Estudos do mecanismo de reações unimoleculares, das moléculas de acetato de metila e etila, induzidas por absorção multifotônica e de reações bimoleculares com os radicais OH e Cl, usando cálculos ab initio e de funcional de densidade foram realizados neste trabalho. A análise dos cálculos das barreiras de energia e das constantes de velocidade microcanônicas das reações unimoleculares com o formalismo da teoria RRKM, permitiu prever algumas reações cujos produtos não foram determinados experimentalmente. Além disso, semelhanças das geometrias e dos valores de energia de algumas estruturas entre diferentes superfícies de energia, analisadas com cálculos de IRC, permitiram a explicação da viabilidade de determinada via de reação em detrimento de outra. Em outro método, relatado por Forst(1), na determinação das constantes de velocidade variacionais, comparadas com a variação da energia de Gibbs, verificou-se constantes de velocidade microcanônicas menores e a localização dos estados de transição em comprimentos de ligação, também, menores. Nas reações com o radical OH e Cl, a via predominante de reação é o ataque aos hidrogênios do grupo ligado diretamente ao oxigênio da molécula, responsável pelo valor da constante final de mais de 93% nas reações com OH e 99% nas reações com Cl, a 298K, em concordância com os resultados experimentais, em detrimento do ataque ao grupo CH3 da porção carboxilato da molécula. Nas reações com OH, os valores de constante de velocidade calculados mais próximos dos valores experimentais foram obtidos a partir dos resultados com os funcionais mPW1B95-41, para o acetato de metila, e mPW1B95-44, para o acetato de etila, enquanto que nas reações com Cl foram obtidos com o os métodos CCSD(T)//B3LYP para o acetato de metila e CCSD(T)//MP2 para o acetato de etila. Os valores de constante de velocidade da reação com cloro são cerca de dez vezes maiores que aquelas para as reações com radicais OH. As reações com OH e Cl ocorrem em uma única etapa, sem estabilização do intermediário e sem efeito de tunelamento significante. Por sua vez, cálculos da constante de velocidade, pelo método da relação estrutura reatividade (SAR), sobreestimam a reatividade dos hidrogênios dos grupos CH3 na porção carboxilato, em ambos os acetatos, e na porção etóxido do acetato de etila. Este método falha ao descrever a participação de cada grupo na reação com Cl, pois prevê que a reação no grupo CH3 da porção alcóxido passa a ser predominante sobre a reação ao grupo CH2 nas reações do acetato de etila, oposto aos nossos cálculos onde a reação com o grupo CH2 é a predominante. Outra falha do método é na previsão de mesma reatividade para ambos os grupos CH3 no acetato de metila, pois por nossos cálculos a reação ocorre predominantemente no grupo CH3 na porção alcóxido da molécula. / Computational studies on methyl and ethyl acetates molecules using ab initio and density functional calculations exploring the unimolecular mechanism, induced by multiphoton absorption, and the bimolecular reactions with OH and Cl radicals, have been performed in this work. Analysis of the calculated energy barriers and rate constants of unimolecular reactions with the RRKM microcanonical theory, predicts the occurrence of some reactions whose products were not determined experimentally. Furthermore, similarities on geometrical and energetic of some structures between different energy surfaces, analyzed with IRC calculations, allowed the explanation of the viability of a particular reaction pathway over another. Forst\'s method, used to determine variational rate constants, when compared with the variation of Gibbs energy, generates microcanonical rate constants with smaller values and location of transition states in smaller bond lengths. With OH and Cl, the predominant reaction route is the attack on the hydrogens of the group bonded directly to oxygen in the molecule, responsible for more than 93% of the final constant value in reactions with OH and 99% in reactions with Cl , at 298 K, in agreement with the experimental results, while the attack to the CH3 group in the carboxylate portion of the molecule is the less likely to occur. In reactions with OH, the values of the rate constant calculated closer to the experimental values were obtained from the results with functional mPW1B95-41, for methyl acetate, and mPW1B95-44 for ethyl acetate, whereas in reactions with Cl, were obtained with the CCSD(T)//B3LYP method for the methyl acetate and the CCSD(T)//MP2 method for ethyl acetate. The rate constant for the reaction with chlorine are about ten times larger than those for reactions with OH radicals. Reactions with OH and Cl occur in a single step, without stabilization of the intermediary and without significant tunneling effect. The rate constant obtained by the structure-reactivity relationship (SAR) overestimates the reactivity of the hydrogens of the CH3 groups at the carboxylate portion, in both acetates, and at the ethoxide portion of ethyl acetate. This method fails to describe the participation of each group in the reaction with Cl, predicting that the reaction on the CH3 portion of the alkoxide becomes predominant over the reaction on the CH2 group of ethyl acetate, relative to our calculations where the reaction with the CH2 group is predominant. Another flaw by providing the same reactivity for both the CH3 in methyl acetate, is in disagreement with our calculations which indicate that the reaction occurs predominantly in the CH3 group at the alkoxide portion of the molecule.

Este trabalho apresenta uma estratégia para a estimativa de velocidade do motor de indução trifásico baseada em redes neurais artificiais utilizando medidas de variáveis primárias como tensão e corrente. O uso de motores de indução trifásicos é uma constante em diversos setores industriais e de grande importância no cenário energético nacional. A maioria das metodologias de controle, acionamento e dimensionamento destes motores é fundamentada nas medidas de velocidade no eixo. Entretanto, a medida direta da velocidade compromete o sistema de controle e acionamento diminuindo sua robustez e aumentando o custo de implementação. Resultados de simulação e de ensaios experimentais para validação da proposta são também apresentados. / This work presents an approach to estimate speed in induction motors based on artificial neural networks and using measurement of primary variables like voltage and current. The use of induction motors is very common in many industrial sectors and plays an important role in the national energetic scene. The methodologies used in control, start up and dimensioning of these motors are based on measure of the speed variable. However, the direct measure of this variable compromises the system control and start up of the machine, reducing its robustness and increasing the implementation costs. Simulation results and experimental data are presented to validate the proposed approach.

O presente trabalho visa o estudo e avaliação de diversos modelos de falha através de ensaios experimentais e análises numéricas. A caracterização do material foi feita por meio de ensaios de tração de espécimes com e sem entalhe e de cisalhamento, para prover dados em uma ampla faixa de triaxialidade. A calibração dos parâmetros necessários para cada modelo de falha ocorreu através da obtenção das componentes de tensões e de deformações na região de ruptura, obtidas por meio de análises numéricas destes ensaios. O critério da máxima deformação plástica equivalente, modelo de dano de Johnson-Cook e critério da máxima tensão cisalhante foram aplicados em um caso de impacto em pára-choque. Diversos ensaios de impacto foram realizados até a que se atingisse a ruptura satisfatória do componente. Os ensaios foram modelados em elementos finitos, através do programa comercial LS-Dyna®, sendo que os modelos de falha calibrados foram aplicados para o ensaio onde se ocorreu ruptura. Houve boa concordância entre os resultados obtidos numericamente e experimentalmente, respeitadas as observações realizadas acerca da especificidade deste caso de impacto em baixa velocidade. / The aim of the present work is an assessment of several fracture models through experiments and numerical simulations. Tensile tests with notched and unnotched specimens were carried out to provide the material characterization in a wide range of stress triaxiality. The calibration of the parameters required by the fracture models was enabled by the parallel numerical simulation of the tensile tests, providing information on the stress and strain components at the failure locus. The constant equivalent strain criterion, the Johnson-Cook failure model and the maximum shear stress failure criterion were applied in a bumper beam impact case study. Several low speed impact tests were carried out in order to result in the components rupture. Numerical simulation of the experiments was performed using commercial finite element code LS-Dyna®. Good correlation of experiments and numerical simulations was achieved when considering this particular low speed case study.

As velocidades críticas de resfriamento necessárias à obtenção de percentuais definidos de martensita, presentes em amostras de aços temperados em óleo, foram determinadas por meio de curvas de resfriamento. As amostras constituíram-se de barras de aço AISI 4140 e 8640 com seções circulares de 25,4; 38,1 e 50,8 mm e barras quadradas com 25,4 e 38,1 mm de lado e comprimento igual a 5 vezes o diâmetro ou lado. Visando-se à obtenção de padrões de comparação para essas velocidades, foram também obtidas as curvas em U das durezas ao longo das seções transversais das barras e as curvas Jominy desses aços. Os resultados apresentaram boa coerência, o que garantiu a eficiência do processo. Os resultados concernentes ao teor específico de 50% de martensita foram comparados com os obtidos a partir de equações constantes na literatura. As equações não se mostraram diretamente adequadas, requerendo a obtenção de um fator de correção, que uma vez obtido mostrou-se eficiente na adequação dos valores empíricos de velocidade crítica aos determinados por meio das curvas de resfriamento. / The criticaI cooling velocities necessary to obtaining specific contents of martensite, present in test specimens of hardened steels in oil, were evaluated by means of cooling curves. The samples were constituted of bars of AISI 4140 and 8640 steels with 25,4; 38,1 and 50,8 mm diameter and squared bars with 25,4 and 38,1 mm in side by 5 times the diameter or side long. Aiming at obtaining comparison patterns for those velocities, they were also obtained the curves in U of the hardness along the traverse sections of the bars and the Jominy curves of those steels. The results presented good agreement, what guaranteed the efficiency of the process. The concerning results achieving a 50 pct martensitic microstructure were compared with those obtained from equations presented in the literature. The equations did not show good approaches, requesting the determination of a correction factor, that once obtained it was shown efficient in the adaptation of the empirical values of critical velocities to those determined by means of the cooling curves.

O presente trabalho trata do desenvolvimento de uma sonda de pressão para medição de magnitude e direção da velocidade em um escoamento de ar. Primeiramente, é feita uma pesquisa sobre métodos e instrumentos de medição de velocidade de escoamentos de ar, utilizando a literatura existente sobre os tipos de medidores e suas restrições e capacidades na medição de direção do escoamento. Em seguida, são escolhidos dois tipos de medidores capazes de atender aos requisitos de fabricação simples e robusta, sendo um deles aplicado a escoamentos bidimensionais (sensor de três orifícios, tipo prisma) e o outro, a escoamentos tridimensionais (sensor de cinco orifícios, tipo pirâmide). É feito o projeto detalhado destes medidores e define-se o método de fabricação dos mesmos, comparando o método da prototipagem rápida com a usinagem. Uma vez fabricados os sensores, são realizados ensaios de caráter investigativo para mensurar a faixa de ângulos de medição de cada sensor. De posse dos resultados, é feito um estudo sobre os coeficientes adimensionais utilizados para a definição do ângulo de escoamento a partir das medições de pressão realizadas pelo sensor. É proposto um novo conjunto de coeficientes adimensionais com os quais se determina uma faixa de medição de ângulos entre -25 e + 25 para a sonda tipo prisma e uma faixa entre -35 e + 35 para a sonda tipo pirâmide. Finalmente, são feitas as curvas de calibração para os sensores e se discute sobre suas aplicações na medição de velocidade de escoamentos de ar. / The present work deals with the development of a pressure probe for measuring magnitude and direction of velocity from an air flow. Initially, it is made a review of methods and instruments to measure air flow velocity, using the existing literature on kinds of instruments with their restrictions and capabilities on flow direction measurement. Secondly, two kinds of sensors are chosen based on the requirements of easy and robust manufacturing, being one of them applied to bi-dimensional flows (three-hole probe, prism type) and the other one for tri-dimensional flows (five-hole probe, pyramid type). The detailed design of these probes is made and the fabrication method is chosen comparing the fast prototyping method with machining. Once these sensors are manufactured, investigative tests are carried out in order to measure the flow angle range for each sensor. With these results, a study is made on the non-dimensional coefficients used for definition of flow angle from the pressure measurements from the sensor. A new set of non-dimensional coefficients is proposed and a flow angle range between -25 and + 25 is determined for the prism probe and a range between -35 and + 35 for the pyramid probe, Finally, the calibration curves are made for the two sensors, followed by a discussion on the applications on air flow velocity measurements.

O objetivo deste trabalho consiste na implementação de arquiteturas de sistema inteligentes em Processadores Digitais de Sinais (DSP) visando, sobretudo, o controle em tempo real de motores de indução trifásicos. Para tanto, propõe-se uma abordagem fuzzy para o controle de velocidade de motores de indução trifásicos baseado na metodologia de ajuste de tensão e freqüência (Volts/Hertz) proveniente de um inversor PWM, de modo que o fluxo no entreferro seja mantido constante. O enfoque principal consiste no desenvolvimento do sistema de controle em hardware considerando o estudo dinâmico do controlador frente às variações de conjugado de carga, cujo desempenho da metodologia proposta será avaliado mediante simulações computacionais e ensaios experimentais realizados em laboratório. / The objective of this work consists of the implementation of intelligent system architecture in Digital Signal Processor (DSP) aiming at the real-time three-phase induction motor control. Therefore, a fuzzy logic speed control drive system for three-phase induction motor is proposed, whereas the control methodology is based on voltage and frequency (Volts/Hertz) adjustment of a PWM inverter so that the airgap flux maintains constant. The main focus concerns about hardware development of the control system considering the controller dynamic response study in relation to load torque variations, from which the proposed methodology performance is evaluated by means of computational simulation and experimental results obtained in laboratory.

Vários centros de pesquisa estão desenvolvendo novos veículos aeroespaciais utilizando tecnologias propulsivas avançadas. Estato-reator a combustão supersônica (scramjet) é a tecnologia propulsiva que apresenta maior potencial dentre as tecnologias em estudo. Scramjets transportam apenas o combustível, normalmente hidrogênio, utilizando o ar atmosférico como oxidante adquirindo a maior parte da energia cinética necessária para atingir a órbita terrestre durante seu vôo atmosférico. Túneis de choque hipersônicos são dispositivos laboratoriais capazes de gerar o ambiente encontrado em vôos hipersônicos, com relação à velocidade, composição química, temperatura e entalpia do escoamento. A investigação experimental da processo da combustão supersônica, em túnel de choque hipersônico, está sendo realizada no Laboratório de Aerotermodinâmica e Hipersônica Prof. Henry T. Nagamatsu, em São José dos Campos/SP. Investigações através da técnica de espectroscopia de absorção, para caracterização dos produtos da exaustão, bem como a visualização schlieren da interação do escoamento hipersônico com a entrada da seção de combustão do estato-reator a combustão supersônica foram realizadas.

Um estudo experimental da interação de dois jatos de ar planos e paralelos, oriundos de bocais retangulares, foi efetuado com um sistema de Velocimetria Doppler, utilizando um laser de He-Ne. Os resultados obtidos apresentam uma boa concordância com trabalhos experimentais anteriores realizados por outros autores, isto é, os perfis de velocidade média exibiram as três regiões distintas conhecidas como região de recirculação, região de jatos duplos e região de jato único. Entretanto, tornou-se claro que alguns melhoramentos podem ser feitos no gerador de jatos, no sistema usado para o mapeamento do campo de fluxo e no Sistema de Velocimetria Doppler, cujo volume de prova deve ser feito tão pequeno quanto possível.

Este trabalho apresenta uma detalhada análise a respeito da estimação de fluxo e velocidade de rotor em motores de indução, operando sob controle vetorial direto. É realizado um estudo comparativo de desempenho entre várias técnicas de estimação baseado em condições realistas de operação, exibindo variações paramétricas, ruídos de medida e operação em baixas velocidades. São analisadas estratégias de estimação determinísticas e estocásticas, utilizando observadores de estado e estimadores baseados na teoria de filtro de Kalman. São propostos melhoramentos para um observador de estados baseado no conceito modo deslizante e um novo método de estimação simultânea de fluxo, velocidade e resistência de rotor utilizando filtro de Kalman estendido. As características do observador tipo modo deslizantes são aprimoradas, propondo-se um novo procedimento de integração do fluxo de rotor, permitindo uma adequada estimação dentro de uma ampla faixa de velocidades de operação. O estimador via FKE encontra-se na forma delayed state filter e também é feita uma análise sobre a viabilidade da estimação conjunta de velocidade e resistência de rotor, pois é sabido que, neste caso, há dificuldade em se obter estimativas adequadas para ambas as variáveis simultâneamente. Os resultados de simulação mostram a efetividade dos estimadores propostos, no que se refere às seguintes características de desempenho: comportamento transitório, acurabilidade estática e robustez a ruídos e variações nos parâmetros do modelo.

A linearização da equação do potencial de velocidades é feita com base na hipótese de pequenas perturbações, uma vez que é válida para o caso em que tem-se um perfil ou asa finos oscilando em alta freqüência dentro de um escoamento sônico uniforme. O fluido é considerado perfeito e barotrópico e o escoamento é considerado irrotacional, o que permite utilizar a equação do potencial completo para descrever o campo do escoamento. Após linearizar a equação do potencial completo, utilizam-se transformações apropriadas para transformá-la na equação da difusão. A solução dipolo é empregada na medida em que permite determinar o valor da velocidade induzida por um painel por meio do conceito da parte finita da integral. Os resultados são verificados quanto à sua convergência e coerência com os resultados fornecidos em outros trabalhos.