Orientador: Carlos Alberto Gasparetto / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-08T22:28:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ohata_SueliMarie_D.pdf: 1133009 bytes, checksum: d9e555381242748bb00e413dc46b8c7d (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Os reatores de recirculação representam uma tecnologia alternativa muito atraente para o processo de hidrogenação, tecnologia esta ainda não totalmente desenvolvida para a hidrogenação de óleos vegetais. Os reatores convencionais utilizados no processo de hidrogenação possuem agitação mecânica, sistema de injeção de hidrogênio na base, e necessitam de condições mais severas de operação, como a temperatura e a pressão. Em um reator que opera num sistema de recirculação, um ejetor tipo Venturi e utilizado, o qual proporciona uma grande transferência de massa entre as fases presentes, dispensando a agitação mecânica, alem de requerer quantidades menores de catalisador, demandar menos hidrogênio e trabalhar com pressão, temperatura e tempo de reação menor. Foram encontradas poucas informações na literatura a respeito do processo de hidrogenação de óleos vegetais através do reator de recirculação, desta forma, o objetivo deste trabalho foi analisar o processo de hidrogenação de óleo de soja em um reator de recirculação através da modelagem e simulação. Para a formulação do modelo que descreve este sistema, foram considerados os fenômenos de transferência de massa, alem da cinética da reação. A partir das equações obtidas, propos-se uma metodologia para solucionar o sistema de equações diferenciais que descrevem o sistema. Foram propostos dois modelos para o estudo: reator em batelada, resolvido analiticamente e uma associação de um reator CSTR em serie com um PFR com dispersão axial, resolvido pelo método da colocação ortogonal. Ambos os modelos descreveram adequadamente o processo de hidrogenação nas condições estudadas / Abstract: Loop reactors represent a very attractive alternative technology to the hydrogenation process, but this technology was not totally developed for the hydrogenation of vegetable oils. The conventional reactors used for the hydrogenation process have mechanical agitation, system of injection of hydrogen in the basis and they need more severe conditions of operation, as the temperature and the pressure. In a reactor that operates in a system loop, an ejector type Venturi is used, which provides an high mass transfer rate between the present phases, without mechanical agitation, needs less catalyst, demands less hydrogen and works with lower values of pressure, temperature and time of reaction. There is very little information in the literature about the hydrogenation process of vegetable oils in a loop reactor, thus, the purpose of this study was to analyse of the process of hydrogenation of soybean oil in a loop reactor by modelling and simulation. For the formulation of the model that describes this system, the phenomena of mass transfer and kinetics of the reaction were considered. From the balance equations, a method was considered to solve the system of differential equations that describe the system. Two models of reactors were proposed for the study: batch reactor, solved analytically and an association of a reactor CSTR in series with a PFR with axial dispersion, solved by orthogonal collocation method. Both models described the process of hydrogenation appropriately in the studied conditions / Doutorado / Doutor em Engenharia de Alimentos

Reatores tubulares de polimerização podem apresentar um perfil de velocidade bastante distorcido. Partindo desta observação, um modelo estocástico baseado no modelo de dispersão axial foi proposto para a representação matemática da fluidodinâmica de um reator tubular para produção de poliestireno. A equação diferencial foi obtida inserindo a aleatoriedade no parâmetro de dispersão, resultando na adição de um termo estocástico ao modelo capaz de simular as oscilações observadas experimentalmente. A equação diferencial estocástica foi discretizada e resolvida pelo método Euler-Maruyama de forma satisfatória. Uma função estimadora foi desenvolvida para a obtenção do parâmetro do termo estocástico e o parâmetro do termo determinístico foi calculado pelo método dos mínimos quadrados. Uma análise de convergência foi conduzida para determinar o número de elementos da discretização e o modelo foi validado através da comparação de trajetórias e de intervalos de confiança computacionais com dados experimentais. O resultado obtido foi satisfatório, o que auxilia na compreensão do comportamento fluidodinâmico complexo do reator estudado. / The velocity profile of polymerization tubular reactors may be very distorted. Based on this observation, a stochastic model based on the axial dispersion model was proposed for the mathematical representation of the fluid dynamics of a tubular reactor for polystyrene production. The differential equation was built by inserting randomness in the dipersion coefficient, which added a stochastic term to the model. This term was capable of simulating the experimentally observed fluctuations. The stochastic differential equation was discretized and solved by the Euler-Maruyama method adequately. An estimator function has been developed to calculate the parameter of the stochastic term, while the parameter of the deterministic term was estimated by a least squares method. A convergence analysis was carried out in order to determine the number of elements needed for the time discretization. The model was validated through comparisons of sample paths and computational confidence intervals with experimental data. The result was considered satisfactory, allowing a better understanding of the complex fluid dynamic behaviour of the analised reactor. Key-words: modelling, simulation, stochastic differential equation, polymerization tubular reactor, time residence distribution.

Arthrospira (Spirulina) platensis, cianobactéria fotoautotrófica, é importante comercialmente devido ao seu valor nutricional (elevado teor de proteínas, lipídios, vitaminas e minerais), além da presença do ácido graxo γ-linolênico e pigmentos, os quais agregam valor a esta biomassa. Este micro-organismo foi cultivado em fotobiorreator tubular, e os seguintes parâmetros foram avaliados: aplicação de diferentes sistemas de circulação de células, intensidades luminosas, adição simultânea de diferentes proporções de sulfato de amônio e nitrato de sódio como fontes de nitrogênio, adição de dióxido de carbono proveniente de fermentação alcoólica e, finalmente, a aplicação desta biomassa para remoção de metais pesados. Para a avaliação do sistema de circulação de células e da intensidade luminosa foram utilizadas as variáveis dependentes: concentração celular máxima (Xm), produtividade em células (Px), fator de conversão de nitrogênio em células (YX/N), eficiência fotossintética (EF) e teores de proteínas e lipídios da biomassa. Os protocolos de alimentação de nitrogênio e o uso de CO2 proveniente de cilindro ou de fermentação alcoólica foram avaliados com uso das mesmas variáveis já citadas, exceto EF; e, para remoção de Ni2+, Zn2+ e Pb2+ em solução aquosa foram estudados o tempo de adsorção e a influência da concentração inicial de metal em solução; com posterior cálculo da eficiência e capacidade de adsorção, e apresentação de modelos cinéticos e isotermas de equilíbrio. A melhor combinação de resultados em valores médios (Xm = 4055 mg L-1, Px = 406 mg L-1 d-1, YX/N = 5,07 mg mg-1, lipídios totais = 8,94%, proteínas totais = 30,3%, EF = 2,04%) foi obtida nos cultivos realizados com intensidade luminosa = 120 µ mol fótons m-2 s-1. O tipo de sistema de circulação de células utilizado não influenciou estatisticamente quase nenhuma das respostas estudadas e isto indica a possibilidade de substituição do sistema tradicional airlift pelos outros testados neste trabalho. A mistura da menor quantidade de nitrato em relação à de amônio (protocolo I) resultou na melhor combinação de resultados das variáveis dependentes analisadas(Xm = 4,543 g L-1; Px = 0,460 g L-1 d-1; YX/N = 15,6 g g-1; lipídios totais = 8,39% e proteínas totais = 18,7 %). O tipo da fonte de CO2 não exerceu nenhuma influência estatística no crescimento de A. platensis, o que indica a possibilidade do uso do resíduo (CO2) proveniente de fermentação alcoólica nos cultivos desta cianobactéria. A adsorção dos metais pela biomassa seca de A. platensis reduziu à medida que houve aumento da concentração inicial de metal, e a maior eficiência de adsorção foi para o metal Pb2+ (78%). Chlorella quando comparada à Arthrospira foi considerada melhor adsorvente, devido ao maior valor de eficiência de remoção (86,5%). O modelo, cinético de Ho e Mckay e os modelos de equilíbrio de Langmuir e Freundlich se adequaram bem ao processo de adsorção desta célula. / Arthrospira (Spirulina) platensis, photoautotrophic cyanobacterium, is commercially important due its high nutritional value (high content of proteins, lipids, vitamins, and minerals), besides of the presence of γ-linolenic fatty acids and pigments, which add value to this biomass. This microorganism was cultivated in tubular photobioreactor and the following parameters were evaluated: application of different cell circulation systems, light intensities, different protocols of simultaneous ammonium sulfate and sodium nitrate feeding, addition of CO2 from ethanol fermentation and, finally, the application of this biomass to the heavy metal removal. The dependent variables [maximum cell concentration (Xm), cell productivity (Px), nitrogen-to-cell conversion factor (YX/N), photosynthetic efficiency (EF) and proteins and lipids contents] were used to evaluate the influence of cell circulation systems and the light intensities. The nitrogen feeding protocols and the use of CO2 from cylinder or ethanol fermentation were evaluated using the same parameters aforementioned, except EF; and to analyze Ni2+, Zn2+ and Pb2+ removal, the adsorption time and the influence of initial metal concentration were evaluated with subsequent calculation of the efficiency and capacity adsorption. The kinetic models and equilibrium isotherms were also presented. The best combination of responses\' mean values (Xm = 4055 mg L-1, Px = 406 mg L-1 d-1, YX/N = 5.07 mg mg-1, total lipids = 8.94%, total proteins = 30.3%, EF = 2.04%) was obtained at light intensity = 120 µ mol photons m-2 s-1. The cell circulation system did not exert statistical significant influence on almost all the responses, which suggests that the traditional airlift system could successfully be substituted by the others tested in this work. The mixture of the lower amount of nitrate in relation to ammonium (protocol I) (Xm = 4,543 g L-1; Px = 0,460 g L-1 d-1; YX/N = 15,6 g g-1; total lipids = 8,39% and total proteins = 18,7 %) resulted in the best combination of responses\' mean values. The kind of CO2 source did not exerted any statistical influence on A. platensis growth, which suggests the possibility of using the ethanol fermentation residue (CO2) in the cyanobacterium cultivation. The metal adsorption by A. platensis biomass reduced with increasing initial metal concentration and the adsorption efficiency was higher for metal Pb2+ (78%). Chlorella was considered a better biosorbent when compared to Arthrospira because of the higher values of removal efficiency (86.5%). The kinetic (Ho and McKay) and equilibrium (Langmuir and Freundlich) models are well suited to the adsorption process of this cell.

Arthrospira (Spirulina) platensis, cianobactéria fotoautotrófica, é importante comercialmente devido ao seu valor nutricional (elevado teor de proteínas, lipídios, vitaminas e minerais), além da presença do ácido graxo γ-linolênico e pigmentos, os quais agregam valor a esta biomassa. Este micro-organismo foi cultivado em fotobiorreator tubular, e os seguintes parâmetros foram avaliados: aplicação de diferentes sistemas de circulação de células, intensidades luminosas, adição simultânea de diferentes proporções de sulfato de amônio e nitrato de sódio como fontes de nitrogênio, adição de dióxido de carbono proveniente de fermentação alcoólica e, finalmente, a aplicação desta biomassa para remoção de metais pesados. Para a avaliação do sistema de circulação de células e da intensidade luminosa foram utilizadas as variáveis dependentes: concentração celular máxima (Xm), produtividade em células (Px), fator de conversão de nitrogênio em células (YX/N), eficiência fotossintética (EF) e teores de proteínas e lipídios da biomassa. Os protocolos de alimentação de nitrogênio e o uso de CO2 proveniente de cilindro ou de fermentação alcoólica foram avaliados com uso das mesmas variáveis já citadas, exceto EF; e, para remoção de Ni2+, Zn2+ e Pb2+ em solução aquosa foram estudados o tempo de adsorção e a influência da concentração inicial de metal em solução; com posterior cálculo da eficiência e capacidade de adsorção, e apresentação de modelos cinéticos e isotermas de equilíbrio. A melhor combinação de resultados em valores médios (Xm = 4055 mg L-1, Px = 406 mg L-1 d-1, YX/N = 5,07 mg mg-1, lipídios totais = 8,94%, proteínas totais = 30,3%, EF = 2,04%) foi obtida nos cultivos realizados com intensidade luminosa = 120 µ mol fótons m-2 s-1. O tipo de sistema de circulação de células utilizado não influenciou estatisticamente quase nenhuma das respostas estudadas e isto indica a possibilidade de substituição do sistema tradicional airlift pelos outros testados neste trabalho. A mistura da menor quantidade de nitrato em relação à de amônio (protocolo I) resultou na melhor combinação de resultados das variáveis dependentes analisadas(Xm = 4,543 g L-1; Px = 0,460 g L-1 d-1; YX/N = 15,6 g g-1; lipídios totais = 8,39% e proteínas totais = 18,7 %). O tipo da fonte de CO2 não exerceu nenhuma influência estatística no crescimento de A. platensis, o que indica a possibilidade do uso do resíduo (CO2) proveniente de fermentação alcoólica nos cultivos desta cianobactéria. A adsorção dos metais pela biomassa seca de A. platensis reduziu à medida que houve aumento da concentração inicial de metal, e a maior eficiência de adsorção foi para o metal Pb2+ (78%). Chlorella quando comparada à Arthrospira foi considerada melhor adsorvente, devido ao maior valor de eficiência de remoção (86,5%). O modelo, cinético de Ho e Mckay e os modelos de equilíbrio de Langmuir e Freundlich se adequaram bem ao processo de adsorção desta célula. / Arthrospira (Spirulina) platensis, photoautotrophic cyanobacterium, is commercially important due its high nutritional value (high content of proteins, lipids, vitamins, and minerals), besides of the presence of γ-linolenic fatty acids and pigments, which add value to this biomass. This microorganism was cultivated in tubular photobioreactor and the following parameters were evaluated: application of different cell circulation systems, light intensities, different protocols of simultaneous ammonium sulfate and sodium nitrate feeding, addition of CO2 from ethanol fermentation and, finally, the application of this biomass to the heavy metal removal. The dependent variables [maximum cell concentration (Xm), cell productivity (Px), nitrogen-to-cell conversion factor (YX/N), photosynthetic efficiency (EF) and proteins and lipids contents] were used to evaluate the influence of cell circulation systems and the light intensities. The nitrogen feeding protocols and the use of CO2 from cylinder or ethanol fermentation were evaluated using the same parameters aforementioned, except EF; and to analyze Ni2+, Zn2+ and Pb2+ removal, the adsorption time and the influence of initial metal concentration were evaluated with subsequent calculation of the efficiency and capacity adsorption. The kinetic models and equilibrium isotherms were also presented. The best combination of responses\' mean values (Xm = 4055 mg L-1, Px = 406 mg L-1 d-1, YX/N = 5.07 mg mg-1, total lipids = 8.94%, total proteins = 30.3%, EF = 2.04%) was obtained at light intensity = 120 µ mol photons m-2 s-1. The cell circulation system did not exert statistical significant influence on almost all the responses, which suggests that the traditional airlift system could successfully be substituted by the others tested in this work. The mixture of the lower amount of nitrate in relation to ammonium (protocol I) (Xm = 4,543 g L-1; Px = 0,460 g L-1 d-1; YX/N = 15,6 g g-1; total lipids = 8,39% and total proteins = 18,7 %) resulted in the best combination of responses\' mean values. The kind of CO2 source did not exerted any statistical influence on A. platensis growth, which suggests the possibility of using the ethanol fermentation residue (CO2) in the cyanobacterium cultivation. The metal adsorption by A. platensis biomass reduced with increasing initial metal concentration and the adsorption efficiency was higher for metal Pb2+ (78%). Chlorella was considered a better biosorbent when compared to Arthrospira because of the higher values of removal efficiency (86.5%). The kinetic (Ho and McKay) and equilibrium (Langmuir and Freundlich) models are well suited to the adsorption process of this cell.

Orientadores: João Alberto Venegas Requena, Newton de Oliveira Pinto Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-10T14:00:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Samarra_FabioAurelio_M.pdf: 11582111 bytes, checksum: 1ae70c924a9b1c83b6660980e776a855 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O desenvolvimento de sistemas de cobertura pré-fabricados para grandes vãos, que tenham como características menor tempo de projeto, fabricação e montagem, aliado ao custo competitivo e fator estético, é tema de constantes estudos. O objetivo deste trabalho é desenvolver um sistema de cobertura metálica padronizado e modular utilizando perfis tubulares laminados sem costura. Este sistema se destina principalmente para coberturas de supermercados, shoppings, centros de distribuição, grandes lojas e indústrias, que necessitam de grandes áreas livres. Foi feita, inicialmente neste trabalho, uma descrição de todas as etapas envolvidas em um projeto, destacando, em cada uma, as vantagens e desvantagens da aplicação do perfil tubular. Através de estudos sobre os diversos sistemas de cobertura existentes, tanto no Brasil como no exterior, foi desenvolvido um sistema padronizado de cobertura para atender grandes vãos com utilização de perfis tubulares de seção circular. Para se avaliar o comportamento estrutural deste sistema, foi construído, de maneira inédita no Brasil, um protótipo de 900 m², para testar o sistema construtivo idealizado e realizar ensaios com os carregamentos reais neste tipo de estrutura. Foram realizadas análises experimentais e numéricas, que permitiram comparar o modelo real com o modelo computacional. Através dos modelos numéricos gerados, levando em conta a rigidez das ligações, foi possível identificar qual modelo computacional mais se aproxima com o real. Avaliando-se então o comportamento global da estrutura, com base em todos os resultados numéricos e experimentais obtidos, confirmou-se o comportamento previsto no cálculo computacional com o protótipo ensaiado / Abstract: This strucuture is applied mainly for supermarkets, large stores and industries. Initially, all stages involved on design of steel structure were discussed, especially the advantages and disadvantages of tubular structures. Through the study of existing roof systems, a new system using tubular steel sections was developed. To evaluate the structural behavior of this system a 900m2 prototype was built, an unprecedented occurrence in Brazil, to accomplish experimental tests with usual loads on this kind of structure. Experimental and numerical analyses were done, that allowed to compare the prototype with the numerical results. Evaluating the behavior of the entire structure, with all the results obtained on experimental tests and numerical analysis, it was concluded that the prototype is in accordance with the model / Mestrado / Estruturas / Doutor em Engenharia Civil

Orientadores: João Alberto Venegas Requena, Arlene Maria Sarmanho Freitas / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-09T16:17:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vieira_RosilenedeFatima_D.pdf: 11511552 bytes, checksum: 29b74159f0f84a8ee1a18dcef013b5fa (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Este trabalho apresenta os resultados de uma análise teórica, experimental e numérica, de uma ligação YT utilizada em estruturas metálicas planas, tendo como ponto de partida a verificação do comportamento global da ligação. Será avaliada uma ligação de treliça do tipo YT com diferentes afastamentos entre as barras "gap". As barras que compõem a ligação, aqui apresentada, possuem seções transversais tubulares circulares, vazadas de parede fina, soldadas entre si. O modo de colapso da ligação foi devido à plastificação da parede do banzo (uma diagonal tracionando a parede do banzo e o montante comprimindo). Um efeito de abaulamento da seção transversal do banzo na região do afastamento foi observado. O dimensionamento da ligação segue o Método dos Estados Limites, no qual as resistências de cálculo são verificadas. As barras envolvidas nesta ligação também sofrem a influência de momentos fletores. O estudo foi realizado através de uma análise comparativa entre uma solução analítica fornecida por normas técnicas internacionais, uma análise experimental e uma modelagem numérica utilizando-se o programa Ansys. A modelagem numérica, tendo como referência a análise experimental, foi realizada utilizando os elementos SHELL 181 e SHELL63, com 4 nós por elemento. Foram realizadas análises paramétricas com variação do afastamento, "gap"J entre os eixos do montante e da diagonal, observando-se que a resistência da ligação cresce com a redução do "gap". A finalidade deste estudo foi o entendimento do comportamento desta ligação, possibilitando assim, a disseminação desta concepção estrutural ainda pouco explorada_no Brasil para viabilizar a execução de projetos otimizados / Abstract: This work presents the theoretical, experimental and numerical analyses using of a YT joint used in plane trusses steel, having as the beginning point the verification of the global behavior of the connection. A connection of truss of YT type with gap members was evaluated. The members that compose the connection, presented here, have circular tubular cross sections welded among themselves. The failure mode of the connection was due to the plastic failure of the chord face (one web member pushing its face whereas the brace is pulling it out). An cambered effect of the chord cross section on the gap region was noted. The connection design follows the Limit State Design, in which the calculated resistance is verified. The involved members in this connection are also subjected the influence from add bendings. The study was developed by through a comparative analysis considering an analytical. solution supplied by intemational technical codes, an experimental analysis and a numerical modeling using with Ansys software. In the numerical study, the 4-node SHELL 181 and SHELL63 element was used to model the connection. The purpose of this study is to understand this connection mechanical behavior, thus contributing to possible the dissemination of this structural. conception still not explored so much in Brazil yet and to to be feasible the execution of optimized projects / Doutorado / Estruturas / Doutor em Engenharia Civil

Orientador: João Alberto Venegas Requena / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-15T22:06:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Forti_NadiaCazarimdaSilva_D.pdf: 4434332 bytes, checksum: 7a022dba8cf147d4f048eb4863373d71 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Este trabalho apresenta um estudo paramétrico comparativo de ligações do tipo K e KK utilizando perfis tubulares circulares com afastamento entre diagonais e carregadas simetricamente. Para se comparar as ligações, foi desenvolvido um modelo numérico através do programa comercial de elementos finitos Ansys. Também foram desenvolvidos dois programas auxiliares para facilitar o estudo paramétrico. Foram analisadas 55 ligações do tipo KK e suas correspondentes K, comparando-se suas resistências. O objetivo deste trabalho é propor um critério objetivo para definir os modos de falha (1 e 2) da ligação tipo KK baseado na deformação diametral do banzo. O modo de falha 1 ocorre quando um par de diagonais vizinhas, carregadas no mesmo sentido, empurra ou puxa, a parede do banzo e no segundo, chamado modo 2 acontece uma deformação diametral da parede do banzo na região entre as diagonais vizinhas, criando quinas e dobras entre essas diagonais. Outro objetivo é estabelece uma demarcação do limite entre os dois modos de falha como uma função do afastamento transversal entre as diagonais. Os resultados permitiram o desenvolvimento de equações que preveem as resistências das ligações tipo KK, para os modos de falha 1 e 2 (plastificação da parede do banzo), a partir da resistência da ligação tipo K correspondente / Abstract: This work presents a parametric study of K and KK tubular steel connection. Gap connections with symmetric loading are analyzed. A numerical model using the commercial finite element software Ansys is proposed to compare K and KK connection resistances. Two auxiliary softwares are developed for setting the numerical model and to post-process results. A set of 55 KK connections and their correspondent K connections are analyzed and their resistances are compared. The objective of this work is purpose define the failure mode (1 or 2) of KK connections. This criteria is based on the chord diametric deformation. The results allowed the definition of limit values in function of the transversal gap for determining the connection failure mode. The connection resistance obtained in the parametric study allowed the development of an analytical expression which predict the KK connections resistance from the resistance of its correspondent K connection / Doutorado / Estruturas / Doutor em Engenharia Civil

Submitted by Cássia Santos (cassia.bcufg@gmail.com) on 2017-03-20T11:44:08Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Clezidan Núcio Pereira - 2016.pdf: 15290209 bytes, checksum: d8d29db8f1bebf00177f3f9d2ffda3d6 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-03-20T13:56:14Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Clezidan Núcio Pereira - 2016.pdf: 15290209 bytes, checksum: d8d29db8f1bebf00177f3f9d2ffda3d6 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-20T13:56:15Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Clezidan Núcio Pereira - 2016.pdf: 15290209 bytes, checksum: d8d29db8f1bebf00177f3f9d2ffda3d6 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-08-25 / Regarded as the main subsystem of a vehicle, the chassis are the link between the other subsystems and must also support multiple static and dynamic loads with stiffness, reliability and security. In this line, this paper presents the development and analysis of a vehicle three-dimensional structure spaceframe type, due to the complexity of the structure were used computational tooling in order to simulate the behavior of statically tubular structure, with the main objective to certify the reliability of the developed project, ensuring safety to drivers. The structure, existing, was modeled in CAD through SOLIDWORKS software, and their simulations were performed using the finite element method via commercial software ANSYS®. The simulationmethodology had the precise definition of loads and displacement constraints to the model in order to make the most plausible model possible. Were then performed computational analysis of rollover and frontal impact in the model (80 km/h e 60 km/h). Through the simulations, it was possible analyze the displacements arising from the critical situations in which the vehicle was submitted are consistent with what is recommended by regulating rules and bibliographies, with this in view that the chassis developed empirically and computationally simulated showed satisfactory results as its reliability and safety, are not required increment bars or modifying the system geometry. / Tido como o principal subsistema de um veículo, os chassis são o elo entre os demais subsistemas e ainda devem suportar diversos carregamentos estáticos e dinâmicos com rigidez, confiabilidade e segurança. Nesta linha, o presente trabalho apresenta o desenvolvimento e análise de uma estrutura veicular tridimensional do tipo spaceframe, na qual, devido a complexidade da estrutura foram utilizados ferramentais computacionais no intuito de simular estaticamente o comportamento da estrutura tubular, com o objetivo principal de certificar a confiabilidade do projeto desenvolvido, garantindo a segurança aos condutores. A estrutura, já existente, foi então modelada em CAD, através do software SOLIDWORKS, e suas simulações foram realizadas através do método de elementos finitos via o software comercial ANSYS®. A metodologia de simulação contou com a definição precisa dos carregamentos e restrições de deslocamento impostas ao modelo, a fim de tornar o modelo o mais verossímil possível. Foram então realizadas análises computacionais de capotamento e impacto frontal no modelo (80 km/h e 60 km/h). Através das simulações realizadas, fora possível analisar, que os deslocamentos oriundos das situações críticas na qual o veículo foi submetido, estão condizentes com o que se recomenda por normas regulamentadoras e bibliografias pertinentes, com isso, tendo em vista que o chassi desenvolvido empiricamente e simulado computacionalmente revelou resultados satisfatórios quanto sua confiabilidade e segurança, não são necessárias incremento de barras ou modificação da geometria do sistema.

Reatores tubulares de polimerização podem apresentar um perfil de velocidade bastante distorcido. Partindo desta observação, um modelo estocástico baseado no modelo de dispersão axial foi proposto para a representação matemática da fluidodinâmica de um reator tubular para produção de poliestireno. A equação diferencial foi obtida inserindo a aleatoriedade no parâmetro de dispersão, resultando na adição de um termo estocástico ao modelo capaz de simular as oscilações observadas experimentalmente. A equação diferencial estocástica foi discretizada e resolvida pelo método Euler-Maruyama de forma satisfatória. Uma função estimadora foi desenvolvida para a obtenção do parâmetro do termo estocástico e o parâmetro do termo determinístico foi calculado pelo método dos mínimos quadrados. Uma análise de convergência foi conduzida para determinar o número de elementos da discretização e o modelo foi validado através da comparação de trajetórias e de intervalos de confiança computacionais com dados experimentais. O resultado obtido foi satisfatório, o que auxilia na compreensão do comportamento fluidodinâmico complexo do reator estudado. / The velocity profile of polymerization tubular reactors may be very distorted. Based on this observation, a stochastic model based on the axial dispersion model was proposed for the mathematical representation of the fluid dynamics of a tubular reactor for polystyrene production. The differential equation was built by inserting randomness in the dipersion coefficient, which added a stochastic term to the model. This term was capable of simulating the experimentally observed fluctuations. The stochastic differential equation was discretized and solved by the Euler-Maruyama method adequately. An estimator function has been developed to calculate the parameter of the stochastic term, while the parameter of the deterministic term was estimated by a least squares method. A convergence analysis was carried out in order to determine the number of elements needed for the time discretization. The model was validated through comparisons of sample paths and computational confidence intervals with experimental data. The result was considered satisfactory, allowing a better understanding of the complex fluid dynamic behaviour of the analised reactor. Key-words: modelling, simulation, stochastic differential equation, polymerization tubular reactor, time residence distribution.

Orientador: João Alberto Venegas Requena / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-25T11:48:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vieira_RodrigoCuberos_D.pdf: 6229131 bytes, checksum: 7e5242e6a56caebc45c513aca2e6323e (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Este trabalho apresenta o estudo de um modelo de ligação inovador para emendas de perfis tubulares circulares, visando facilitar e baratear a montagem e fabricação das estruturas metálicas tubulares, além de proporcionar economia de tempo. A ligação estudada é composta por dois tubos externos submetidos à tração, conectados à um tubo interno, de diâmetro inferior aos tubos externos, por meio de parafusos alinhados que atravessam ambos os tubos externo e interno. Esta ligação pode ser utilizada como alternativa às ligações em flange, por ser mais simples e discreta. Foi realizada uma pesquisa bibliográfica sobre as prescrições de cálculo e publicações nacionais e internacionais referentes às ligações de perfis tubulares, não sendo encontrado nenhum processo de cálculo para as ligações tubulares em luva parafusada. Um modelo numérico da ligação foi desenvolvido com o programa de elementos finitos ANSYS v13.0, levando-se em consideração o contato entre os parafusos e os tubos. Esse modelo foi validado através da análise de resultados experimentais em escala real da ligação estudada. Os resultados numéricos e experimentais possibilitaram analisar o comportamento da ligação e seus modos de falha com as respectivas resistências. Com o modelo numérico validado, foi realizado um estudo paramétrico, permitindo compreender em detalhes quais os principais modos de falha da ligação, e quais os fatores que mais influenciam na sua resistência. Através desse estudo foi possível observar a necessidade de se levar em consideração no cálculo da resistência à ruptura da seção líquida, o coeficiente de redução da área líquida, Ct, para essa ligação, sendo proposto um processo para obtenção do mesmo, assim como da resistência da ligação à tração. Os resultados obtidos demonstraram o bom comportamento da ligação tubular em luva parafusada e a viabilidade de sua utilização submetida à tração, com parafusos alinhados / Abstract: This paper presents a study of an innovative connection model to splice circular hollow sections, which can be used for an easier and cheaper assembly and manufacture of tubular steel structures, besides providing time-saving. The proposed connection consists of two external tubes under tension, connected to an internal tube with smaller diameter than the external ones, and bolts passing by both tubes. This connection can be used as an alternative to flange connections, because it is simple and discreet. A bibliographic research on national and international codes and papers of tubular connections was carried out, and no design process for tubular bolted sleeve connections was found. A numerical model of the connection was developed with the finite element program ANSYS v13.0, considering the tubes and bolts contact. The numerical model was evaluated against experimental analyses results of the connection. The numerical and experimental results allowed the behavior analysis of this connection and its possible failure modes with their respective resistances. With the evaluated numerical model, a parametric study was carried out, allowing to understand the connection main failure modes, and what factors most influence their strength. With this study it was clear the need of the reduction coefficient, Ct, calculation for this connection, being proposed a process to determine the reduction coefficient and the tension strength for this connection. The results demonstrated the good behavior and feasibility of the tubular sleeve connection under tension, with bolts in line / Doutorado / Estruturas / Doutor em Engenharia Civil