Resumo: A turbina Michell-Banki é basicamente uma máquina de ação, sendo que a característica mais importante das turbinas de ação é a não existência do tubo de sucção. A instalação do tubo de sucção numa turbina causa o aumento da queda disponível e como conseqüência, aumenta a potência gerada e a rotação da turbina. No presente trabalho propõe-se a instalação de um tubo de sucção numa turbina Michell-Banki, visando alcançar as melhorias já indicadas acima, lembrando que ao colocar o tubo de sucção aparece um grau de reação na máquina. Foi feito uma análise mecânica-hidráulica da turbina Michell-Banki proposta, com o objetivo de encontrar as equações que permitem calcular os diversos elementos da turbina. Desta maneira o trabalho apresenta uma metodologia para projeto de uma turbina Michell-Banki com tubo de sucção. Também são apresentadas as formas de traçar o rotor, o injetor e a pá diretriz. Finalmente o trabalho apresenta ainda as recomendações para a execução de projeto e construção da turbina. / Abstract: The turbine Michell-Banki is basically an action machine, and the important characteristic of the action turbines is the no existence of the suction tube. The installation of the suction tube in a turbine increases the available fall and as consequence, it increases the generated power. The rotation of the turbine is also increased by increasing the available fall. In the present work it's proposed the installation of a suction tube in a Michell-Banki turbine, aiming to reach the improvements already indicated above, remembering that when placing the suction tube a reaction degree appears in the machine. It was done an mechanical and hydraulics analysis of the Michell-Banki turbine with the objective of finding the equations that allow to calculate the several elements of the turbine proposed, and thus presenting a methodology for project of a turbine. Finally I described the way of drawing the rotor, the injector and the guideline shovel, as well as it is also recommended the process that should be followed to build the turbine. / Orientador: Luiz Roberto Carrocci / Coorientador: Paulo Magalhães Filho / Banca: Petronio Masanobu Tanisho / Banca: José Carlos Cesar Amorim / Mestre

Os estudos de confiabilidade e disponibilidade encontram grandes aplicações no meio industrial. Neste trabalho é avaliada sob esta ótica um parque de uma indústria têxtil com diversas unidades de máquinas retorcedeiras, que realizam uma etapa do processo de produção de fios de nylon conhecido como retorção. Este processo consiste em torcer dois fios um contra o outro, dando origem a um fio duplo. Estas máquinas contam com dezenas de componentes que podem apresentar falhas. Ao longo de um período, foi colhido um banco de dados que foi tomado como base para este estudo. Este banco de dados foi filtrado, processo que à primeira vista pode parecer simples mas se não for feito criteriosamente pode comprometer toda a seqüência do trabalho. Após a definição de um procedimento para a validação de um modelo, são determinadas as confiabilidades com base nos dados de falha, e mantenabilidades com base nos dados de reparo, para os diversos modos de falha considerados. A partir de então, são feitas algumas simulações do comportamento da disponibilidade. Verifica-se quais são os modos de falha críticos e quais os seus impactos. Investigações adicionais são feitas, revelando alguns comportamentos não esperados. São então dadas orientações para a definição das políticas de manutenção e sugestões de onde atacar eventuais esforços de melhoria. O modelo de simulação é utilizado por final para verificar os resultados de uma possível melhoria futura no modo de falha mais crítico. Ao final, são apresentadas as conclusões do trabalho e recomendações para estudos futuros. / Reliability and availability studies find themselves very useful among industries. In the present work, the machinery of a textile company is evaluated concerning this topic. This company uses machines that perform the process of twisting, which is one step in the whole process of producing nylon textile yarns. In the twisting, two single yarns are twisted against each other, producing a double yarn. In these machines there are dozens of parts that may fail. During a period of time, data was collected to this work. This data are then filtered. This may seems simple at a first sight, but it may compromise the whole work if not done in a carefully way. In the sequence a procedure to validate a model is established. Right after, the reliabilities are evaluated, based on the failures data, to all considered failures modes. Maintainabilities are also evaluated, based on repair data. Then, some simulations are made upon the availability behavior. The critical failure modes are found and their impacts are showed. Additional investigations are done, and this leads to some behaviors that are not expected. Some guidelines are given to the maintenance policy definition, and to where eventually improvement efforts should focus on. Finally, the simulation model is used to check the results of a possible future improvement in the most critical failure mode. At the end, conclusions and recommendations to future works are presented.

O propósito deste trabalho é a modelagem experimental e estudo do controle do processo de hidroconformação de tubos. Assim, o trabalho visa o projeto e a construção de um dispositivo servo-controlado de hidroconformação de tubos com um sistema de controle digital. O trabalho compreende o projeto e a construção de um dispositivo a ser acoplado em uma prensa hidráulica, a instrumentação dos equipamentos usados e a implantação do sistema de controle automático do processo através de um computador PC e de placas de interface A/D e D/A. Os aplicativos de controle foram desenvolvidos em linguagem de alto nível no sistema operacional Windows. No projeto do aplicativo, inicialmente foram realizadas rotinas para testes do sistema em malha aberta. As demais rotinas são aquelas associadas às funções matemáticas do modelo fenomenológico do sistema de hidroconformação, aquelas destinadas ao controlador de malha fechada. O tipo de estratégia de controle a ser utilizada foi definida no decorrer do projeto e foi baseada em um modelo de processo não linear, linearizado em torno de cada ponto de operação. Para fins de obtenção do modelo nominal para o controlador, os atuadores e sensores tiveram suas dinâmicas desprezadas face a dinâmica do processo e suas curvas de processo foram levantadas experimentalmente. / This works aims is the experimental modeling of a tube hydroforming (THF) “T” branch, and de THF process automatic control study. Thus, the design and the construction of a servo-controlled hydraulic device for THF, with a automatic digital control system, is embedded in our objectives. Design and construction of device to append on a hydraulic press, implantation of the measurement equipment and implementation of the control system algorithms through a PC with I/O interface boards is necessary. Control algorithms were developed in Hi-level language for windows operating system. The application design was based on experimental initial tests performed with no feed-backing controlling mode. Routes related to phenomenological mathematical model of the THF process were validate against the literature database, and were devoted to the feed-backing controller mode. Control strategy to employ in final application was defined during the process calibration, based on the non-linear characteristics of the “T” branch THF. To obtain the final load path model sensors and cylinders had their dynamics neglected because the THF dynamic is very much higher, and had their behavior curves experimentally raised.

Orientador: Olivio Novaski / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-21T14:28:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Correa_Mauricio_M.pdf: 18944022 bytes, checksum: fa80ba3f95ae565ff2e1de6ed0385620 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: O objetivo principal deste trabalho é estudar o comportamento das afiações Racon (cônica radial) e Cônica em brocas helicoidais de aço rápido e analisar a performance das mesmas, buscando correlacioná-Ias às suas características geométricas. Para esta finalidade, realizou-se ensaios com dois materiais de diferentes usinabilidade, o aço SAE 4340 e o aço SAE 1045 utilizando-se três diferentes velocidades de corte associadas a um avanço específico para cada material. Testaram-se as afiações, repetindo-se as condições de corte três vezes para cada ponto ensaiado, evitando-se dessa maneira, influências aleatórias inerentes aos ensaios e aumentando-se quantitativa e qualitativamente as amostragens obtidas. Através desses experimentos, monitorou-se o percurso de usinagem, os esforços de corte (momento torçor e força de avanço), a evolução do desgaste de flanco e o alargamento dos furos usinados. Com os resultados obtidos levantaram-se hipóteses para explicar o comportamento de vida da ferramenta e esforços de corte (momento torçor e força de avanço). Constatou-se a superioridade da afiação Racon em vida de ferramenta, quando aplicada ao aço SAE 4340 e vida equivalente à Cônica, quando aplicada ao aço SAE 1045. Já, os esforços de corte observados (momento torçor e força de avanço) para afiação Racon mostraram-se inferiores aos da afiação Cônica, para praticamente todos os casos à exceção da força de avanço para a terceira condição de usinagem no aço SAE 1045. A partir dessas considerações presume-se que o comportamento da afiação Racon tende a ser semelhante em performance em outras condições de usinagem para os materiais ensaiados e possivelmente também para outros materiais demonstrando sua evolução frente à afiação Cônica / Abstract: The main goal of this work is to study the behaving of Racon (radiused conventional point) and Conical (conventional) drill points in high speed stell twist drills and analyse their performance, trying to correlate them to their geometrical features. For this purpose, tests with two different machinability materiais, the SAE 4340 and SAE 1045 steeIs, were carried out by using three different cutting speeds associated to an specific feed for each material. The drill points were tested by repeating three times the cutting condictions to each point, avoiding the random influences inherent to them and increasing the obteined samples both in quality and quantity. Cutting length, cutting forces (torque and thrust force), flank wear evolution and widening of the machined holes were supervised through out these tests. Hipoteses to explain toollife behaving and cutting forces (torque and thrust force) were generated with the obtained results. It was verified the superiority of Racon drill point in tool life when the SAE 4340 stell was used. But cutting forces in Racon drill point were inferior when compared to the conventional one in almost all cases, except the thrust force to the third cutting condiction in SAE 1045 steel. Through all these considerations it's presumed that Racon drill point behaving tends to be similar in performance in other cutting condictions in the tested materiaIs and possibly in other materiaIs showing its evolution over the conventional drill point / Mestrado / Engenharia de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Ana Cristina Cavalcanti Lyra / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-13T02:43:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pereira_HevertonAugusto_M.pdf: 2867857 bytes, checksum: a8f2affcf72d938b865fc77e3f26a610 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Nas últimas décadas as formas de transmissão de conhecimentos têm evoluído muito rapidamente, principalmente pela evolução da tecnologia da informação. A modelagem de sistemas físicos tem atingido grande complexidade, tornando as equações matemáticas difíceis de interpretação. Essa complexidade impõe um desafio no ensino dos componentes dos sistemas de energia elétrica, que pode ser superado com a utilização de ferramentas computacionais. O objetivo deste trabalho é desenvolver um aplicativo computacional didático, para simulações de estabilidade da máquina síncrona, que permita a análise da influência do controle de reativo e do sinal estabilizador na estabilidade da máquina síncrona. Além disso, é analisada a influência da reatância do transformador na estabilidade. Neste trabalho todas as análises de estabilidade têm como premissa as fronteiras de estabilidade, oscilatória e aperiódica, desenvolvidas a partir do modelo de 3ª ordem da máquina síncrona. O modelo de 3ª ordem foi desenvolvido a partir do modelo de 5ª ordem, e ambos não incluem os enrolamentos amortecedores. Uma comparação realizada entre os dois modelos mostrou grande semelhança entre os modelos de 3ª e 5ª ordem. Para o desenvolvimento da interface gráfica foi utilizado o Matlab®. A interface foi desenvolvida para maior usabilidade, onde a simulação é realizada sem necessidade do uso de linguagens de baixo nível. Assim, o foco é analisar os gráficos gerados a partir da simulação. Os cinco módulos desenvolvidos foram: simulação do modelo de 3ª ordem, comparação entre o modelo de 3ª e 5ª ordem, comparação entre ganhos de reativo, comparação entre sinais estabilizadores e comparação com e sem transformador. A inclusão de outros módulos pode ser realizada de maneira rápida, proporcionando que atualizações possam ser realizadas sem impacto ao sistema original. / Abstract: The ways to spread knowledge in the last decades have been rapidly evolved, most due to improvements on information technology. The modeling of physical systems has reached vast complexity. In advance, the mathematical equations used on these models have become harder to interpret. This complexity imposes a challenge on teaching synchronous machines and it can be managed through the use of computational resources. The purpose of this work is to develop a didactical application, that helps teaching synchronous machines stability and allow the analysis of the reactive control and stabilizing signal influences on synchronous machine stability. Additionally, the influence of the transformer reactance on the stability is analyzed. Every stability analysis included on this work has as premise the stability frontiers, oscillatory and aperiodic, developed through the synchronous machine's third order model. The 3rd order model was developed from the 5th order and none of the models include dampers winding. A comparison between the 3rd and 5th order models showed great similarity among them. Matlab® was used to develop a graphical interface and the models were simulated with the use of Simulink®. Usability was the key factor during the development of the interface, were the simulations can be done without the need of low-level languages. Thus, the focus should be analyzing the graphics generated through the simulation. The five modules developed were: 3rd order model simulation, comparison between 3rd and 5th order models, reactive gain comparison, stability signal comparisons and the comparison with and without transformer. New modules can be easily added to this work, providing new updates without affecting the original system. / Mestrado / Automação / Mestre em Engenharia Elétrica

Neste trabalho dedicamo-nos à análise da presença de curvas fechadas tipo tempo em espaços-tempos cilindricamente simétricos e estacionários Ct. A equação de movimento que descreve a evolução de um campo escalar massivo nos espaços-tempos Ct é apresentada. Uma classe de espaços-tempos descrevendo cordas e cilindros cósmicos que admitem a presença de curvas fechadas tipo tempo é estudada em detalhes. A região não-causal desses espaços-tempos se revela acessível tanto a partículas massivas quanto a fótons. Curvas geodésicas e curvas fechadas tipo tempo são obtidas e investigadas. Essencialmente, dois tipos de órbitas descritas por partículas massivas e fótons foram observadas: órbitas confinadas e órbitas espalhadas. Os cones de luz evidenciaram claramente a intersecção de futuro e passado na região não-causal. Soluções exatas das equações de movimento do campo escalar se propagando nos espaçcos-tempos das cordas e cilindros são apresentadas. No caso dos cilindros estático e em rotação os modos quasinormais de oscilação do campo escalar foram calculados. A presença de modos instáveis foi observada em alguns casos. Observamos, também, que tanto na corda estática quanto na corda em rotação o campo escalar não apresentam modos quasinormais de oscilação. Concluimos com a proposta de uma conjectura relacionando curvas fechadas tipo tempo e instabilidades do espaço-tempo. / This work deals with the analysis of cylindrically symmetric and stationary space-times Ct with closed timelike curves. The equation of motion describing the evolution of a massive scalar field in a Ct space-time is obtained. A class of space-times with closed timelike curves describing cosmic strings and cylinders is studied in detail. In such space-times, both massive particles as well as photons can reach the non-causal region. Geodesics and closed timelike curves are calculated and investigated. We have observed that massive particles and photons describe, essentially, two kinds of trajectories: confined orbits and scattering states. The analysis of the light cones show us clearly the intersection between future and past inside the non-causal region. Exact solutions for the equation of motion of massive scalar field propagating in cosmic strings and cylinder space-times are presented. Quasinormal modes for the scalar field have been calculated in static and rotating cosmic cylinders. We found unstable modes in the rotating cases. Rotating as well as static cosmic strings, i.e., without regular interior solutions, do not display quasinormal modes for the scalar field. We conclude presenting a conjecture relating closed timelike curves and space-time instability.

Orientador: José Antenor Pomilio / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-25T15:20:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 PerezParedes_MarinaGabrielaSadith_M.pdf: 3442654 bytes, checksum: 6edc07da0803fe3dff86c9aa224d8ee3 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Esta dissertação estuda a aplicação de frenagem regenerativa em veículos elétricos, em ação conjunta com freio de atrito. Considera-se o caso de um veículo leve com um motor de indução acionado por inversor. O processo de regeneração ocorre sempre que a velocidade comandada pelo inversor for menor do que a velocidade mecânica. O fluxo reverso de energia é absorvido pela fonte presente no lado CC do inversor. A partir de um único comando de frenagem o sistema é capaz de utilizar os freios elétrico e mecânico de acordo com o melhor procedimento para a recuperação da energia cinética do veículo, respeitando as limitações dos dispositivos eletrônicos e garantindo a frenagem, de acordo com a desaceleração determinada pelo condutor do veículo. Resultados de simulação computacional e em um arranjo experimental permitem analisar e verificar a sistemática proposta / Abstract: This thesis studies the application of regenerative braking in electric vehicles in joint action with friction brake. It is considered the case of a light vehicle with an induction motor driven by an inverter. The regeneration process occurs whenever the commanded speed to the inverter is less than the mechanical speed. The reverse flow of energy was able to be absorbed by the source available on the inverter DC side. From a single braking command, the system was able to use the electrical and mechanical brakes according to the best procedure for recovering the vehicle's kinetic energy, respecting the limitations of electronic devices and ensuring the braking according to the deceleration determined by the vehicle driver. Results of computer simulation and in an experimental setup allows to analyze and validate the methodology / Mestrado / Energia Eletrica / Mestra em Engenharia Elétrica

Orientador: Milton Dias Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-23T13:57:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Melo_FabioMenegattide_M.pdf: 4740626 bytes, checksum: d8e7f3016b9b6ecce36397deb6f91e27 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Estruturas do tipo caixa são facilmente encontradas em sistemas mecânicos do cotidiano. Elas estão nas coberturas de motores e equipamentos de ar-condicionado, transformadores e compressores de refrigeradores e em todo sistema cuja cobertura é feita por uma proteção plástica ou metálica. Seu comportamento acústico e vibratório vem sendo estudado há alguns anos uma vez que problemas relacionados a ruído e vibração desses componentes são recorrentes. Como forma de atenuar o ruído radiado por essas estruturas alguns métodos são adotados. Dentre eles está a adição de massa a qual será estudada neste trabalho. Uma caixa retangular é modelada por meio de Elementos Finitos e duas análises realizadas: uma análise estrutural in vácuo de forma a determinar a variação do deslocamento volumétrico líquido e outra, vibroacústica, focando em como o nível de pressão sonora e o padrão de diretividade são afetados pela adição de massa. É possível verificar que a adição de massa muda de maneira significativa as frequências naturais e as formas modais da caixa. Além disso, ela pode reduzir o deslocamento volumétrico líquido daqueles modos com grande deslocamento volumétrico e pode aumentar ou diminuir a resposta acústica dependendo da quantidade de massas adicionadas / Abstract: Box-type structures are easily found in mechanical systems of the everyday. They are covering engines and air-conditioning equipment, transformers and hermetic compressors of refrigerators and every system which covering is made by a plastic or metallic protection. Their vibratory and acoustic behavior have been study for many years once that concerns regarding noise and vibration related to them are recurrent. As a manner to attenuate the noise radiated by these structures some known methods are adopted. One of these, which will be investigated in this work, is adding masses on the structure. A rectangular box is modelled by means of Finite Element approach. Two analyses are performed: a structural in vacuum analysis in order to determine the variation of the net-volume displacement and a vibroacoustic analysis focusing on how the sound pressure level and directivity pattern are affected by adding masses. The latter one is carried out considering fluid-structure interaction. It can be verified that mass addition changes, in a significant way, the natural frequencies and mode shapes of the box. In addition, it may reduce the net-volume displacement of modes which have large net-volume displacement and may increase or decrease the acoustical response of the box depending on the amount of added masses / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:43:09Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo981_1.pdf: 1519617 bytes, checksum: 1476b8d5238437f951709f3c7a7be61b (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Confiabilidade é uma métrica crítica para as organizações, uma vez que ela influencia diretamente seus desempenhos face à concorrência e é essencial para a manutenção da disponibilidade de seus sistemas produtivos. A previsão dessa métrica quantitativa é então de grande interresse, pois ela pode antecipar o conhecimento de falhas do sistema e permitir que as organizações possam evitar ou superar essas situações indesejadas. A confiabilidade de sistemas depende tanto dos efeitos inerentes da idade assim como das condições operacionais a que o sistema é submetido. Isso pode tornar a modelagem da confiabilidade muito complexa de forma que processos estocásticos tradicionais falhem em prever de forma acurada o seu comportamento ao longo do tempo. Nesse contexto, métodos de aprendizado como Support Vector Machines surgem como alternativa para superar essa questão. Uma das principais vantagens de se utilizar SVMs é o fato de não ser necessário supor ou conhecer previamente a função ou o processo que mapeia as variáveis de entrada (input) em saída (output). No entanto, seu desempenho está associado a um conjunto de parâmetros que aparecem no problema de aprendizado. Isso dá origem ao problema de seleção de modelo para SVM, que consiste basicamente em escolher os valores apropriados para esses parâmetros. Nesse trabalho, tal problema é resolvido por meio de Otimização via Nuvens de Partículas (Particle Swarm Optimization - PSO), uma abordagem probabilística que é inspirada no comportamento de organismos biológicos que se movem em grupos. Além disso, é proposta uma metodologia PSO+SVM para resolver problemas de previsão de confiabilidade, que é validada por meio da resolução de exemplos da literatura baseados em dados de séries temporais. As soluções encontradas, comparadas às provenientes de outras ferramentas de previsão como Redes Neurais (Neural Networks - NNs), indicam que a metodologia proposta é capaz de fornecer previsões de confiabilidade competitivas ou até mesmo mais acuradas. Além disso, a metodologia proposta é utilizada para resolver um exemplo de aplicação envolvendo dados de poços de produção de petróleo

M.Ing. / The synchronous reluctance machine is a reasonably unknown type of machine. Recent developments have made it possible to deliver more power than an induction machine of similar size. It must, however, be noted that to accomplish this, the rotor profile design becomes complex and also expensive to manufacture. The aim of this project is to explore the possibility of controlling a synchronous reluctance machine `sensorlessly' (with no speed or position feedback sensors). The specific synchronous reluctance machine was made from an induction machine by machining a profile into the rotor cage of the induction machine. The required profile was designed using finite element analysis of the magnetic structure of the machine. A model of the machine was developed through using the direct and quadrature axis approach. With a model of the machine an estimator could be designed. This estimator was used to calculate the load angle of the machine by measuring the phase voltages and line currents and then estimating from these measurements the actual load angle. The estimator was designed for steady state conditions and gave sufficiently accurate values for the load angle under these conditions. The estimator was used as feedback in the torque control of the machine and it was shown that better results could be achieved with a better rotor profile. The partial cage of the induction machine present in the rotor made the machine more robust to changes in load. More research can be done on the modelling of the partial cage as well as the influence it has on the synchronous reluctance machine. Torque control and speed control were achieved with step changes in load of up to eighty percent of rated value. The performance of the machine was poor compared to an induction machine, but should improve with improvement in rotor profile design.