Tendo em vista que as tomadas d´água são estruturas fundamentais na captação de água e os efeitos causados por vórtices são altamente prejudiciais a estas estruturas, realizou-se uma investigação sobre a influência dos parâmetros físicos no desempenho e consequentemente no dimensionamento de tomadas de água. Com a finalidade de compreender o fenômeno de formação de vórtices, foram coletados dados em um modelo experimental genérico montado no Laboratório de Obras Hidráulicas no IPH da UFRGS. Com a análise dos dados retirados do modelo foi possível identificar a influência de parâmetros físicos como:condições de aproximação do escoamento, vazão, reentrância da tomada (distância da tomada à parede) e níveis de submergênciana formação de vórtices.Nos ensaios para aquisição dos dados foram observados a frequência e intensidade dos vórtices formadosno modelo físico de uma tomada de águacom aproximação simétrica e reservatório de nível constante, variando o número de Froude do escoamento no conduto, o nível de submergência e a reentrância da tomada. Identificados os vórtices, foram propostos limites para as zonas de intensidade, onde definiu-se as faixas de aumento de intensidade dos vórtices, desde vórtices fracos até os vórtices fortes, ou seja,com arraste de ar para o interior da tubulação. Os resultados indicaram que qualquer alteração nos parâmetros pesquisados como o aumento da vazão de descarga (aumento do número de Froude), o aumento da reentrância da tomada e a redução da submergência são fatores que colaboram para a formação de vórtices com arraste de ar. / Considering that intakes are key structures in the uptake of water and the effects caused by vortices are highly prejudicial to these structures, an investigation was conducted about the influence of the physical parameters in the performance and consequently in the design of water intakes. In order to study the vortex formation, data were collected from a generic experimental model located at Laboratório de Obras Hidráulicas - LOH / IPH UFRGS. The parameters studied were: approaching conditions, discharge, distance from the intake to the reservoir wall and submergence levels. By analyzing the model data, it was possible to identify zones where the intensity of the vortices increase ranges. The results indicated that any change in these parameters investigated likedischarge increase (Froude numberincrease), distance from outlet increase and submergence reduces are factors that contribute to the formation of vortex with air entrainment.

Tendo em vista que as tomadas d´água são estruturas fundamentais na captação de água e os efeitos causados por vórtices são altamente prejudiciais a estas estruturas, realizou-se uma investigação sobre a influência dos parâmetros físicos no desempenho e consequentemente no dimensionamento de tomadas de água. Com a finalidade de compreender o fenômeno de formação de vórtices, foram coletados dados em um modelo experimental genérico montado no Laboratório de Obras Hidráulicas no IPH da UFRGS. Com a análise dos dados retirados do modelo foi possível identificar a influência de parâmetros físicos como:condições de aproximação do escoamento, vazão, reentrância da tomada (distância da tomada à parede) e níveis de submergênciana formação de vórtices.Nos ensaios para aquisição dos dados foram observados a frequência e intensidade dos vórtices formadosno modelo físico de uma tomada de águacom aproximação simétrica e reservatório de nível constante, variando o número de Froude do escoamento no conduto, o nível de submergência e a reentrância da tomada. Identificados os vórtices, foram propostos limites para as zonas de intensidade, onde definiu-se as faixas de aumento de intensidade dos vórtices, desde vórtices fracos até os vórtices fortes, ou seja,com arraste de ar para o interior da tubulação. Os resultados indicaram que qualquer alteração nos parâmetros pesquisados como o aumento da vazão de descarga (aumento do número de Froude), o aumento da reentrância da tomada e a redução da submergência são fatores que colaboram para a formação de vórtices com arraste de ar. / Considering that intakes are key structures in the uptake of water and the effects caused by vortices are highly prejudicial to these structures, an investigation was conducted about the influence of the physical parameters in the performance and consequently in the design of water intakes. In order to study the vortex formation, data were collected from a generic experimental model located at Laboratório de Obras Hidráulicas - LOH / IPH UFRGS. The parameters studied were: approaching conditions, discharge, distance from the intake to the reservoir wall and submergence levels. By analyzing the model data, it was possible to identify zones where the intensity of the vortices increase ranges. The results indicated that any change in these parameters investigated likedischarge increase (Froude numberincrease), distance from outlet increase and submergence reduces are factors that contribute to the formation of vortex with air entrainment.

Tendo em vista que as tomadas d´água são estruturas fundamentais na captação de água e os efeitos causados por vórtices são altamente prejudiciais a estas estruturas, realizou-se uma investigação sobre a influência dos parâmetros físicos no desempenho e consequentemente no dimensionamento de tomadas de água. Com a finalidade de compreender o fenômeno de formação de vórtices, foram coletados dados em um modelo experimental genérico montado no Laboratório de Obras Hidráulicas no IPH da UFRGS. Com a análise dos dados retirados do modelo foi possível identificar a influência de parâmetros físicos como:condições de aproximação do escoamento, vazão, reentrância da tomada (distância da tomada à parede) e níveis de submergênciana formação de vórtices.Nos ensaios para aquisição dos dados foram observados a frequência e intensidade dos vórtices formadosno modelo físico de uma tomada de águacom aproximação simétrica e reservatório de nível constante, variando o número de Froude do escoamento no conduto, o nível de submergência e a reentrância da tomada. Identificados os vórtices, foram propostos limites para as zonas de intensidade, onde definiu-se as faixas de aumento de intensidade dos vórtices, desde vórtices fracos até os vórtices fortes, ou seja,com arraste de ar para o interior da tubulação. Os resultados indicaram que qualquer alteração nos parâmetros pesquisados como o aumento da vazão de descarga (aumento do número de Froude), o aumento da reentrância da tomada e a redução da submergência são fatores que colaboram para a formação de vórtices com arraste de ar. / Considering that intakes are key structures in the uptake of water and the effects caused by vortices are highly prejudicial to these structures, an investigation was conducted about the influence of the physical parameters in the performance and consequently in the design of water intakes. In order to study the vortex formation, data were collected from a generic experimental model located at Laboratório de Obras Hidráulicas - LOH / IPH UFRGS. The parameters studied were: approaching conditions, discharge, distance from the intake to the reservoir wall and submergence levels. By analyzing the model data, it was possible to identify zones where the intensity of the vortices increase ranges. The results indicated that any change in these parameters investigated likedischarge increase (Froude numberincrease), distance from outlet increase and submergence reduces are factors that contribute to the formation of vortex with air entrainment.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-25T23:09:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 299088.pdf: 2047719 bytes, checksum: 24983f5b1f49938e03f3cf33d36becdb (MD5) / O presente trabalho visa estudar os aspectos fundamentais da aplicação de uma placa refrigerada, fixa na saída das bocas das torres de resfriamento empregadas em plantas industriais, para desumidificação do ar. Ar umedecido é subproduto resultante do resfriamento da água empregada nos processos industriais. A condensação de vapor de água na presença de gases não condensáveis é investigada para superfícies sujeitas a fluxos ascendentes em escoamento livre, em contra corrente ao escoamento do filme condensado. Os comportamentos das taxas de transferência de calor e taxas de condensação obtidas experimentalmente são analisados em função das variáveis: concentração de gases não condensáveis para a mistura a ser condensada, temperatura de parede, ângulo de inclinação da superfície condensadora, material e geometria da placa condensadora. Os resultados experimentais obtidos foram comparados com o modelo matemático de Nusselt, para condensação de vapor puro, e com o modelo de Rose, para condensação de vapor na presença de gases não condensáveis. Os resultados mostram que as condições físicas do escoamento exercem influência dominante na taxa de transferência de calor, tanto na situação de vapor puro quanto na presença de gases não condensáveis. Neste caso, para uma dada condição de mistura, a diferença na transferência de calor entre o caso com vapor puro e com gases não condensáveis foi de 15%, enquanto para a situação de mistura estagnada seria de 50% / This work aims the study of fundamental aspects of the application of cooling surfaces in the outlet air humid stream of cooling towers, with the purpose to remove moisture. Vapor was released to the air during the cooling of industrial hot water. The condensation of water vapor in the presence of noncondensable gases is studied for cooling surfaces facing downward under free vertical flow in counter current with the condensation film. The behavior of the heat transfer rates experimentally obtained are analyzed from the point of view of the parameters: noncondensable gas concentration, surface temperature and inclination, material and geometry of the surface. The results were compared with the Nusselt mathematical model, for pure vapor condensation, and with Rose model for condensation in the presence of noncondensable gases. The results showed that the physical characteristics of the flow exert dominant influence in the heat transfer rates both in the pure vapor and in the presence of noncondensable gases. In this case, for the same condition, the difference in the heat transfer between the pure vapor case and with the presence of noncondensable case were around 15% while in stagnant mixture condition would be around 50%.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-24T01:22:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 249499.pdf: 7065550 bytes, checksum: fbcbb9306515a19de29d54d9ec352a25 (MD5)

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-26T10:26:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 310137.pdf: 20958033 bytes, checksum: cfc7bda6b292668cc3bf64c18ed83427 (MD5) / O fenômeno do aquecimento global tem incentivado as pesquisas em sistemas eficientes e que não agridam o meio ambiente, com intuito de reduzir substancialmente as emissões de gases que contribuem ao efeito estufa. Devido ao potencial impacto na atmosfera dos fluidos refrigerantes sintéticos, comumente utilizados nos sistemas de refrigeração e ar condicionado, os refrigerantes denominados de naturais têm ganhado espaço, principalmente devido a sua estabilidade e abundância. Os sistemas de refrigeração por ejetor datam de 1901. Entretanto, sua aplicação tem sido reduzida devido à robustez dos equipamentos e sua baixa eficiência. Nos últimos anos, contudo, tem-se constatado uma grande quantidade de pesquisas que visam a utilização de sistemas de ejetor combinados a sistemas solares. Entretanto, os modelos de cálculo orientados para o projeto e otimização de ejetores sobretudo para condição de gás real ainda apresentam deficiências. Os modelos existentes para predição do desempenho de ejetores não podem ser aplicados para avaliar ejetores operados com refrigerantes naturais, tais como água e CO2, devido ao desenvolvimento de um escoamento bifásico no interior do ejetor. Por conseguinte, propõe-se nesta tese um novo modelo termodinâmico para análise de ejetores de vapor, considerando a equação de estado do gás real e a condição de escoamento bifásico. Nesse contexto, propõe-se a utilização de um modelo de relaxação para o cálculo da velocidade do som em meios bifásicos. O modelo proposto apresenta uma nova abordagem para a modelagem da interação entre os escoamentos primário e secundário na câmara de sucção onde não ocorre mistura dos escoamentos, mas se considera a transferência de energia decorrente dos choques desenvolvidos nesta seção. Os resultados obtidos do modelo apresentam boa aderência aos dados experimentais disponíveis nas referências técnicas afins, para os fluidos de trabalho HCFC141b, vapor d'água e CO2. O modelo unidimensional foi verificado através de simulações em CFD, empregando as equações de estado de gás real. Os resultados das simulações corroboram as hipóteses adotadas no modelo unidimensional e fornecem uma base para a análise detalhada do escoamento em ejetores. O modelo apresentado no presente trabalho é aqui utilizado na análise exergética de dois ciclos inovadores, um de refrigeração por ejetor de configuração em cascata e outro de geração combinada de potência e refrigeração. / Global warming has encouraged the scientific community to carry out research on energy effcient and environmentally friendly systems, in order to substantially reduce the greenhouse gases emissions. Considering the impact of the refrigerants commonly used by refrigeration and air conditioning systems on the atmosphere, the so-called natural refrigerants have gain more attention, mainly due to their stability and low cost. The ejector refrigeration system dates from 1901. Nevertheless, its application has been reduced due to the robustness of the equipment involved and low effciency. Notwithstanding, in the last years a rapid growth in the researches concerning these systems has been observed, especially, systems combining ejector refrigeration with low temperature solar collectors. Meanwhile, the mathematical modeling of vapor ejector still needs improvements especially for real gases. The existing models for performance prediction of the ejectors cannot be applied to evaluate ejectors operated with natural refrigerants, as Water and Carbon Dioxide. Therefore, the present Thesis proposes a new thermodynamic model to analyze vapor ejectors, which considers a real gas equation of state and two-phase flow condition. In this context, the utilization of a relaxation model has been proposed to calculate the speed of sound in the two-phase flow. The proposed model represents a new approach, which includes modeling the interaction of the two flows inside the suction chamber. In this section, the streams do not mix; however, energy is transferred between the flows due to the oblique shocks commonly developed in the chamber. The results show good agreement with the experimental data available in the literature for the working fluids HCFC141b,Water and Carbon Dioxide The One-Dimensional model was compared to CFD simulations, using real gas equations of state. The results of these simulations corroborate the hypotheses established in the One-Dimensional model and provide the base for a detailed analysis of the flow inside of the ejector. The model presented herein is used to develop an exergetic analysis of to novel cycles: the cascade ejector refrigeration cycle and a power and refrigeration cogeneration cycle.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:30:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 323974.pdf: 2504704 bytes, checksum: 00678f9f1aef9a5e9791d4fd1bef7677 (MD5) Previous issue date: 2013 / The steam gasification of Brazilian coal chars, subbituminous and bituminous, were investigated using a thermobalance in a temperature range of 1073-1173 K and pressure range of 1-20 bar. The operating variables used were in agreement with differential reactor and free diffusion limitations. The coal char samples were characterized, and the effects of temperature, total system pressure, parcial pressure and hidrogen on the kinetics of steam gasification were determined. The non-reactive core model was the one that best described the gasification reactions, at conditions studied, for conversions between 5-80%. For these coals and temperature range studied between 800 and 900 ° C, 1 bar, the activation energies were found to be 119.2 kJ?mol-1 and 170 kJ?mol-1 and pre-exponential factor were determined to be 4,10?105 e 4,55?103 min-1, respectively. Based on these parameters was determined the coal reactivity: CMRS-02 > CMSC-04 > CMSC-02 > CMSC-01. The higher reactivity for coal CMRS-02 was ascribed to the coal rank and vitrinite content. Regarding the effect of temperature, total pressure of the system and parcial pressure of steam on the reaction rate, the results showed that these effects were higher for bituminous coals, as the rank coal has more influence on the rate of reaction. The presence of hidrogen strongly inhibits the char-steam gasification reactions. The gases formed were H2, CO2and CO and the molar ratio H2/CO between 1,5 and 2 indicates that the syngas produced is promising for Fischer-Tropsch synthesis.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação. / Made available in DSpace on 2012-10-20T18:54:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 203128.pdf: 2148835 bytes, checksum: 5a0bfe182903c41e2925c2bfbcd48b24 (MD5) / A criação de uma Biblioteca Digital geralmente envolve o tratamento de direitos autorais das obras disponibilizadas. O Gerenciamento de Direitos Autorais (Digital Rights Management - DRM) consiste na definição das tecnologias de computação que podem ser utilizadas, conjuntamente, visando proporcionar a proteção das obras armazenadas em repositórios de dados. Esta proteção envolve desde o modo de acesso ao repositório de Dados, até o momento em que o usuário recebe o conteúdo solicitado (visualização, impressão ou cópia). Além de proteger os direitos autorais dos documentos, é possível definir um DRM para controlar o acesso às obras, estabelecendo restrições e permissões para o acesso ao conteúdo e inserindo informações sobre copyright nos objetos digitais. Esta dissertação propõe uma arquitetura para Gerenciamento de Direitos Autorais na Arquitetura Biblioteca Digital Multimídia (BDMm) proposta por PISTORI (2000). Esta extensão enfatiza a proteção dos direitos autorais e a definição de políticas para restrição de cópias não autorizadas na biblioteca BDMm.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T04:04:16Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Este trabalho apresenta um novo metodo de sistema de marca d´agua digital para imagens, denominado m´etodo posicional. Nessa abordagem, a informaçao a ser transmitida é dada pela posiçao da marca d´agua, e nao exclusivamente pelo seu conteudo, como ocorre em sistemas usuais. Considerando uma imagem digital de tamanho M × N, existe um numero muito grande de alternativas (em termos de posicionamento) de como inserir sobre essa imagem um dado numero de blocos de marcas d´agua de dimensoes wh × ww, onde wh · ww M · N. Para cada uma dessas alternativas, fazendo uso de um esquema de codificaçao apropriado, pode ser atribuida uma sequencia de bits S. Assim, blocos de marca d´agua sao adicionados a uma imagem, e suas posiçoes correspondem `a informaçao a ser inserida. Resultados experimentais ilustram que a principal vantagem da proposta é a alta transparencia perceptual, pois apenas uma pequena parte da imagem é modificada. Equações para a capacidade do método sao deduzidas em funçao das dimensoes da imagem e da marca d´agua. Sao também apresentados aspectos de uma inserçao informada aplicada ao m´etodo, onde consideram-se características da imagem antes da inserçao final. O objetivo do trabalho é apresentar um sistema de marca d´agua que, sob determinadas circunstancias, seja útil e mais eficiente que outros métodos tradicionais.

Esta tese desenvolveu uma metodologia para auxiliar a elaboração da proposta de enquadramento e o estabelecimento das metas para efetivação do enquadramento dos corpos hídricos. Foram inseridos novos critérios de análise direcionados para o processo de gestão, sendo eles: a probabilidade de ocorrência da qualidade da água e o custo das medidas de despoluição necessárias para aumentar o atendimento ao enquadramento proposto. A utilização da probabilidade de ocorrência apresenta vantagens para a gestão da qualidade da água, sendo útil para os instrumentos de controle da poluição através da verificação da freqüência de violação da qualidade da água e da amplitude do risco de violação em função do acréscimo de carga poluente lançada no corpo hídrico. A probabilidade da qualidade da água, da forma como está sendo calculada neste estudo, representa papel integrador entre o processo de gestão ambiental e de recursos hídricos, o qual fornece diretrizes para o processo de planejamento, fiscalização e monitoramento dos órgãos licenciadores, formulação de critérios de penalidades. Tendo-se em vista a efetivação da proposta de enquadramento foram desenvolvidas funções de custo para as medidas de despoluição hídrica de controle de carga poluidora doméstica e difusa, as quais possibilitaram a definição de diferentes estratégias para obtenção da qualidade da água desejada. O modelo desenvolvido incluiu integradamente a quantidade e a qualidade da água, os usos prioritários, a simulação da qualidade da água e o estabelecimento de alternativas de despoluição hídrica, permitindo a realização de inúmeras combinações de cenários de remoção de carga e estratégias de metas progressivas para o estabelecimento da meta final. Estes critérios, até então, não haviam sido inseridos integradamente em uma plataforma computacional. A Bacia Hidrográfica do Alto Iguaçu, localizada na Região Metropolitana de Curitiba PR, foi escolhida para avaliar a potencialidade de utilização do modelo. Esta aplicação indicou a necessidade de análise conjunta entre os critérios relacionados no processo de gestão de recursos hídricos, onde a escolha de um sistema de tratamento indevido pode não levar a obtenção dos resultados desejados no que diz respeito à qualidade da água. A contribuição do modelo desenvolvido está na automatização e na criação de rotinas de cálculo dos critérios estabelecidos para análise da proposta de enquadramento dos corpos hídricos com metas progressivas. A inserção destes critérios em uma plataforma computacional única traz agilidade para o sistema de gestão da qualidade da água e contribui para efetivação da gestão de recursos hídricos no Brasil. / This study developed a mathematical model to support the proposal of the water bodies classification and the setting of goals for its implementation. New analysis criteria, directly related to the water management process, were included in the model. These criteria are the occurrence probability of certain water quality standards and the associated cost to attain these water quality standards, according to the established water uses. The use of the occurrence probability of water quality standards produces benefits for the water resources management process because it support the pollution control instruments through the verification of the frequency of water quality standards violations, as well as the violation risk level, according to the increase of pollution load discharged into a water body. The occurrence probability of water quality standards integrates the environmental management process with the water resources management process, which provides guidelines for planning, inspection, monitoring and penalty formulation. In view of the implementation of water bodies classification, this study developed several cost functions for the measures of water pollution control, as point and non-point load. It allows the definition of different strategies in order to attain the intended water quality standard. The model combined, in the analysis, the water quantity and quality values, the priority uses, the water quality simulation and the definition of pollution load treatment alternatives. This combination allows the evaluation of several load removal scenarios and different strategies for progressive goals to reach water quality standards. These set of criteria had never been jointly analyzed in a computational model. In order to demonstrate the usefulness of the model, the proposed methodology was applied at Alto Iguaçu watershed, located at the Metropolitan Region of Curitiba, PR. The results of this case study indicated the importance of combining the related criteria in the water resources planning and management system, mainly because the adopted measures may often not attain satisfactory results in terms of the intended water quality standard. The contribution of the proposed model is the definition and automation of a routine calculation that reflect the established criteria for the analysis of progressive goals for water bodies classification. The incorporation of such criteria into a single computational model results in more efficiency for the water quality management system and support the implementation of the water resources planning and management system in Brazil.