Operações de produção de petróleo, que utilizam sistemas de bombeamento centrífugo submerso, constantemente encontram a presença de gás livre nos poços, o que pode gerar ou agravar problemas como cavitação e falhas dinâmicas, quando o gás é succionado pela bomba. O separador gravitacional do tipo shroud invertido é uma solução possível para este problema nos casos de operação em poços direcionais de petróleo. O trabalho tem como objetivo apresentar um estudo do diâmetro das bolhas que ocorrem no interior de um separador gravitacional gás-líquido do tipo shroud invertido. A finalidade é o aprimoramento de um modelo fenomenológico do funcionamento deste tipo de separador, aplicado à indústria petrolífera, sendo que o modelo fenomenológico garante total separação de gás, fornecidas determinadas condições. O modelo prevê, através do cálculo da energia cinética turbulenta, o tamanho médio das bolhas carregadas para o seio do líquido por aeração no duto anular. Partindo de estudos anteriores, uma verificação do modelo fenomenológico foi feita utilizando um aparato experimental com misturas bifásicas ar-água e ar-óleo em três diferentes inclinações. O aparato possui dimensões radiais reais de um poço de petróleo offshore. Foi utilizado um sensor 3D ORM para a medição do tamanho médio (sauter) das bolhas arrastadas pelo líquido até a entrada do tubo de produção, em diversas combinações de vazões da mistura água-ar. Esta medição permite o ajuste das correlações que regem o modelo fenomenológico, no que diz respeito às equações dependentes do diâmetro teórico de bolhas arrastadas pela fase líquida. As descobertas provenientes deste estudo foram implementadas em um código computacional que será utilizado pela PETROBRAS, financiadora do projeto, para suas operações de bombeamento. / Oil mining operations powered by centrifugal submersible pumping systems suffer constant setbacks due to the presence of free gas in wells. Decompression in the reservoir liberates this gas in the form of bubbles that, upon reaching the suction end of the pump, cause cavitation and dynamic failures resulting in production and equipment losses. The Inverted-shroud gravitational separator is a possible solution to this problem. This work presents a study on diameters of bubbles that occur inside this separator. The goal is the improvement of the understanding of this kind of separator as well as the enhancement of a previously reported phenomenological model, which ensures total gas separation when the separator is installed in directional wells and under specific operational conditions. Empirically adjusted correlations are used to ensure that all entrained bubbles do not reach the pump. The model was tested for two-phase flows of water-air and oil-air mixtures using three different inclinations. Tests were performed with an experimental apparatus that simulates a pilot-scale well casing with an inverted-shroud separator installed. A 3D ORM particle-size sensor was employed in order to measure the average (sauter) diameter of entrained bubbles that are dragged by the liquid flow towards the end of the production tube. This investigation will be used to improve the reliability of the phenomenological model and reduce its dependency on a theoretical prediction of the bubble size. The findings were incorporated to the final version of an in-house gas separator design software developed at the request of PETROBRAS, the project funder and Inverted-shroud patent holder, for usage on its oil mining operations.

O Brasil ocupa posição de destaque no mercado de açúcar a granel e consumo elevado deste ingrediente na forma líquida, em especial pelas indústrias de bebidas e alimentos. O açúcar líquido apresenta vantagens em relação ao açúcar a granel como facilidade do manuseio e dosagem, espaço reduzido para a armazenagem, redução das perdas, custos e mão-de-obra, melhora na sanitização e grande variação possível nas proporções de diferentes misturas de açúcares. O açúcar Uquido invertido é uma solução de sacarose, glicose e frutose em água e recebe esse nome porque durante a sua produção há a inversão do poder óptico de rotação da solução. No processo produtivo do açúcar invertido existem alguns pontos que podem gerar a contaminação por microrganismos, dessa forma torna-se importante o desenvolvimento de técnicas que propiciem a sanitização eficiente desta matéria-prima. Este trabalho estudou duas técnicas alternativas de controle microbiano: a radiação gama com fonte de cobalto-60 e a radiação com feixe de elétrons. O estudo foi conduzido nas doses de 5, 10, 20, 30 e 50 kGy. O teor de sacarose apresentou decréscimo com a radiação indicando que ocorreu a quebra da ligação glicosídica com a formação de glicose e fioitose, gerando o aumento do teor de sólidos solúveis. Ocorreu a formação de compostos ácidos, confirmado pela redução de pH, que foi proporcional ao aumento da dose de radiação. As maiores doses provocaram alterações na cor do xarope pela formação de polímeros com cadeia molecular longa. A viscosidade nas amostras irradiadas com radiação gama aumentou em relação ao controle, indicando a prevalência de polimerização das moléculas, enquanto que na radiação com feixe de elétrons a polimerização foi observada somente na amostra que recebeu a dose de 50 kGy. Na análise sensorial, os julgadores apontaram diferença significativa (5%) no sabor entre o controle e as amostras irradiadas com 5 kGy, nas duas técnicas de processamento. Não foi possível identificar o efeito da radiação gama no controle de bolores e leveduras. / Brazil occupies position of prominence in the sugar market and high consumption of this ingredient in the liquid form, in special for the beverages and food industries. The liquid sugar presents advantages in relation to the bulk granulated system such as easiness of the handling and dosage, reduced space for the storage, reduction of the losses, costs and hand of workmanship, improvement of the sanitizing and great possible variation in the ratios of different mixtures of sugars. The inverted liquid sugar is a solution of sucrose, glucose and fructose in water. This ingredient receives this name because during its production it has an inversion of the optic power of rotation of the solution. In the productive process of the inverted sugar some points occur that can generate contamination by microorganisms, so its become important the development of techniques that propitiate the efficient sanitizing of this raw material. This work aims at to consider two alternative techniques of microbiologic control: gamma radiation with source of cobalto-60 and radiation with electron beam. The study was lead in the doses of 5, 10, 20, 30 and 50 kGy. Concentration of sucrose presented in syrup decreased with the radiation indicating the scission of glicosidic linkage in addition with the glucose and fiaictose formation, generating the increase in solids soluble. The acid compounds formation occurred, confirmed by the reduction of pH, that it was proportional with the increase of the radiation dose. The biggest doses had provoked change of color in the syrup by the long molecular chain polymers formation. Viscosity in the samples processed by gamma radiation increased in relation to the control, indicating the prevalence of polymerization of molecules, whereas in the radiation with electron beam the polymerization was only observed in the sample that received the dose of 50 kGy, In the sensorial analysis, the judges had pointed significant difference (5%) in the flavor among control and the samples radiated with 5 kGy in the two techniques of processing. The alterations provoked for the irradiation had not been enough to provide significant changes in the inverted sugar, even in the highest dose of 50 kGy. It was not possible to identify the effect of gamma radiation in the control of molds and yeasts.

O Brasil ocupa posição de destaque no mercado de açúcar a granel e consumo elevado deste ingrediente na forma líquida, em especial pelas indústrias de bebidas e alimentos. O açúcar líquido apresenta vantagens em relação ao açúcar a granel como facilidade do manuseio e dosagem, espaço reduzido para a armazenagem, redução das perdas, custos e mão-de-obra, melhora na sanitização e grande variação possível nas proporções de diferentes misturas de açúcares. O açúcar Uquido invertido é uma solução de sacarose, glicose e frutose em água e recebe esse nome porque durante a sua produção há a inversão do poder óptico de rotação da solução. No processo produtivo do açúcar invertido existem alguns pontos que podem gerar a contaminação por microrganismos, dessa forma torna-se importante o desenvolvimento de técnicas que propiciem a sanitização eficiente desta matéria-prima. Este trabalho estudou duas técnicas alternativas de controle microbiano: a radiação gama com fonte de cobalto-60 e a radiação com feixe de elétrons. O estudo foi conduzido nas doses de 5, 10, 20, 30 e 50 kGy. O teor de sacarose apresentou decréscimo com a radiação indicando que ocorreu a quebra da ligação glicosídica com a formação de glicose e fioitose, gerando o aumento do teor de sólidos solúveis. Ocorreu a formação de compostos ácidos, confirmado pela redução de pH, que foi proporcional ao aumento da dose de radiação. As maiores doses provocaram alterações na cor do xarope pela formação de polímeros com cadeia molecular longa. A viscosidade nas amostras irradiadas com radiação gama aumentou em relação ao controle, indicando a prevalência de polimerização das moléculas, enquanto que na radiação com feixe de elétrons a polimerização foi observada somente na amostra que recebeu a dose de 50 kGy. Na análise sensorial, os julgadores apontaram diferença significativa (5%) no sabor entre o controle e as amostras irradiadas com 5 kGy, nas duas técnicas de processamento. Não foi possível identificar o efeito da radiação gama no controle de bolores e leveduras. / Brazil occupies position of prominence in the sugar market and high consumption of this ingredient in the liquid form, in special for the beverages and food industries. The liquid sugar presents advantages in relation to the bulk granulated system such as easiness of the handling and dosage, reduced space for the storage, reduction of the losses, costs and hand of workmanship, improvement of the sanitizing and great possible variation in the ratios of different mixtures of sugars. The inverted liquid sugar is a solution of sucrose, glucose and fructose in water. This ingredient receives this name because during its production it has an inversion of the optic power of rotation of the solution. In the productive process of the inverted sugar some points occur that can generate contamination by microorganisms, so its become important the development of techniques that propitiate the efficient sanitizing of this raw material. This work aims at to consider two alternative techniques of microbiologic control: gamma radiation with source of cobalto-60 and radiation with electron beam. The study was lead in the doses of 5, 10, 20, 30 and 50 kGy. Concentration of sucrose presented in syrup decreased with the radiation indicating the scission of glicosidic linkage in addition with the glucose and fiaictose formation, generating the increase in solids soluble. The acid compounds formation occurred, confirmed by the reduction of pH, that it was proportional with the increase of the radiation dose. The biggest doses had provoked change of color in the syrup by the long molecular chain polymers formation. Viscosity in the samples processed by gamma radiation increased in relation to the control, indicating the prevalence of polymerization of molecules, whereas in the radiation with electron beam the polymerization was only observed in the sample that received the dose of 50 kGy, In the sensorial analysis, the judges had pointed significant difference (5%) in the flavor among control and the samples radiated with 5 kGy in the two techniques of processing. The alterations provoked for the irradiation had not been enough to provide significant changes in the inverted sugar, even in the highest dose of 50 kGy. It was not possible to identify the effect of gamma radiation in the control of molds and yeasts.

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / The main goal of a images retrieval system is to obtain images from a collection that assist a need of the user. To achieve this objective, in generally, the systems of retrieval of images calculate the similarity between the user's need represented by a query and representations of the images of the collection. Such an objective is dicult of being obtain due to the subjectivity of the similarity concept among images, because a same image can be interpreted in dierent ways by dierent people. In the attempt of solving this problem the content based image retrieval systems explore the characteristics of low level color, forms and texture in the calculation of the similarity among the images. A problem of this approach is that in most of the systems the calculation of the similarity is accomplished being compared the query image with all of the images of the collection, turning the dicult and slow processing. Considering the indexation of characteristics of low level of partitions of digital images mapped to an inverted index, this work looks for improvements in the acting of the processing of querys and improve in the precision considering the group of images retrieval in great bases of data. We used an approach based in inverted index that is here adapted for partitions images. In this approach the concept of term of the retrieval textual, main element of the indexation, it is used in the work as characteristic of partitions of images for the indexation. Experiments show improvement in the quality of the precision using two collections of digital images. / O principal objetivo de um sistema de recuperação de imagens é obter imagens de uma coleção que atendam a uma necessidade do usuário. Para atingir esse objetivo, em geral, os sistemas de recuperação de imagens calculam a similaridade entre a necessidade do usuário, representada por uma consulta, e representações das imagens da coleção. Tal objetivo é difícil de ser alcançado devido à subjetividade do conceito de similaridade entre imagens, visto que uma mesma imagem pode ser interpretada de formas diferentes por pessoas distintas. Na tentativa de resolver este problema os sistemas de recuperação de imagens por conteúdo exploram as características de baixo nível cor, forma e textura no cálculo da similaridade entre as imagens. Um problema desta abordagem é que na maioria dos sistemas o cálculo da similaridade é realizado comparando-se a imagem de consulta com todas as imagens da coleção, tornando o processamento difícil e lento. Considerando a indexação de características de baixo nível de partições de imagens digitais mapeadas para um índice invertido, este trabalho busca melhorias no desempenho do processamento de consultas e ganho na precisão considerando o conjunto de imagens recuperadas em grandes bases de dados. Utilizamos uma abordagem baseada em índice invertido, que é aqui adaptada para imagens particionadas. Nesta abordagem o conceito de termo da recuperação textual, principal elemento da indexação, é utilizado no trabalho como característica de partições de imagens para a indexação. Experimentos mostram ganho na qualidade da precisão usando duas coleções de imagens digitais. / Mestre em Ciência da Computação

Operações de produção de petróleo, que utilizam sistemas de bombeamento centrífugo submerso, constantemente encontram a presença de gás livre nos poços, o que pode gerar ou agravar problemas como cavitação e falhas dinâmicas, quando o gás é succionado pela bomba. O separador gravitacional do tipo shroud invertido é uma solução possível para este problema nos casos de operação em poços direcionais de petróleo. O trabalho tem como objetivo apresentar um estudo do diâmetro das bolhas que ocorrem no interior de um separador gravitacional gás-líquido do tipo shroud invertido. A finalidade é o aprimoramento de um modelo fenomenológico do funcionamento deste tipo de separador, aplicado à indústria petrolífera, sendo que o modelo fenomenológico garante total separação de gás, fornecidas determinadas condições. O modelo prevê, através do cálculo da energia cinética turbulenta, o tamanho médio das bolhas carregadas para o seio do líquido por aeração no duto anular. Partindo de estudos anteriores, uma verificação do modelo fenomenológico foi feita utilizando um aparato experimental com misturas bifásicas ar-água e ar-óleo em três diferentes inclinações. O aparato possui dimensões radiais reais de um poço de petróleo offshore. Foi utilizado um sensor 3D ORM para a medição do tamanho médio (sauter) das bolhas arrastadas pelo líquido até a entrada do tubo de produção, em diversas combinações de vazões da mistura água-ar. Esta medição permite o ajuste das correlações que regem o modelo fenomenológico, no que diz respeito às equações dependentes do diâmetro teórico de bolhas arrastadas pela fase líquida. As descobertas provenientes deste estudo foram implementadas em um código computacional que será utilizado pela PETROBRAS, financiadora do projeto, para suas operações de bombeamento. / Oil mining operations powered by centrifugal submersible pumping systems suffer constant setbacks due to the presence of free gas in wells. Decompression in the reservoir liberates this gas in the form of bubbles that, upon reaching the suction end of the pump, cause cavitation and dynamic failures resulting in production and equipment losses. The Inverted-shroud gravitational separator is a possible solution to this problem. This work presents a study on diameters of bubbles that occur inside this separator. The goal is the improvement of the understanding of this kind of separator as well as the enhancement of a previously reported phenomenological model, which ensures total gas separation when the separator is installed in directional wells and under specific operational conditions. Empirically adjusted correlations are used to ensure that all entrained bubbles do not reach the pump. The model was tested for two-phase flows of water-air and oil-air mixtures using three different inclinations. Tests were performed with an experimental apparatus that simulates a pilot-scale well casing with an inverted-shroud separator installed. A 3D ORM particle-size sensor was employed in order to measure the average (sauter) diameter of entrained bubbles that are dragged by the liquid flow towards the end of the production tube. This investigation will be used to improve the reliability of the phenomenological model and reduce its dependency on a theoretical prediction of the bubble size. The findings were incorporated to the final version of an in-house gas separator design software developed at the request of PETROBRAS, the project funder and Inverted-shroud patent holder, for usage on its oil mining operations.

Orientador: Marcelo Carvalho Minhoto Teixeira / Resumo: Nesta tese, utiliza-se um otimizador analógico não derivativo proposto por Teixeira & Żak em 1999 como principal ferramenta para os sistemas de controle dos projetos desenvolvidos. Tal otimizador é composto por blocos não lineares e pode ser classificado como um sistema neural artificial. Sistemas chaveados têm grande aplicação prática na otimização de sistemas e são caracterizados por possuírem subsistemas e uma lei de chaveamento que seleciona cada subsistema a cada momento. Deve-se definir condições para que seja possível projetar uma lei de chaveamento que atenda requisitos de projeto. O estudo de técnicas de controle extremal na solução de problemas de busca pelo rastreamento do máximo ponto de potência (do inglês: Maximum Power Point Tracking - MPPT), vem apresentando resultados interessantes na literatura e um tipo de sistema à qual essa técnica pode ser aplicada, é na geração fotovoltaica. Aplica-se o otimizador analógico citado na busca do MPPT de uma célula fotovoltaica, com o objetivo de observar o controle extremal atuando em um processo de otimização, estendendo o controle para quando existem variações de irradiação solar (cenário de uma possível passagem de nuvens). Também observa-se o comportamento do sistema quanto a manter seu correto funcionamento e estabilidade ultimate bounded. A contribuição principal desta tese foi uma nova proposta de utilização conjunta do otimizador de Teixeira & Żak no projeto de controladores ˙ chaveados baseados na minimização da d... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: On this thesis, a non-derivative analog optimizer, proposed by Teixeira & Żak in 1999, was used as the main tool for the proposed control system. Such optimizer is structured by nonlinear blocks and can be classified as an artificial neural system. Switched systems have great theoretical and practical application in systems optimization and are characterized by having subsystems, and a switching law that selects each subsystem at each moment. It is necessary to define conditions so that it is possible to design a switching law for the desired performance of the controlled system. The study of Extremum Seeking Control techniques in the solution of problems of Maximum Power Point Tracking has presented interesting results, and one type of system which this technique can be applied is in the photovoltaic generation. The analog optimizer is applied in the Maximum Power Point Tracking of a photovoltaic cell, with the objective of observing the actuation of the extremal seeking control in an optimization process, extending the control when there are solar irradiation variations (a possible clouds passage scenario). And also observe the behavior of the system and how to maintain its correct functioning and ultimate bounded stability. The main contribution of this thesis was a new procedure for using the mentioned analog optimizer in the design of switched controllers based on the minimization of the derivative of a Lyapunov function. This method allows the relaxed design of controll... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor