, studied and the results presented.

Cada vez mais a gestão de projetos está presente no dia-a-dia das grandes organizações principalmente visando à redução das perdas por não conformidade na gestão de seus projetos e à conseqüente maximização dos lucros das empresas. Problemas como estes levam à definição de medidas relacionadas ao sucesso e às perdas financeiras dos projetos, modelos de análise e principalmente de estudos de melhorias para redução destas perdas, com definição inclusive de quais os fatores críticos que tornam os projetos bem sucedidos. Esta dissertação propõe uma modelagem para a medida da eficiência da gestão de projetos por meio de uma analogia entre a teoria Termodinâmica e os processos do ciclo de vida de um projeto, caracterizados pelas suas atividades, fases e subprojetos. Entende-se o conceito de eficiência como a divisão entre o custo planejado de um projeto ou processo do mesmo e o custo real ocorrido, ou seja, o grau de sucesso do gerenciamento de um projeto, medido financeiramente. O modelo proposto relaciona os modelos e equações termodinâmicas, principalmente com referência às medidas de eficiência térmica em uma turbina, com os processos de um projeto. Modelam-se então para cada atividade, fase ou subprojeto um processo, equações análogas, descritas com as variáveis da metodologia de gerenciamento do valor agregado, que permitem o cálculo das perdas no processo estudado e principalmente da eficiência da atividade, fase ou subprojeto. Identificaram-se três grupos que influem na eficiência como fatores de \'geração de entropia\', analogamente à Termodinâmica: complexidade, incerteza e maturidade da organização. Estudos de caso mostram a fundamentação do modelo proposto, e a relação entre os fatores críticos de sucesso propostos e a eficiência dos projetos estudados. / More and more the project management is inside the international corporations, mainly due to their needs of reducing the non conformance costs generated by their projects and maximizing their profits. Those problems lead to the need of determination of measures related to project success, project\'s losses, analysis\' models and studies concerning losses reduction, including the definition of the critical factors for project\'s success. This dissertation proposes a model capable of measuring the project management efficiency through an analogy between the Thermodynamics and the project\'s life cycle processes, presented by their activities, phases and subprojects. The efficiency concept is defined by the comparison between the planned costs and the actual costs in a project, or in other words, the level of financial success of the project management. The analogy correlates the models and equations from the Thermodynamics, specially the ones referring to the efficiency in a turbine with the project\'s processes. So, for every activity, phase or subproject, the equations and models are described using the earned value management methodology, allowing the calculation of the process\' losses and especially the process\' efficiency. Three groups of factors that act as \'entropy generators\' were identified, according to the analogy: complexity, uncertainty and organizational maturity. Case studies showed that the analogy proposed is well based, as well as the relation between the three success factors and the project efficiency.

In this thesis we have basically studied two aspects of BoseEinstein condensation (BEC) in trapped dilute gases: (i) superfluidity with the possible onset of quantum turbulence (QT), and (ii) nonuniformity, which suggests the definition of new variables in order to build a global thermodynamic description. Both analyses were performed in a 87Rb BEC magnetically trapped in a QuadrupoleIoffe configuration (QUIC) trap. Concerning the first item, vortices and QT were generated by applying an oscillatory excitation formed by a quadrupole magnetic field superimposed onto the QUIC trapping potential. Scanning both the excitation amplitude and its duration allowed us to observe different regimes, particularly one with regular, welldefined vortices and another, where the onset of QT is believed to have occurred. The transition between this two regimes were explained by considering the finitesize characteristic of trapped gases. Additionally, data analyses on three vortex configurations suggested the presence of both vortices and antivortices (opposite circulation sign), and the vortex nucleation mechanism was proposed to be related to a relative motion between the condensate and thermal components, namely a counterflow. As for the second item, the BEC transition in our experiment was characterized in terms of new global thermodynamic variables. A phase diagram was constructed and compared to the superfluid helium phase transition. Finally, we provide preliminary results on the calculation of a global heat capacity, and briefly discuss the advantages of this new approach over the local density approximation alternative, particularly on BEC clouds in the presence of vortices and QT. / Nesta tese, nós estudamos dois aspectos da condensação de BoseEinstein (CBE) em gases diluídos aprisionados: (i) superfluidez e a possível ocorrência de turbulência quântica (TQ); e (ii) nãouniformidade, o que sugere um tratamento termodinâmico diferente pela definição de novas variáveis globais. Ambos os estudos foram realizados em amostras condensadas de átomos de 87Rb aprisionados magneticamente numa armadilha do tipo QUIC. Em relação ao primeiro item, a geração de vórtices e TQ ocorreu pela aplicação de uma excitação oscilatória gerada pela adição de um campo quadrupolar ao potencial confinante do QUIC. Como dependência da amplitude e duração da excitação, diferentes regimes foram observados. Particularmente, num dos regimes, apenas vórtices bem definidos foram observados e em outro, imagens consistentes com a ocorrência de TQ foram obtidas. A transição entre estes dois regimes foi explicada em termos do tamanho finito característico de gases aprisionados. Além disto, através da análise de dados mostrando configurações com três vórtices, pudemos inferir a presença de vórtices e antivórtices (circulação oposta). Para explicar o mecanismo de nucleação de vórtices, analisamos, como possível causa, um movimento relativo entre as componentes térmicas e condensadas das amostras, conhecido como contrafluxo. Já em relação ao segundo item, a transição de fase da CBE foi descrita em termos de novas variáveis termodinâmicas globais. Um diagrama de fase foi construído ressaltando as semelhanças com a transição observada no hélio superfluido. Por fim, apresentamos resultados preliminares sobre o cálculo de uma capacidade térmica global e discutimos as vantagens desta nova abordagem em relação à alternativa usual baseada na aproximação de densidade local. Estas vantagens são particularmente relevantes no caso de nuvens condensadas que apresentam vórtices e TQ.

As indústrias siderúrgicas almejam aliar a máxima produtividade com um menor custo, neste contexto, no processo de produção de aço em uma aciaria elétrica uma série de fatores necessita de um melhor entendimento para alcançar as metas exigidas (máxima produtividade e menor custo). Um destes fatores que tem efeito direto sobre os custos é a escória espumante no refino primário, que além de favorecer o rendimento metálico, melhora a eficiência energética do FEA. O objetivo geral do presente trabalho é estudar as escórias de refino primário visando a redução do consumo energético, avaliando a espumação e os diferentes parâmetros que a afetam, utilizando a termodinâmica computacional (software FactSage 6.4) e dados industriais. A metodologia desenvolvida buscou especificamente: a) avaliar a saturação de MgO para o sistema CaO-SiO2-FeO-Al2O3-MgO através da termodinâmica computacional; e para os dados industriais: b) encontrar relações entre a composição química da escória e o consumo de energia elétrica; c) utilizar os diagramas de saturação isotérmicos (ISD’s) para avaliar o consumo de energia elétrica, avaliando a posição das corridas analisadas; d) encontrar relações entre os harmônicos de tensão e o consumo de energia elétrica; e) encontrar relações entre os harmônicos de tensão e a composição química da escória. Com relação à análise dos dados obtidos, pode-se concluir que: 1) a análise de saturação de MgO realizada no programa FactSage 6.4 apresentou os resultados esperados com relação à variação de composição química, a comparação entre os diagramas ternários e ISD’s; 2) o menor gasto de energia elétrica foi encontrado para as seguintes faixas de composição química: FeO entre 27,5 e 30% em massa, basicidade binária entre 3,0 e 3,2, MgO entre 5,5 e 6,5% em massa; 3) os ISD’s podem ser utilizados para a análise do consumo energético; 4) o teor de FeO de menor desvio padrão dos harmônicos foi de 29%; 5) quanto maior a variação dos THDv’s (distorção harmonica total de tensão), maior o gasto energético. / Steelmaking industries aim to combine maximum productivity with a lower cost, in this context, in the steel production process in an electric steel plant a number of factors needs a better understanding to achieve the required goals (maximum productivity and lower cost). One of these factors that have a direct effect on costs is the foamy slag in the primary refining, which in addition to promoting the metal yield improves the energy efficiency of FEA. The overall objective of this work is to study the primary refining slag aimed at reducing energy consumption, evaluating the foaming and the different parameters affecting it, using computational thermodynamics (FactSage 6.4 software) and industrial data. The methodology consisted of: a) evaluate the MgO saturation for the CaO-SiO2-FeO-Al2O3-MgO system by computational thermodynamics; and with industrial data: b) find relationships between the chemical composition of the slag and the consumption of electricity; c) use the isothermal saturation diagrams (ISD) to assess the energy consumption, evaluating the position of the analyzed heat; d) find relationships between the voltage harmonics and power consumption; e) find relationships between the voltage harmonics and the chemical composition of the slag. Regarding the analysis of the data, it can be concluded that: 1) the MgO saturation analysis in FactSage 6.4 program presented the results expected in relation to the variation in chemical composition, the comparison between the ternary diagrams and ISD's; 2) the lowest power consumption was found for the following chemical composition ranges: FeO between 27.5 and 30%, binary basicity between 3.0 and 3.2, MgO 5,5 e 6,5%; 3) ISD's can be used for the analysis of energy consumption; 4) the FeO content of less harmonic standard deviation was 29%; 5) the greater the variation of THD's largest energy expenditure.

Fazemos inicialmente uma breve exposição sobre os fundamentos da Termodinâmica Clássica Holotrópica, desenvolvida por N. Bernardes. Esta consiste em formular o problema da Termodinâmica tomando como grandeza fundamental a entropia de um universo ( - sistema Isolado); no caso de um universo clássico composto esta é igual a soma das entropias de suas partes. Postulamos um principio dinâmico suficiente para a validade da segunda lei da Termodinâmica, o qual implica que os máximos dessa soma são estados estacionários estáveis do universo. Somos levados naturalmente a perguntar o que acontece se a entropia do universo possuir mais do que um máximo; a resposta a isso é o tratamento que daremos ao fenômeno de transição de fase. Analisamos em detalhe o universo composto por um corpo pequeno (cuja entropia é por hipótese analítica) e reservatórios de calor e trabalho. Para que a entropia do universo possua mais que um máximo a entropia do corpo pequeno não pode ser côncava em todo seu domínio; assumindo uma forma particular para ela (deslocamento de Bernardes) analisaremos o equilíbrio entre duas fases e o comportamento em torno do ponto onde a curva de coexistência termina (ponto crítico isolado). Com isto será possível dar uma visão clara e bastante intuitiva do fenômeno de transição de fase dito \"de primeira ordem\". Tendo em mente o significado físico das transformadas de Legendre da entropia do corpo pequeno (transparente na formulação holotrópica) compreenderemos o sentido das descontinuidades de primeira e segunda ordem que afetam as funções termodinâmicas que descrevem o equilíbrio do universo, com o que não veremos razão alguma para classificar as transições de fase da maneira que assim fez Ehrenfest. Veremos também, e isto é muito importante, que a Termodinâmica Clássica não consegue explicar a singularidade no calor específico que se verifica experimentalmente num ponto crítico, sendo que esta falha é intrínseca ou à Termodinâmica clássica ou à hipótese da entropia do corpo pequeno ser contínua e diferenciável. / We make initially a short exposition about the fundaments of Holotropic classical thermodynamics, developed by N. Bernardes. This is the formulation of the thermodynamic problem taking the entropy of a universe (isolated system) as the fundamental variable. In a classical composite universe it is the sum of the entropies of its parts. We postulate a dynamic principle sufficient for the validity of the second law of Thermodynamics, which implies that the maxima of that sum are stable stationary states of the universe. We arrive at the question about what occurs when the entropy of the universe possesses more than one maximum; the answer is the treatment we will give to the phenomena of phase transition. We analyze in detail the universe composed by a small body (whose entropy is analytical by hypothesis) and heat and work reservoirs. The entropy of the small body must be not concave in all of its dominium for the entropy of universe to have more than one maximum; we make a particular choice for it (Bernardes displacement) in order to analyze equilibrium between two phases and the behavior around the point where the coexistence curve terminates (isolated critical point). With this it will be possible to have a clear and intuitive grasp of the phenomena called \"first order\" phase transition. Keeping in mind the physical meaning of the Legendre transforms of the entropy of the small body we will understand the meaning of the first and second order discontinuities that affect the thermodynamic functions which describe the equilibrium state of the universe. We will see no reason to classify phase transitions the way Ehrenfest did. We will see also, and this is a very important thing, that classical Thermodynamics cannot explain the singularity that occurs in specific heat at a critical point. This failure is intrinsic to classical Thermodynamics or to the hypothesis that the small body entropy is a continuous and differentiable function.