Os conceitos de competência do escoamento e de capacidade de transporte foram desenvolvidos para escoamentos fluviais e acabam sendo transferidos para a modelagem de correntes de turbidez. No entanto, não é claro até que ponto o estabelecimento de analogias entre o ambiente fluvial e as correntes de turbidez pode ser realizado. Nesse contexto, o principal objetivo deste trabalho foi avaliar os conceitos de competência e de capacidade nas correntes de turbidez. O estudo foi desenvolvido experimentalmente, em um canal de inclinação variável de 4 m de comprimento, 40 cm de altura e 12 cm de largura. Um leito móvel foi construído em um trecho intermediário do canal utilizando sedimento - carvão mineral (ρ = 1405 kgm³) - com tamanho areia média. No total, 30 simulações de correntes de turbidez contínuas foram realizadas, utilizando o mesmo sedimento, porém com tamanho areia muito fina. Foram simuladas três declividades diferentes (6%, 0,3% e 0,015%), vazões de injeção entre 15 e 25 lmin, concentrações iniciais variando entre 0,03% e 5,5% e a duração dos ensaios ficou compreendida entre 3 e 30 min. O levantamento do perfil longitudinal do leito móvel, antes e após o ensaio, foi realizado e todo o sedimento foi coletado. Três quantidades distintas de sedimento foram quantificadas: a quantidade depositada antes do leito móvel, a quantidade depositada no leito móvel e a quantidade depositada depois do leito móvel. O cálculo da eficiência de transporte das correntes de turbidez no trecho do leito móvel, bem como das suas descargas sólidas, foi realizado. Também foram realizadas análises granulométricas do sedimento depositado antes e após do leito móvel. Por fim, parâmetros do fluxo foram obtidos (altura e velocidade) através de análises visuais e números adimensionais clássicos do transporte sólido em canais abertos foram avaliados. A partir da interpretação dos dados, conclui-se que os conceitos de competência do escoamento e de capacidade de transporte não foram capazes de refletir o diâmetro característico do sedimento transportado pelas correntes simuladas e a capacidade máxima de transporte desses fluxos, como normalmente ocorre em escoamentos fluviais. A relação entre a eficiência de transporte desses fluxos e a descarga sólida dos mesmos indicou que a partir de uma região a eficiência tornou-se invariante. Essa relação possui curvas com tendência logarítmica e as suas assíntotas ocorreram em valores de eficiência da ordem de 50% (inclinação de 6%) e de 40% (inclinações de 0,3% e 0,015%). A relação entre o diâmetro característico do sedimento depositado depois do leito e antes do leito indicou uma diminuição de cerca de 18% no tamanho dos grãos depositados a jusante. / The modeling of turbidity currents uses the concepts of competence and flow capacity that have been developed based on river hydraulics. However, the analogies between the fluvial environment and turbidity currents are not very clear. The main purpose of this study was to evaluate the competence and flow capacity of turbidity currents. The study was performed using an experimental channel 4 m long, 40 cm high, and 12 cm wide with variable slope. A mobile bed of medium sand-size - mineral coal (ρ=1405 kgm³) - was constructed in an intermediate area of the channel. In total, 30 simulations of continuous turbidity currents were performed and the sediment used in the turbidity currents was very fine sand-size mineral coal. The simulations were accomplished considering three different channel slopes (6%, 0.3% e 0.015%); injection discharge varied between 15 and 25 l/min, and initial volumetric concentrations varied between 0.03% and 5.5%. The simulations lasted between 3 and 30 minutes. The longitudinal profile of the mobile bed was analyzed before and after each simulation, and all the sediment was collected at the end. Three different amounts of sediment were quantified: the amount of sediment deposited before, on, and after the mobile bed. Based on this data, both the transport efficiency and solid discharge of the turbidity current on the mobile bed were determined. Particle-size distribution of the deposited sediment before and after the mobile bed was also carried out. Finally, flow parameters were obtained (high and velocity) considering visual evaluation and the classical dimensional numbers in sediment transport in open channel flows were analyzed. The data interpretation revealed that the competence and flow capacity parameters were not able to reflect the grain diameter transported by the simulated currents and a maximum flow capacity of these flows, as usually is observed in fluvial flows. The relation between the transport efficiency and solid discharge of these flows demonstrated that after a certain point, the efficiency became constant. This relation resulted in log trend curves with asymptotes located at efficiency values of approximately 50% (6% slope) and 40% (0.3% and 0.015% slopes). The characteristic diameter of the sediment deposited after the mobile bed presented a reduction of 18% when compared to the sediment deposited before the mobile bed.

Wheel loaders are under the influence of low frequency vibrations that may be harmful for the health of the operator, and for the productivity of the machine. The strong vibrations can significantly impact the operation of the machine since they are not equipped with wheel suspension systems and due to their work environment in rough terrains with uneven surfaces. The risk of spilling or dropping the load is also increased and they can introduce higher mechanical stress that can wear out parts faster. The focus of this thesis work is to develop an approach for damping these vibrations dynamically by improving the functionality of the electrohydraulic system in Volvo's prototype wheel loader LX1. The dynamic damping system controls the cylinder of the lift framework to make it behave as a damper. The system utilizes the lift cylinder pressure and piston position as feedback to adjust the oil flow in the cylinder using the proposed control system. Results indicate that the proposed technique is capable of attenuation that is comparable with the existing boom suspension system based on accumulators through simulations and experimental tests.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:51:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:01:45Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:43:02Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:08:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 06171.pdf: 4113918 bytes, checksum: f80c43f20a8b10129dced614d40007ba (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:49:02Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:09:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 09668.pdf: 6341914 bytes, checksum: 8514c212809df88b758a80f7ad2d2fd8 (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Submitted by Maria Eneide de Souza Araujo (mearaujo@ipen.br) on 2015-02-20T18:59:28Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2015-02-20T18:59:28Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:59:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2211091 bytes, checksum: a9fb48cc1e0172afdcc7b126c8668952 (MD5) Previous issue date: 2012-10-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This paper presents the development of a fuzzy system, in LabviewTM environment for the pressure control of distribution of water through two sets of motor-driven pump drives. The drive motor-pump sets is accomplished with three-phase induction motors with variable speed in order to save electricity and water. For this we developed an experimental bench instrumentalized emulating a real supply system. The proposed system consists of motor-pump assemblies in parallel due to varying flow demand required. These two charging system to generate a large number of possibilities mode associations of the motor-pump assemblies with different rotational speeds. The Fuzzy controller identifies the best option for the energy consumption and system performance and makes the decision alluding to the state of the engines (on, off or partial rotation speed). This entire process is performed under the condition of meeting the demand flow system, and maintain constant pressure at a predetermined value. To validate the controller were performed several tests that proved the efficiency of the control system and its influence on the consumption of electricity and water. It can be concluded that the performance of the fuzzy system has proved satisfactory, and can be deployed with relative ease other water distribution systems with similar characteristics. The results brought, besides the reduction of energy consumption, conservation of pressure at constant levels, increasing the degree of system reliability and the probable reduction of maintenance costs. / Neste trabalho apresenta-se o desenvolvimento de um sistema Fuzzy, em ambiente LabviewTM, para o controle de pressão de redes de distribuição de água, por meio de dois conjuntos motor-bomba acionados por conversores de frequência. O acionamento dos conjuntos motor-bomba é realizado com motores de indução trifásico com velocidade de rotação variável visando a economia de energia elétrica e água. Para isso foi desenvolvido uma bancada experimental instrumentalizada emulando um sistema de abastecimento real. O sistema proposto é constituído de conjuntos motor-bomba em paralelo, devido à variação de demanda de vazão requerida. Essas duas imposições geram ao sistema um grande número de possibilidades do modo de associações dos conjuntos motor-bomba, com velocidades de rotação diferentes. O controlador Fuzzy identifica a melhor opção, referente ao consumo energético e rendimento do sistema e toma a decisão alusiva ao estado dos motores (ligado, desligado ou com velocidade de rotação parcial). Todo esse processo é realizado na condição de atender a demanda de vazão do sistema, além de manter a pressão constante em um valor pré-determinado. Para validação do controlador foram realizados diversos testes que comprovaram a eficiência do sistema de controle e a influência desse no consumo de energia elétrica e água. Pode-se concluir que o desempenho do sistema Fuzzy se mostrou satisfatório, podendo ser implantado com relativa facilidade em outros sistemas de distribuição de água com características similares. Os resultados trouxeram, além da redução do consumo energético, a conservação da pressão em níveis constantes, o aumento do grau de confiabilidade do sistema e a provável redução dos custos com manutenção.

Esta tese teve como objetivo o desenvolvimento de um Laboratório Virtual de Aprendizagem (LVA) - Hidrolândia e a avaliação do seu impacto em termos de aprendizagem, aplicado em disciplinas de mecânica dos fluidos e hidráulica, na graduação de cursos de Engenharia, no Instituto de Pesquisas Hidráulicas – IPH, da Universidade Federal do Rio Grande do Sul - UFRGS, onde existe laboratório experimental em escala em hidráulica. A pesquisa foi realizada através do uso do LVA, especialmente desenvolvido para as disciplinas de graduação em cursos de Engenharia. Um total de 414 alunos, pertencentes a três cursos de Engenharia, participaram da pesquisa, sendo esta desenvolvida no período de 2012/2 a 2015/1. O Hidrolândia permite a simulação de vários processos referentes a três práticas laboratoriais da disciplina: velocidade em canal, aferição de Venturi e esvaziamento de reservatório. A estrutura do LVA e a abordagem pedagógica adotada permitiram a interação dos alunos com diversos componentes do ensaio, alterando fatores e variáveis do laboratório virtual, viabilizando a repetição do experimento com novos parâmetros e a análise dos resultados imediatamente. Após o uso do LVA, os alunos responderam a um questionário, o qual permitiu uma avaliação qualitativa do uso do referido recurso tecnológico virtual, além de uma avaliação teórica de conhecimentos. Duas turmas foram mantidas como controle, não tendo realizado o LVA; porém, tendo realizado o teste teórico para posterior análise em relação aos alunos que realizaram o LVA. A base teórica que dá alicerce para este trabalho é a da aprendizagem significativa (meaningful learning), dentro de uma perspectiva construtivista, abordagem proposta principalmente por David Jonassen. A análise dos resultados estatísticos mostrou que houve uma grande aceitação do uso do LVA, manifestado pelos alunos no questionário de avaliação e um significativo ganho no processo de aprendizagem, na comparação das notas finais e dos testes de conhecimento. A nota média no teste de conhecimentos dos alunos que utilizaram o LVA foi significativamente superior aos que não o utilizaram. Foi estatisticamente comprovado que o perfil de conceitos dos alunos que utilizaram o laboratório virtual é diferente do perfil dos que não o utilizaram e, em função dos percentuais maiores em conceitos "A" e "B", a diferença é no sentido de aumentar o desempenho daqueles que o utilizaram. Assim sendo, a principal contribuição desta tese é o desenvolvimento do LVA Hidrolândia e uma metodologia para sua utilização que, comprovadamente, geram maiores ganhos de aprendizagem na área de mecânica dos fluidos e hidráulica, o desenvolvimento das simplificações das equações da mecânica dos fluidos, gerando os algoritmos utilizados nas simulações do LVA, o desenvolvimento do mundo virtual do laboratório físico real no IPH, bem como sua implementação em Action Script, que pode servir de referência para implementação de outros mundos virtuais; portanto, cumprindo com os objetivos propostos. / This thesis aimed to the development of a Virtual Learning Lab (AVL) - Hidrolândia, and the evaluation of its impact in terms of learning, applied in mechanical of fluids and hydraulics disciplines, in undergraduate engineering courses at the Hydraulic Research Institute - IPH, in at Federal University of Rio Grande do Sul - UFRGS, where there is experimental and real laboratory in hydraulics. The survey was conducted through the use of LVA specially developed for undergraduate courses in Engineering courses. A total of 414 students from three engineering courses, participated in the survey, which was carried out from 2012/2 to 2015/1. The Hidrolândia allows the simulation of various processes relating to three laboratory discipline practices: channel speed, Venturi gauging and tank emptying. The structure of the LVA and the pedagogical approach adopted allowed the interaction of students with various components of the test by changing factors and variables of virtual lab, making possible to repeat the experiment with new parameters and analyzing the results immediately. After using the LVA, the students answered a questionnaire, which allowed a qualitative evaluation of the use of that virtual technological resource, as well as a theoretical evaluation of knowledge. Two groups were kept as a control and had not made the LVA, but having done the theoretical test for further analysis regarding students who performed the LVA. The theoretical basis that gives foundation for this work is the significant learning (meaningful learning) within a constructivist perspective, approach proposed mainly by David Jonassen. The analysis of the statistical results showed that there was wide acceptance of the use of LVA, shown by students in the assessment questionnaire and a significant gain in the learning process, the comparison of endnotes and knowledge tests. The average score in the test of knowledge of the students who used the LVAH was significantly higher than those who did not use. It has been statistically proven that the profile concepts of students who used the virtual lab was different from the profile of those who did not use and, due to higher percentages in concepts "A" and "B", with increased performance those who used it. Therefore, the main contribution of this thesis is the development of LVA Hidrolândia and a methodology for its use that was proven to generate greater learning gains in the mechanical area of fluids and hydraulics, the development of the simplifications of the fluid mechanics equations, generating the algorithms used in the LVA simulations, the development of the virtual world to the physical laboratory at IPH and its implementation in Action Script, which can serve as a reference for the implementation of other virtual worlds; thus complying with the proposed objectives.

Os conceitos de competência do escoamento e de capacidade de transporte foram desenvolvidos para escoamentos fluviais e acabam sendo transferidos para a modelagem de correntes de turbidez. No entanto, não é claro até que ponto o estabelecimento de analogias entre o ambiente fluvial e as correntes de turbidez pode ser realizado. Nesse contexto, o principal objetivo deste trabalho foi avaliar os conceitos de competência e de capacidade nas correntes de turbidez. O estudo foi desenvolvido experimentalmente, em um canal de inclinação variável de 4 m de comprimento, 40 cm de altura e 12 cm de largura. Um leito móvel foi construído em um trecho intermediário do canal utilizando sedimento - carvão mineral (ρ = 1405 kgm³) - com tamanho areia média. No total, 30 simulações de correntes de turbidez contínuas foram realizadas, utilizando o mesmo sedimento, porém com tamanho areia muito fina. Foram simuladas três declividades diferentes (6%, 0,3% e 0,015%), vazões de injeção entre 15 e 25 lmin, concentrações iniciais variando entre 0,03% e 5,5% e a duração dos ensaios ficou compreendida entre 3 e 30 min. O levantamento do perfil longitudinal do leito móvel, antes e após o ensaio, foi realizado e todo o sedimento foi coletado. Três quantidades distintas de sedimento foram quantificadas: a quantidade depositada antes do leito móvel, a quantidade depositada no leito móvel e a quantidade depositada depois do leito móvel. O cálculo da eficiência de transporte das correntes de turbidez no trecho do leito móvel, bem como das suas descargas sólidas, foi realizado. Também foram realizadas análises granulométricas do sedimento depositado antes e após do leito móvel. Por fim, parâmetros do fluxo foram obtidos (altura e velocidade) através de análises visuais e números adimensionais clássicos do transporte sólido em canais abertos foram avaliados. A partir da interpretação dos dados, conclui-se que os conceitos de competência do escoamento e de capacidade de transporte não foram capazes de refletir o diâmetro característico do sedimento transportado pelas correntes simuladas e a capacidade máxima de transporte desses fluxos, como normalmente ocorre em escoamentos fluviais. A relação entre a eficiência de transporte desses fluxos e a descarga sólida dos mesmos indicou que a partir de uma região a eficiência tornou-se invariante. Essa relação possui curvas com tendência logarítmica e as suas assíntotas ocorreram em valores de eficiência da ordem de 50% (inclinação de 6%) e de 40% (inclinações de 0,3% e 0,015%). A relação entre o diâmetro característico do sedimento depositado depois do leito e antes do leito indicou uma diminuição de cerca de 18% no tamanho dos grãos depositados a jusante. / The modeling of turbidity currents uses the concepts of competence and flow capacity that have been developed based on river hydraulics. However, the analogies between the fluvial environment and turbidity currents are not very clear. The main purpose of this study was to evaluate the competence and flow capacity of turbidity currents. The study was performed using an experimental channel 4 m long, 40 cm high, and 12 cm wide with variable slope. A mobile bed of medium sand-size - mineral coal (ρ=1405 kgm³) - was constructed in an intermediate area of the channel. In total, 30 simulations of continuous turbidity currents were performed and the sediment used in the turbidity currents was very fine sand-size mineral coal. The simulations were accomplished considering three different channel slopes (6%, 0.3% e 0.015%); injection discharge varied between 15 and 25 l/min, and initial volumetric concentrations varied between 0.03% and 5.5%. The simulations lasted between 3 and 30 minutes. The longitudinal profile of the mobile bed was analyzed before and after each simulation, and all the sediment was collected at the end. Three different amounts of sediment were quantified: the amount of sediment deposited before, on, and after the mobile bed. Based on this data, both the transport efficiency and solid discharge of the turbidity current on the mobile bed were determined. Particle-size distribution of the deposited sediment before and after the mobile bed was also carried out. Finally, flow parameters were obtained (high and velocity) considering visual evaluation and the classical dimensional numbers in sediment transport in open channel flows were analyzed. The data interpretation revealed that the competence and flow capacity parameters were not able to reflect the grain diameter transported by the simulated currents and a maximum flow capacity of these flows, as usually is observed in fluvial flows. The relation between the transport efficiency and solid discharge of these flows demonstrated that after a certain point, the efficiency became constant. This relation resulted in log trend curves with asymptotes located at efficiency values of approximately 50% (6% slope) and 40% (0.3% and 0.015% slopes). The characteristic diameter of the sediment deposited after the mobile bed presented a reduction of 18% when compared to the sediment deposited before the mobile bed.

Neste trabalho, propõe-se um estudo para verificação do impacto da redução na concentração de urânio nas placas laterais dos elementos combustíveis do reator IEA-R1, nas análises neutrônica e termo-hidráulica. Ao se desenvolver o referido trabalho, reproduziu-se estudo conduzido anteriormente pelo IPEN-CNEN/SP, simulando a queima de elementos combustíveis, cujas placas laterais apresentam densidade de urânio reduzida para 50, 60 e 70% em relação às demais placas do elemento combustível. Tal estudo inicia-se com a análise neutrônica, cujo primeiro passo é o cálculo das seções de choque dos materiais presentes no núcleo a partir de suas concentrações iniciais, com a utilização do código computacional HAMMER; o segundo passo é o cálculo dos fluxos de nêutrons dos grupos rápido e térmico e das densidades de potência nos elementos combustíveis estudados em modelagem do núcleo feita no código computacional CITATION, que utiliza os dados gerados pelo HAMMER. Terminada a análise neutrônica e definidos os elementos combustíveis mais críticos com maior densidade de potência, executa-se a análise termo-hidráulica, que utiliza o modelo termo-hidráulico MCTR-IEA-R1, o qual é baseado no pacote comercial EES. A densidade de potência gerada pelo CITATION é utilizada como dado de entrada da análise termo-hidráulica nas equações de balanço de energia do modelo para o cálculo das temperaturas nos pontos de interesse. Neste trabalho, é feita a comparação da operação do reator com três diferentes densidades de urânio nas placas laterais. Concluiu-se que a redução da densidade de urânio contribui para que a temperatura da superfície do revestimento não ultrapasse o limite estabelecido como condição de operação do reator; não há impacto significativo na queima final dos elementos combustíveis, nem na reatividade do reator IEA-R1. A redução de urânio nas placas laterais dos elementos combustíveis do reator IEA-R1 mostrou ser uma opção viável para evitar problemas de corrosão devido a altas temperaturas. / This master thesis presents a study to verify the impact of the uranium concentration reduction in the side plates of the reactor IEA-R1 fuel elements on the neutronic and thermal-hydraulic analyses. To develop such study, a previous IPEN-CNEN/SP research was reproduced by simulating the fuel elements burn-up, with side plate uranium density reduced to 50, 60 and 70% of the standard fuel element plates. This research begins with the neutronic analysis using the computer code HAMMER and the first step consists in the calculation of the cross section of all materials presented at the reactor core, with their initial concentration; the second step consists in the calculation of the fast and thermal neutron group fluxes and power densities for fuel elements using the computer code CITATION. HAMMER output data is used as input data. Once the neutronic analysis is finished and the most critical fuel elements with highest power density have been defined, the thermal-hydraulics analysis begins. This analysis uses MCTR-IEA-R1 thermal-hydraulics model, which equations are solved by commercial code EES. Thermal-hydraulics analysis input is the power density data calculated by CITATION: it is considered the highest power density on each fuel element, where there is a higher energy release and, consequently, higher temperatures. This data is used on energy balance equations to calculate temperatures on critical fuel element regions. Reactor operation comparison for three different uranium densities on fuel side plates is presented. Uranium density reduction contributes to the cladding surface temperature to remain below the established limit, as reactor operation safety requirement and it does not affect significantly fuel element final burn-up nor reactor reactivity. The reduction of uranium in the side plates of the fuel elements of the IEA-R1 showed to be a viable option to avoid corrosion problems due to high temperatures.