Este trabalho apresenta a metodologia empregada para desenvolvimento e utilização de um equipamento para medir valores de emissividade hemisférica. O referido equipamento permite efetuar simultaneamente medidas de emissividade através do método calorimétrico e do método radiométrico. O calorímetro mede o fluxo de calor entre duas superfícies paralelas e horizontais, onde a superfície superior é aquecida por uma fonte de corrente elétrica de alta estabilidade. As temperaturas das duas superfícies são determinadas quando o sistema atinge o equilíbrio térmico. A superfície aquecida é protegida por uma guarda térmica fazendo com que toda a potência elétrica seja dissipada à superfície inferior, que por sua vez é refrigerada com um sistema que utiliza pastilhas Peltier. O fluxo de calor é medido e seu valor é utilizado em uma equação onde as emissividades de ambas as superfícies são participantes. O radiômetro utiliza sensores detectores térmicos que convertem em sinal elétrico o efeito de aquecimento decorrente da incidência deste fluxo de calor radiante entre as duas superfícies. A partir de experimentos com superfícies de emissividades conhecidas, parâmetros fixos do equipamento foram determinados estando o mesmo apto a medir superfícies com valores de emissividade desconhecidos. O trabalho analisa também os erros experimentais intrínsecos do instrumento. / This work presents the methodology used for development and use of an equipment to measure values of hemispherical emissivity. The equipment allows to make emissivity measurements simultaneously through the calorimetric method and of the radiometric method. The calorimeter measures the heat transfer between two parallel and horizontal surfaces, where the superior surface is heated up by a source of electric current of high sustainability. The temperatures of the two surfaces are determined when the system reaches the thermal equilibrium. The heated surface is protected by a thermal guard, wich makes all the eletrical power to be dissipated towards the inferior surface that is cooled by a Peltier system. The heat flux is measured and its value is used in an equation where the emissividades of both surfaces are important. The radiometer uses thermal detectors that convert in electric sign, the heating effect due to the incidence of this radiant heat flux between the two surfaces. Starting from experiments with surfaces of known emissivity, fixed parameters of the equipment were determined being the same capable to measure surfaces with unknown emissivity values. The work also analyzes the experimental intrinsic errors of the apparratus.

O aporte térmico, ou imposição de calor, é uma das características com grande importância nos processos de soldagem, pois ela está diretamente relacionada com as propriedades mecânicas e as transformações metalúrgicas da junta soldada. Neste sentido, este trabalho propõe o projeto, a construção e a validação de um calorímetro com uma vazão contínua de água para avaliação do aporte térmico e da eficiência térmica em processos de soldagem a arco elétrico que seja de baixo custo, adaptável aos diferentes processos de soldagem, de simples operação e fácil movimentação. Foram realizados experimentos com três processos, sendo eles: soldagem a arco com gás de proteção e eletrodo consumível (GMAW – Gas Metal Arc Welding), soldagem a arco com eletrodo não consumível e gás de proteção (GTAW – Gas Tungsten Arc Welding) e soldagem ao arco submerso (SAW – Submerged Arc Welding). As atividades realizadas visam identificar o efeito sobre a eficiência térmica devido à variação de alguns dos parâmetros de soldagem bem como identificar características intrínsecas do calorímetro construído. Para o processo de soldagem GMAW verificou-se um rendimento médio do arco de 72,82%, com uma eficiência média de 71,10% especificamente para o processo GMAW com transferência metálica goticular e de 76,26% para transferência metálica por curto-circuito. O processo de soldagem GTAW apresentou uma eficiência térmica média de 68,44% e para o processo SAW foi observado um rendimento do arco de 91,05%. Os resultados obtidos se mostraram coerentes quando comparados aos valores reportados anteriormente por outros autores e também apresentaram uma boa repetitividade, sendo de 4,5% a maior diferença observada entre cordões de solda de um mesmo experimento. / Heat input is an important welding process characteristic since it is directly related to the mechanical properties and metallurgical transformations of the welded joint. This paper aims to present the project, construction and validation of a calorimeter with continuous water flow to evaluate the heat input and the thermal efficiency of arc welding processes. The proposed calorimeter shall have a low cost, versatile, easy to handle and to operate. Experiments were carried out with gas metal arc welding (GMAW), gas tungsten arc welding (GTAW) and submerged arc welding (SAW). These activities aimed to identify the effect that changes of certain welding parameters perform on the thermal efficiency and to identify intrinsic characteristics of the proposed calorimeter. For GMAW processes it was obtained a global thermal efficiency of 72.82%. For this process, the results were different according to the metal transfer: 71.10% for GMAW with spray transfer and 76.26% for GMAW with short circuit transfer. The average thermal efficiency obtained for the GTAW was of 68.44% and for the SAW process was of 91.05%. The experiments results showed to be consistent when compared to previously reported values by other authors and also showed good repeatability, where the large difference observed between weldments of the same experiment was of 4.5%.

A calorimetria vem a ser uma importante técnica para análise dos processos de polimerização. Dado os benefícios que proporciona seu uso não deve estar limitado somente a grandes empresas, mas também nas micro e pequenas empresas, apoiando-as nas melhorias de seus processos e produtos, motivo este que norteia o desenvolvimento do presente estudo. A validação do sistema proposto baseou-se em comparar seu desempenho frente a um calorímetro tradicional, visando identificar sua capacidade de fornecer informações compatíveis, a um grau de confiança adequado, mesmo com as diferenças existentes. Realizou-se então um ANOVA, que permitiu identificar a existência de outras diferenças importantes entre os sistemas. Porém mesmo frente as diferenças, os resultados quanto à entalpia de reação obtidos em ambos os equipamentos, são considerados estatisticamente similares. As diferenças existentes somente impactaram a variável tempo de pico de reação. Desta forma, foi possível confirmar a capacidade do equipamento proposto em prover resultados confiáveis quando mantidas as mesmas condições de ensaio, porém a um menor custo. No caso de se respeitar as diferenças entre os equipamentos quando da realização dos testes, torna-se possível obter uma eficiência global em torno de 61,21%, quanto a ensaios de polimerização por iniciação térmica. No caso de ensaios envolvendo mecanismos de oxi-redução, pode-se aqui obter um percentual de 40,82%. / Calorimetry comes to be an important technique for the analysis of polymerization processes. It benefits provides the use not only for large companies, but also for micro and small businesses, assisting them to improve processes and qualified products. The validation of the proposed system was based on the comparison of its performance against one traditional calorimeter, to identify their ability to provide consistent, adequate level of confidence, even if the differences occurred. ANOVA was applied to identify the existence of other important differences between the systems. But even forward differences, the results regarding the reaction enthalpy obtained in both devices were considered statistically similar. Differences only reflected the variable reaction peak time. Thus, it was possible to confirm the capability of the proposed equipment to provide reliable results while maintaining the same test conditions, and at expected lower cost. In respect to the differences between the devices while tested, it becomes possible to obtain an overall efficiency at about 61.21% in polymerization by thermal initiation. For assays involving oxidation-reduction mechanisms, it can obtained an overall efficiency at about 40.82%.

O presente trabalho objetiva estudar a eficiência térmica do arco elétrico e de fusão para o processo de soldagem MAG, do inglês Metal Active Gas, em diferentes geometrias de juntas soldadas. As soldas foram feitas inicialmente em um calorímetro de fluxo contínuo de água, seguidas de deposição de cordão sobre chapa e soldagem de juntas em ângulo “T”, sempre em aço carbono. A metodologia de projeto de experimentos Box-Behnken foi empregada para a avaliação da influência da variação dos parâmetros de soldagem (tensão, velocidade de alimentação do eletrodo e velocidade de soldagem) nas eficiências, dentro do modo de transferência metálica por curto circuito. Diferentes equações propostas na literatura para o cálculo da eficiência de fusão são comparadas. Para a adequada aquisição da eficiência térmica pelo calorímetro, preliminarmente é avaliada a influência da vazão de água e da geometria na entrada de um calorímetro de fluxo contínuo sobre a eficiência térmica do arco. O procedimento experimental consiste em testar diferentes vazões de água e três configurações geométricas na região de entrada de água no calorímetro: com rolha reta, com difusor cônico e com obstáculo. Os experimentos foram planejados e os resultados avaliados com base na análise de variância estatística de um único fator, no caso, a vazão de água na entrada do calorímetro. A maior eficiência térmica média de 80,5% foi obtida para a vazão de 4 l/min, com baixo erro estatístico, utilizando rolha de entrada com geometria de difusor cônico. O modelo em que o fluxo entra diretamente no tubo apresentou todos os valores de eficiência térmica do arco com pequeno decréscimo numérico se comparados com o difusor cônico, enquanto a rolha com obstáculo apresentou elevado erro estatístico. Com base nos resultados descritos, a eficiência térmica do arco elétrico foi avaliada com a vazão de 4 l/min para o projeto de experimentos Box-Behnken, os valores obtidos estão na faixa de 72 a 82% conforme a combinação dos parâmetros de soldagem. A velocidade de soldagem e a tensão do arco se mostraram como os parâmetros de maior influência na eficiência térmica do arco. Os resultados relativos à eficiência de fusão indicam maiores valores nas soldas realizadas no calorímetro e por simples deposição sobre chapa. A junta T apresentou os menores valores de eficiência de fusão e de diluição para todos os casos. O parâmetro de maior influência na eficiência de fusão foi a corrente de soldagem. / The main aim of the present work is to study arc thermal efficiency and fusion efficiency to Gas Metal Arc Welding – GMAW, using different joint geometries. At first, the welds were performed in a continuous water flow calorimeter, followed by bead on plate and T – joint deposits. The Box-Behken design of experiments methodology was used to analyze the effect of welding parameters (arc voltage, wire feed speed and welding speed) on the efficiencies, when using short circuit metal transfer. The results of the fusion efficiency calculation were compared using different equations found in the literature. To correctly evaluate the thermal efficiency, it was necessary to analyze the influence of water flow rate and calorimeter inlet geometry. The experimental procedure consists of varying water flow rate and testing three different calorimeter inlet seal geometries: straight seal, conical diffuser seal and seal with water flux obstacle. The experiments were designed and the results evaluated based in a one-factor statistical analysis of variance, in this case the inlet calorimeter water flow. The highest average thermal efficiency is 80.5% to water flow of 4 l/min, with a low statistical error, using the conical diffuser seal inlet geometry. The inlet with straight seal model shown all the arc thermal efficiency values with slightly lower numerical values compared with conical diffuser, while the seal with flux obstacle exhibited high statistical error. Based on these results, the arc thermal efficiency was evaluated using 4 l/min water flow to the Box-Behnken Design, resulting values in the 72 to 82% range, depending on the welding parameters. The welding speed and arc voltage were the parameters that significantly affect arc thermal efficiency. The fusion efficiency results of the welds performed on the calorimeter and bead on plate were. The welds performed in T joints exhibit lowest fusion efficiency and dilution to each welding parameters combination tested. The fusion efficiency is strongly affected by the welding current.

O presente trabalho objetiva estudar a eficiência térmica do arco elétrico e de fusão para o processo de soldagem MAG, do inglês Metal Active Gas, em diferentes geometrias de juntas soldadas. As soldas foram feitas inicialmente em um calorímetro de fluxo contínuo de água, seguidas de deposição de cordão sobre chapa e soldagem de juntas em ângulo “T”, sempre em aço carbono. A metodologia de projeto de experimentos Box-Behnken foi empregada para a avaliação da influência da variação dos parâmetros de soldagem (tensão, velocidade de alimentação do eletrodo e velocidade de soldagem) nas eficiências, dentro do modo de transferência metálica por curto circuito. Diferentes equações propostas na literatura para o cálculo da eficiência de fusão são comparadas. Para a adequada aquisição da eficiência térmica pelo calorímetro, preliminarmente é avaliada a influência da vazão de água e da geometria na entrada de um calorímetro de fluxo contínuo sobre a eficiência térmica do arco. O procedimento experimental consiste em testar diferentes vazões de água e três configurações geométricas na região de entrada de água no calorímetro: com rolha reta, com difusor cônico e com obstáculo. Os experimentos foram planejados e os resultados avaliados com base na análise de variância estatística de um único fator, no caso, a vazão de água na entrada do calorímetro. A maior eficiência térmica média de 80,5% foi obtida para a vazão de 4 l/min, com baixo erro estatístico, utilizando rolha de entrada com geometria de difusor cônico. O modelo em que o fluxo entra diretamente no tubo apresentou todos os valores de eficiência térmica do arco com pequeno decréscimo numérico se comparados com o difusor cônico, enquanto a rolha com obstáculo apresentou elevado erro estatístico. Com base nos resultados descritos, a eficiência térmica do arco elétrico foi avaliada com a vazão de 4 l/min para o projeto de experimentos Box-Behnken, os valores obtidos estão na faixa de 72 a 82% conforme a combinação dos parâmetros de soldagem. A velocidade de soldagem e a tensão do arco se mostraram como os parâmetros de maior influência na eficiência térmica do arco. Os resultados relativos à eficiência de fusão indicam maiores valores nas soldas realizadas no calorímetro e por simples deposição sobre chapa. A junta T apresentou os menores valores de eficiência de fusão e de diluição para todos os casos. O parâmetro de maior influência na eficiência de fusão foi a corrente de soldagem. / The main aim of the present work is to study arc thermal efficiency and fusion efficiency to Gas Metal Arc Welding – GMAW, using different joint geometries. At first, the welds were performed in a continuous water flow calorimeter, followed by bead on plate and T – joint deposits. The Box-Behken design of experiments methodology was used to analyze the effect of welding parameters (arc voltage, wire feed speed and welding speed) on the efficiencies, when using short circuit metal transfer. The results of the fusion efficiency calculation were compared using different equations found in the literature. To correctly evaluate the thermal efficiency, it was necessary to analyze the influence of water flow rate and calorimeter inlet geometry. The experimental procedure consists of varying water flow rate and testing three different calorimeter inlet seal geometries: straight seal, conical diffuser seal and seal with water flux obstacle. The experiments were designed and the results evaluated based in a one-factor statistical analysis of variance, in this case the inlet calorimeter water flow. The highest average thermal efficiency is 80.5% to water flow of 4 l/min, with a low statistical error, using the conical diffuser seal inlet geometry. The inlet with straight seal model shown all the arc thermal efficiency values with slightly lower numerical values compared with conical diffuser, while the seal with flux obstacle exhibited high statistical error. Based on these results, the arc thermal efficiency was evaluated using 4 l/min water flow to the Box-Behnken Design, resulting values in the 72 to 82% range, depending on the welding parameters. The welding speed and arc voltage were the parameters that significantly affect arc thermal efficiency. The fusion efficiency results of the welds performed on the calorimeter and bead on plate were. The welds performed in T joints exhibit lowest fusion efficiency and dilution to each welding parameters combination tested. The fusion efficiency is strongly affected by the welding current.

O presente trabalho objetiva estudar a eficiência térmica do arco elétrico e de fusão para o processo de soldagem MAG, do inglês Metal Active Gas, em diferentes geometrias de juntas soldadas. As soldas foram feitas inicialmente em um calorímetro de fluxo contínuo de água, seguidas de deposição de cordão sobre chapa e soldagem de juntas em ângulo “T”, sempre em aço carbono. A metodologia de projeto de experimentos Box-Behnken foi empregada para a avaliação da influência da variação dos parâmetros de soldagem (tensão, velocidade de alimentação do eletrodo e velocidade de soldagem) nas eficiências, dentro do modo de transferência metálica por curto circuito. Diferentes equações propostas na literatura para o cálculo da eficiência de fusão são comparadas. Para a adequada aquisição da eficiência térmica pelo calorímetro, preliminarmente é avaliada a influência da vazão de água e da geometria na entrada de um calorímetro de fluxo contínuo sobre a eficiência térmica do arco. O procedimento experimental consiste em testar diferentes vazões de água e três configurações geométricas na região de entrada de água no calorímetro: com rolha reta, com difusor cônico e com obstáculo. Os experimentos foram planejados e os resultados avaliados com base na análise de variância estatística de um único fator, no caso, a vazão de água na entrada do calorímetro. A maior eficiência térmica média de 80,5% foi obtida para a vazão de 4 l/min, com baixo erro estatístico, utilizando rolha de entrada com geometria de difusor cônico. O modelo em que o fluxo entra diretamente no tubo apresentou todos os valores de eficiência térmica do arco com pequeno decréscimo numérico se comparados com o difusor cônico, enquanto a rolha com obstáculo apresentou elevado erro estatístico. Com base nos resultados descritos, a eficiência térmica do arco elétrico foi avaliada com a vazão de 4 l/min para o projeto de experimentos Box-Behnken, os valores obtidos estão na faixa de 72 a 82% conforme a combinação dos parâmetros de soldagem. A velocidade de soldagem e a tensão do arco se mostraram como os parâmetros de maior influência na eficiência térmica do arco. Os resultados relativos à eficiência de fusão indicam maiores valores nas soldas realizadas no calorímetro e por simples deposição sobre chapa. A junta T apresentou os menores valores de eficiência de fusão e de diluição para todos os casos. O parâmetro de maior influência na eficiência de fusão foi a corrente de soldagem. / The main aim of the present work is to study arc thermal efficiency and fusion efficiency to Gas Metal Arc Welding – GMAW, using different joint geometries. At first, the welds were performed in a continuous water flow calorimeter, followed by bead on plate and T – joint deposits. The Box-Behken design of experiments methodology was used to analyze the effect of welding parameters (arc voltage, wire feed speed and welding speed) on the efficiencies, when using short circuit metal transfer. The results of the fusion efficiency calculation were compared using different equations found in the literature. To correctly evaluate the thermal efficiency, it was necessary to analyze the influence of water flow rate and calorimeter inlet geometry. The experimental procedure consists of varying water flow rate and testing three different calorimeter inlet seal geometries: straight seal, conical diffuser seal and seal with water flux obstacle. The experiments were designed and the results evaluated based in a one-factor statistical analysis of variance, in this case the inlet calorimeter water flow. The highest average thermal efficiency is 80.5% to water flow of 4 l/min, with a low statistical error, using the conical diffuser seal inlet geometry. The inlet with straight seal model shown all the arc thermal efficiency values with slightly lower numerical values compared with conical diffuser, while the seal with flux obstacle exhibited high statistical error. Based on these results, the arc thermal efficiency was evaluated using 4 l/min water flow to the Box-Behnken Design, resulting values in the 72 to 82% range, depending on the welding parameters. The welding speed and arc voltage were the parameters that significantly affect arc thermal efficiency. The fusion efficiency results of the welds performed on the calorimeter and bead on plate were. The welds performed in T joints exhibit lowest fusion efficiency and dilution to each welding parameters combination tested. The fusion efficiency is strongly affected by the welding current.

No presente trabalho é explorada a performance do FoCal, um calorímetro eletromagnético frontal, com alta resolução espacial, proposto como um upgrade para o experimento ALICE, no LHC. O principal objetivo deste detector é fazer a medida de fótons diretos na região de pseudo-rapidez 2.5 < < 4.5. Essa região frontal é dominada por fótons provenientes do decaimento de hadrons, principalmente do píon neutro , e portanto uma eficiente medida de fótons diretos está diretamente associada à eficiência em se identificar fótons provenientes do decaimento do píon neutro. Para distinguir fótons diretos de fótons de decaimento do píon neutro, são explorados três diferentes métodos de análise, a saber, massa invariante, análise da forma do chuveiro e isolamento, sendo cada um deles adequado a uma diferente faixa de energia do píon neutro. O método da massa invariante permitiu identificar fótons de píon neutro com uma eficiência de 95% num ambiente de partículas únicas, para píon neutro com energia entre 0 e 300 GeV. Num ambiente pp, esse método mostra uma eficiência de 85%. A análise da forma do chuveiro foi capaz de identificar, com um dado corte no parâmetro de forma Width1, fótons diretos com uma eficiência acima de 90% e de rejeitar fótons de píon neutro com uma eficiência que varia de 65% a 95%, no intervalo de energia de 300 GeV a 500 GeV, num ambiente de partículas únicas. Essas eficiências podem ser melhoradas se for aplicado um corte dependente da energia e a rejeição de píon neutro pode também ser melhorada se os eventos mais assimétricos puderem ser melhor reconstruídos pelo detector no futuro. No método de isolamento, aplicado ao ambiente pp e PbPb, é explorado o melhor valor de raio de isolamento Riso a ser usado em cada ambiente. Por este método podem ser atingidas altas eficiências em detectar fótons diretos, mas o método se mostra limitado pelo grande fundo de fótons de decaimento, e a pureza dos cortes testados não atinge valores maiores que cerca de 10%. E mostrado que o uso de um trigger em 40 GeV pode melhorar a pureza dos cortes de 0.01 % para cerca de 10%. Foi feita a otimização de alguns parâmetros de análise, permitindo melhor desempenho desses métodos de análise explorados / In the present work is explored the performance of the FoCal, a forward electromagnetic calorimeter, with high granularity, proposed as an upgrade for the ALICE experiment, in LHC. The main goal of the detector is to be able to identify direct photons in the pseudo-rapidity region 2.5 < < 4.5. This forward region is dominated by decay photons, mainly photons from neutron pion decay, so an efficient mesurement of direct photons is directly associated to the efficiency in identify photons from neutron pion decay. To separate direct photons from neutron piondecay photons, it is explored three different analysis methods, the invariant mass, shower shape and isolation, each one useful in a different energy range of the neutron pion. The invariant mass method allowed to identify photons from neutron pion with an efficiency around 95% in a single particle environment, for neutron pion with energy between 0 and 300 GeV. In a pp environment, this method showed an efficiency of 85%. The shower shape method was able to identify, by a given cut in the shower shape parameter Width1, direct photons with an efficiency of 90% and to reject 65% to 95% of the photons from neutron pion in the energy range of 300 GeV to 500 GeV, in a single particle environment. This efficiencies can be improved if there is aplied a cut that depends on the energy and the neutron pion rejectioncan also be improved if the more assimetric decays can be better reconstructed by the detector in the future. The isolation method is aplied to a pp and PbPb environments, and it is explored the best value of isolation radius Riso to be used in each environment. By this method, it can be reached high efficiencies in detecting direct photons, but the method is limited by the high background of decay photons, and the purity of the cuts is not better than about 10%. It is showed that a trigger in 40 GeV can improve the purity from 0.01% to about 10%. It was made an optimization of some of the used analysis parameters, leading to an improvement of the explored analysis methods.

Submitted by Erika Demachki (erikademachki@gmail.com) on 2014-10-20T18:04:26Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Flávio Mamede Pereira Gomes - 2011.pdf: 8664342 bytes, checksum: ec6aaf6a4d8eea743adbadcdd5346581 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Approved for entry into archive by Jaqueline Silva (jtas29@gmail.com) on 2014-10-20T18:43:47Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Flávio Mamede Pereira Gomes - 2011.pdf: 8664342 bytes, checksum: ec6aaf6a4d8eea743adbadcdd5346581 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-10-20T18:43:47Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Flávio Mamede Pereira Gomes - 2011.pdf: 8664342 bytes, checksum: ec6aaf6a4d8eea743adbadcdd5346581 (MD5) license_rdf: 23148 bytes, checksum: 9da0b6dfac957114c6a7714714b86306 (MD5) Previous issue date: 2011-11-18 / Large dimension concrete structures or those with restrictive conditions for heat dissipation are particularly subject to cracking in the early ages. Several phenomena may occur simultaneously, such as autogenous reactions, plastic shrinkage or drying, and temperature variations, leading to deformations which may be the main cause of cracking in the early ages of concrete, if the structure is restrained. Thus, the behavior of the concrete must be satisfactorily modeled and foreseen. The thermal and mechanic properties of concrete can be determined by standard tests or by prediction models, depending on the time and values established for the remaining thermal properties. The calculation methodology may become complex, considering the influence of temperature in the exothermic of the reaction, within the theoretical framework of the thermo-chemical-mechanical couplings. However, it may be simplified, as it is the aim of this paper to demonstrate. As for the mechanical behavior, concrete is considered a viscoelastic material. The simplifications are adopted in relation to the resources and time available, or in relation to the specifications of the problem to be modeled. The modeling of the concrete structures with simple geometry in the early ages, such as reservoirs, foundation block or retaining walls is made by considering the material simply as elastic for purpose learning the coefficient of restrain, which correlates the tension in a certain point of the structure to the tension in a restrained bar. This allows a swifter calculation of thermal tensions in a specific point in the structure, based solely in the history of temperature and degree of restrain, in addition to the properties of the material, which is valid for some boundary situations. This enables the technical personnel not specialized to access relevant information about preventive and mitigating measures to be adopted against undesirable effects. / Estruturas de concreto de dimensões suficientemente grandes ou com restritas condições de dissipação de calor, estão particularmente sujeitas à fissuração nas primeiras idades. Diversos fenomenos ocorrendo simultaneamente, tais como retração autógena, retração plástica ou de secagem, variações de temperatura, provocam deformações que podem ser a principal causa de fissuração do concreto jovem, caso a estrutura esteja restringida, devendo ter o comportamento satisfatoriamente modelado e previsto. As propriedades térmicas e mecânicas do concreto podem ser determinadas por ensaios normatizados ou por modelos previsores das propriedades dependentes do tempo e valores tabelados para as demais propriedades térmicas. A metodologia de cálculo pode se tornar complexa, considerando a influência da temperatura na exotermia da reação, dentro do quadro teórico dos acoplamentos termo-químico-mecânicos, ou pode ser realizada de maneira simplificada, que é o objeto desta dissertação. Quanto ao comportamento mecânico, o concreto é considerado material viscoelástico. Simplificações são adotadas em função de recursos e tempo disponíveis, ou em função de especificidades do problema a ser modelado. A modelagem de estruturas de concreto nas primeiras idades com geometrias simples, tais como laje de reservatório, blocos de fundação e muros de arrimo, é realizada considerando o material simplesmente elástico para efeito do conhecimento do coeficiente de restrição, que correlaciona a tensão em um ponto da estrutura à tensão de uma barra restringida. Isto permite o cálculo expedito de tensões de origem térmica de um ponto da estrutura, baseado apenas no histórico de temperaturas e do grau de restrição, além é claro das propriedades do material, validada para algumas situações de contorno, disponibilizando ao meio técnico não especializado informações relevantes sobre medidas preventivas e mitigadoras de efeitos indesejáveis a serem adotadas.

No presente trabalho é explorada a performance do FoCal, um calorímetro eletromagnético frontal, com alta resolução espacial, proposto como um upgrade para o experimento ALICE, no LHC. O principal objetivo deste detector é fazer a medida de fótons diretos na região de pseudo-rapidez 2.5 < < 4.5. Essa região frontal é dominada por fótons provenientes do decaimento de hadrons, principalmente do píon neutro , e portanto uma eficiente medida de fótons diretos está diretamente associada à eficiência em se identificar fótons provenientes do decaimento do píon neutro. Para distinguir fótons diretos de fótons de decaimento do píon neutro, são explorados três diferentes métodos de análise, a saber, massa invariante, análise da forma do chuveiro e isolamento, sendo cada um deles adequado a uma diferente faixa de energia do píon neutro. O método da massa invariante permitiu identificar fótons de píon neutro com uma eficiência de 95% num ambiente de partículas únicas, para píon neutro com energia entre 0 e 300 GeV. Num ambiente pp, esse método mostra uma eficiência de 85%. A análise da forma do chuveiro foi capaz de identificar, com um dado corte no parâmetro de forma Width1, fótons diretos com uma eficiência acima de 90% e de rejeitar fótons de píon neutro com uma eficiência que varia de 65% a 95%, no intervalo de energia de 300 GeV a 500 GeV, num ambiente de partículas únicas. Essas eficiências podem ser melhoradas se for aplicado um corte dependente da energia e a rejeição de píon neutro pode também ser melhorada se os eventos mais assimétricos puderem ser melhor reconstruídos pelo detector no futuro. No método de isolamento, aplicado ao ambiente pp e PbPb, é explorado o melhor valor de raio de isolamento Riso a ser usado em cada ambiente. Por este método podem ser atingidas altas eficiências em detectar fótons diretos, mas o método se mostra limitado pelo grande fundo de fótons de decaimento, e a pureza dos cortes testados não atinge valores maiores que cerca de 10%. E mostrado que o uso de um trigger em 40 GeV pode melhorar a pureza dos cortes de 0.01 % para cerca de 10%. Foi feita a otimização de alguns parâmetros de análise, permitindo melhor desempenho desses métodos de análise explorados / In the present work is explored the performance of the FoCal, a forward electromagnetic calorimeter, with high granularity, proposed as an upgrade for the ALICE experiment, in LHC. The main goal of the detector is to be able to identify direct photons in the pseudo-rapidity region 2.5 < < 4.5. This forward region is dominated by decay photons, mainly photons from neutron pion decay, so an efficient mesurement of direct photons is directly associated to the efficiency in identify photons from neutron pion decay. To separate direct photons from neutron piondecay photons, it is explored three different analysis methods, the invariant mass, shower shape and isolation, each one useful in a different energy range of the neutron pion. The invariant mass method allowed to identify photons from neutron pion with an efficiency around 95% in a single particle environment, for neutron pion with energy between 0 and 300 GeV. In a pp environment, this method showed an efficiency of 85%. The shower shape method was able to identify, by a given cut in the shower shape parameter Width1, direct photons with an efficiency of 90% and to reject 65% to 95% of the photons from neutron pion in the energy range of 300 GeV to 500 GeV, in a single particle environment. This efficiencies can be improved if there is aplied a cut that depends on the energy and the neutron pion rejectioncan also be improved if the more assimetric decays can be better reconstructed by the detector in the future. The isolation method is aplied to a pp and PbPb environments, and it is explored the best value of isolation radius Riso to be used in each environment. By this method, it can be reached high efficiencies in detecting direct photons, but the method is limited by the high background of decay photons, and the purity of the cuts is not better than about 10%. It is showed that a trigger in 40 GeV can improve the purity from 0.01% to about 10%. It was made an optimization of some of the used analysis parameters, leading to an improvement of the explored analysis methods.

En aquesta tesi es descriu l'electrònica i la gestió de la placa de control de l'SPD. SPD són les sigles corresponents a Scintillator Pad Detector, part del calorímetre d'LHCb de l'accelerador LHC.L'LHC és un accelerador orientat a estudiar els constituents de la matèria on LHCb n'és un dels detectors. El calorímetre és aquella part del detector destinada a mesurar l'energia de les partícules que el travessen. En el nostre cas l'SPD discrimina entre partícules carregades i no carregades contribuint així en les decisions del calorímetre.En l'electrònica de l'SPD trobareu diferenciades dues parts: l'electrònica en contacte directe amb el subdetector (Very Front End, VFE) i l'electrònica de gestió de l'SPD (la Control Board, CB). L'objectiu d'aquesta tesi és la descripció d'aquesta darrera així com la integració de l'SPD en el sistema de control del calorímetre. El VFE realitza un primer processat de les dades del detector determinant un nivell digital el qual indica si s'ha rebut una partícula carregada o no. La CB és l'encarregada en canvi de la monitorització i el control del sistema SPD: és capaç d'enviar dades de configuració als VFE i a la vegada en monitoritza el correcte funcionament.Veureu que el document es troba organitzat en 5 parts. A la primera part trobareu descrites les característiques principals del calorímetre, les seves funcions i la seva estructura. La part segona, tercera i quarta són dedicades integrament a la CB: a la part 2 tenim descrit el hardware, a la part 3 el sistema de control i a la quarta part hi trobarem comentats els diferents testos i proves realitzades tan sobre el hardware com amb el sistema de control. Finalment a la cinquena part hi trobarem resumits els objectius aconseguits amb el nostre disseny i les aportacions d'aquest en la globalitat de l'experiment. / En esta tesis se describe la electrónica y la gestión de la placa de control del SPD. SPD son las siglas correspondientes a Scintillator Pad Detector, parte del calorímetro de LHCb del acelerador LHC.LHC es un acelerador orientado al estudio de los constituyentes de la materia donde LHCb es uno de los detectores. El calorímetro es aquella parte del detector destinada a medir la energía de las partículas que lo traviesan. En nuestro caso el SPD discrimina entre partículas cargadas y neutras contribuyendo así a las decisiones del calorímetro.En la electrónica del SPD encontraréis diferenciadas dos partes: la electrónica en contacto directo con el detector (Very Front End, VFE) y la electrónica de gestión del SPD (la Control Board, CB). El objetivo de esta tesis es precisamente la descripción de esta última parte así como la integración del SPD en el sistema de control del calorímetro.El VFE realiza un primer procesado de los datos del detector determinando un nivel digital el cual indica si la partícula detectada está cargada o no. La CB es en cambio la encargada de la monitorización y el control del sistema SPD: es capaz de enviar datos de configuración a los VFE y a la vez monitorizar su correcto funcionamiento.Veréis que el documento se encuentra organizado en 5 partes. En la primera parte encontraréis descritas las características principales del calorímetro, sus funciones y su estructura. La segunda parte, la tercera y la cuarta están plenamente dedicadas a la CB: en la parte 2 tenemos descrito el hardware, en la parte 3 el sistema de control y en la cuarta encontraremos los diferentes tests y pruebas realizadas sobre el hardware y el sistema de control. Finalmente en la quinta parte tenemos resumidos los objetivos conseguidos con nuestro diseño y las aportaciones de este en la globalidad del experimento. / In this thesis you will have described the electronics and management of the SPD. SPD stands for Scintillator Pad Detector which is part of the LHCb calorimeter of the LHC accelerator.LHC is an accelerator oriented to study the matter constitution and LHCb is one of the detectors designed for this challenge. The LHCb part oriented to measure the particles energy is the calorimeter. The SPD is designed to discriminate between charged and neutral particles contributing in the calorimeter decisions.In the SPD electronics description we can distinguish between to parts: the electronics in contact with the subdetector (Very Front End, VFE) and the electronics in charge of the SPD management (the Control Board, CB). The goal of this thesis is the description of the last and also the integration of the SPD with the calorimeter control system.The VFE captures the data from the detector and makes a first digital decision depending on if the particle detected is charged or not. The CB is in charge of the monitoring and control of the SPD system: is able to send configuration data to the VFE and also monitors parameters to assure a proper behaviour.You will see that the document is divided in 5 parts. In the first, you will find described the calorimeter, its functionalities and its structure. Part 2, part 3 and part 4 are fully dedicated to the CB: in part 2 we will find the CB hardware, in part 3 the control system and finally in part 4 the different tests performed with the hardware and the control system. The document ends with part 5 where the main objectives of this work are summarized and also the contribution of the SPD design in the LHCb project.