Orientador: Katia Lucchesi Cavalca Dedini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-26T17:52:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pilotto_Rafael_M.pdf: 4691143 bytes, checksum: 8c6f267d72179ac9f88041489c3da8b5 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: O uso de atuadores magnéticos para redução de vibrações visa substituir, em algumas ocasiões, os mancais magnéticos, uma vez que o atuador magnético envolve requisitos de projeto de menor complexidade em sua configuração. O presente trabalho consiste em avaliar como um atuador magnético se comporta ao controlar as vibrações em uma viga flexível de material metálico, bi-engastada, modelada computacionalmente, utilizando o método dos elementos finitos. O atuador magnético é inserido no modelo, utilizando a teoria de eletromagnetismo, assim como os componentes: amplificador de corrente, sensor de posição indutivo e um controlador PID (proporcional-integrador-derivativo). No modelo computacional, o atuador e o sensor de posição são posicionados em diferentes nós, com o propósito de estudar a eficácia do sistema atuador-controlador-sensor em função da sua posição ao longo da viga. Os parâmetros do controlador PID foram obtidos utilizando o método de otimização de Ziegler-Nichols, para as posições observadas do sistema atuador-sensor, e a técnica LPV (Linear Parameter Varying ¿ Variação Linear de Parâmetros) foi então aplicada para o desdobramento desses parâmetros como uma função do comprimento da viga. Para a validação experimental, foram utilizados dois dispositivos para a excitação externa da viga: um equipamento eletromecânico, denominado Shaker, que gerou ondas senoidais nas frequências naturais do sistema, com o propósito de verificar o comportamento do conjunto atuador/controlador em condições críticas, e um martelo de impacto, que excitou a viga através de um impulso único, o qual permitiu obter a dissipação de energia na viga em função do tempo decorrido até o amortecimento completo da resposta transiente. Assim, foram realizadas comparações entre os resultados obtidos a partir do modelo por elementos finitos e as análises realizadas sobre as medições na bancada experimental. Pode-se também observar o comportamento do atuador magnético, no que concerne ao controle de vibrações, em função de seu posicionamento ao longo da viga flexível / Abstract: The use of magnetic actuators for vibration reduction aims to substitute, in some occasions, the magnetic bearings, since the magnetic actuator involves less complex project requirements in its configuration. The present study consists of evaluating how a magnetic actuator behaves while controlling vibration in a flexible metallic beam, modeled using the finite elements method. The magnetic actuator is inserted into the model utilizing electromagnetic theory. Other components are added to the model through the theory of control of mechanical systems, such as: current amplifier, inductive position sensor and a PID controller (Proportional-Integral-Derivative). The actuator and the sensor are placed in different nodes in the computational model, in order to study the effectiveness of the actuator-controller-sensor system depending on its positioning in the beam. The parameters of the PID controller for the entire length of the beam were obtained using the Ziegler-Nichols optimization method for the locations of the beam where the actuator-sensor system was positioned and the LPV (Linear Parameter Varying) technique was applied to the unfolding of these parameters as a function of the beam length. For the experimental validation, two devices were used to act as an external excitation in the beam, an electromechanical equipment called Shaker, which generated sinusoidal waves in the natural frequencies of the system, in order to verify the behavior of the actuator/controller in critical conditions, and a modal hammer that excited the beam through a single impulse, which allowed the energy dissipation to be measured as a function of the time period until the complete damping of the transient response. Thus, the results obtained from the finite elements model were compared with the experimental analysis on the test rig. Moreover, the behavior of the magnetic actuator in vibration control is evaluated regarding its position alongside the flexible beam / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Marcelo Cristianini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-03T21:15:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pinho_ClaudiaReginaGoncalves_M.pdf: 501738 bytes, checksum: 4538e004b367eac7c4ade13765125d3e (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Neste trabalho foi elaborado um modelo matemático do processo de transferência de calor durante a esterilização de um alimento condutivo infantil embalado em recipiente de vidro. O modelo tridimensional construído utilizando-se a técnica de elementos finitos para a resolução das equações diferenciais de transferência de calor considerou as propriedades térmicas do alimento, do vidro, do head space e da tampa metálica separadamente e a temperatura inicial da amostra e o perfil real de temperatura da autoclave utilizada para o processo de esterilização foram as condições de contorno aplicadas. As propriedades térmicas do alimento, condutividade térmica, calor específico, densidade e difusividade térmica, foram determinadas experimentalmente. Os valores obtidos foram: 0,59 W/mºC, 3776 J/kgºC, 1024 kg/m3 e 1,54 x 10-7 m2/s, respectivamente. O valor do coeficiente convectivo de transferência de calor (h) foi calculado a partir de perfis tempo x Temperatura obtidos experimentalmente. O processamento térmico foi dividido em quatro partes: come up, aquecimento, início de resfriamento (10 primeiros minutos de resfriamento) e final de resfriamento, sendo calculado um valor de h para cada trecho. Uma vez calculados os valores de h, o modelo de distribuição de temperatura no interior da embalagem foi validado experimentalmente através da realização de ensaios a 121°C. Ao se realizar uma regressão linear entre os valores de temperatura fornecidos pelo modelo e aqueles obtidos experimentalmente os parâmetros estatísticos obtidos foram R2 = 0,9925 e Inclinação = 1,0053, indicando que o mesmo foi capaz de prever de maneira satisfatória a distribuição de temperaturas no interior da amostra durante o processamento. Foram determinados os parâmetros Dez do Bacillus stearothermophilus em alimento infantil. Os resultados obtidos para o parâmetro D a 110, 115 e 121°C foram 32,67,9,31 e 1,57 minutos, respectivamente. O valor de z encontrado foi de 8,32°C. A partir da distribuição de temperaturas no interior da embalagem fornecida pelo modelo, foi estimada a destruição térmica de microrganismos e de nutrientes do processo. O cálculo da destruição térmica de microrganismos foi feito através da determinação da Esterilização Média da Massa. Foram realizados ensaios de validação do modelo de destruição microbiológica submetendo-se amostras inoculadas com Bacillus stearothermophilus a processamentos subletais a 110 e 115°C. O número de reduções decimais obtido em cada um dos processos foi confrontado com a destruição prevista pelo modelo, sendo que o modelo considerou os valores de O e z determinados experimentalmente. Nos processos a 115°C o desvio entre valores previstos e valores obtidos experimentalmente foi sempre inferior a 27% e naqueles realizados a 110°C este desvio foi sempre inferior a 12%. Foram realizadas ainda simulações de processos a 115 e 121°C variando-se a taxa de aquecimento da autoclave de 5 a 20°C/min e também de processos onde parte do valor de Fp foi obtida a 115 e parte a 121°C. Nestes processos o critério de parada foi o valor de Fp equivalente a uma redução de 6 ciclos do Bacillus stearothermophilus ter sido atingido. Verificou-se que quanto maior a porcentagem de Fp obtida a 121°C maior é a retenção de tiamina. Nas simulações de processos realizadas a 121°C a retenção média de tiamina foi de 48,71 % e naquelas realizadas a 115°C esta retenção foi de 55,90%. Não foram observadas diferenças significativas na retenção de tiamina entre processos realizados a uma mesma temperatura porém com diferentes taxas de aquecimento da autoclave / Abstract: The aim of this work was to build a mathematical model of the heat transfer during the sterilization process of a conductive baby food packed in glass container. The 3-dimensional model was built using the finite element technique. The model considered the thermal properties of food, glass, headspace and metal cap individually. The sample initial temperature and the retort real temperature profile were the boundary conditions applied. Thermal properties of food, thermal conductivity, specific heat, density and thermal diffusivity, were experimentally determined. The obtained values were: 0.59 W/mºC, 3776 J/kgºC, 1024 kg/m3 e 1.54 x 10-7 m2/s, respectively. The value of the heat transfer coefficient (h) was calculated from time-Temperature profiles obtained experimentally. The thermal process was divided into 4 parts: come up, heating, early cooling (10 first minutes) and final cooling and different values of h were calculated for each part. The heat transfer model of the sterilization process was experimentally validated through processes carried out in water at 121°C. The linear regression between temperature profiles generated by the model and the ones experimentally obtained showed that they were in good agreement (R2=0.9925 and slope=1.0053), showing that the model was able to predict satisfactorily temperature distribution into the sample during sterilization process. Thermal death parameters, O and z, of Bacillus stearpthermophilus in baby food were determined. The results obtained for O value were 32.67,9.31 and 1.57 minutes at 110, 115 and 121°C, respectively. The z value obtained was 8.32°C. The mass average value was estimated and experimental processes were carried out at 110 and 115°C in order to validate the microbiological destruction mode!. At these processes, inoculated samples of baby food were submitted to sub lethal processes and the experimental microbiological destruction was determined and compared with the values estimated by the mode!. The results showed that for processes at 110°C the differences between experimental and predicted results were less than 12% and for those processes at 115°C this differences were less than 27%. Finally, two types of simulations set to achieve a Fp value of 9.42 minutes were done. The first group considering different retort heating rates (5 to 20°C/min) at 115 and 121°C and the latter obtaining part of Fp value at 115°C and part at 121°C. The thiamine retention of each process was estimated and the results showed that the higher Fp percentage is obtained at 121°C, the better the process is. No significant differences were observed in thiamine retention in equivalent process considering different retort heating rates at the same temperature / Mestrado / Mestre em Tecnologia de Alimentos

O objetivo deste trabalho é analisar a parte estrutural de um veiculo de stock-car com aplicação de método de elementos finitos. A atenção especial é dedicada a lateral do veiculo, onde ocorrem impactos mais perigosos para a integridade física de piloto. O modelo em questão (chassis tubular) foi modelado no software CATIA VR R20 e a analise numérica realizada no software ABAQUS. A resistência da estrutura tubular, em casos de acidentes, impactos frontais, laterais, traseiros e em caso de capotamento é estudada em termos de tensões mecânicas e deformações provocadas na estrutura tubular soldada. Os resultados permitem determinar níveis perigosos de intensidade de impacto em situações reais de corrida. Verifica-se que há probabilidade de danos severos neste tipo de estrutura. Com base nos resultados obtidos, são sugeridas modificações de projeto de estrutura Stock-Car, focadas no aumento da segurança. / The objective of this work is to analyze the Stock-Car structure applying finite element method. The special attention is dedicated to the lateral vehicle, where more dangerous impacts for the physical integrity of pilot occur. The model in question (tubular chassis) was developed using software CATIA VR R20 and analyzed using FEM software ABAQUS. The resistance of the tubular structure in cases of accidents, such as front, lateral and rear impacts, rollover case, are studied in terms of mechanical tensions and deformations in the welded tubular structure. The results allow to determine harmful levels of intensity of impact in real racing conditions It appears that severe damage in this type of structure are possible. Based on these results, design modifications for Stock-car, aimed at safety increasing are suggested.

O enchimento de reservatórios hidrelétricos provoca impactos ambientais, interferindo nos ecossistemas e nos modos de vida das populações envolvidas, pois durante este processo a biomassa terrestre é decomposta lançando substâncias que se concentram nos volumes dos diferentes compartimentos do reservatório. Nestas condições, algumas regiões do reservatório passam por períodos em que os teores de oxigênio dissolvido e a concentração de matéria orgânica comprometem o equilíbrio da flora e fauna locais, afetando tanto a qualidade das águas como também os ecótonos vizinhos. Neste trabalho, será tratado o problema do transporte das concentrações das espécies constituintes, da temperatura e da turbulência, 2D e 2DH, durante o enchimento de compartimentos de reservatórios / The wadding of hidroelectric reservoirs provokes ambient impacts, intervening with the ecosystems and the ways of life of the involved populations, because during this process the terrestrial biomass is decomposed launching substances that stay concentrated in the volumes of the different compartments of the reservoir. In these conditions, some regions of the reservoir pass for periods where the texts of dissolved oxygen and the concentration of organic substance compromise the balance of the local flora and fauna, affecting as much the quality of waters as the neighboring ecotones. In this work, will be treated the problem of the transport of the concentrations of the constituent species, of the temperature and the turbulence, 2D and 2DH, during the wadding of compartments of reservoirs

O enchimento de reservatórios hidrelétricos provoca impactos ambientais, interferindo nos ecossistemas e nos modos de vida das populações envolvidas, pois durante este processo a biomassa terrestre é decomposta lançando substâncias que se concentram nos volumes dos diferentes compartimentos do reservatório. Nestas condições, algumas regiões do reservatório passam por períodos em que os teores de oxigênio dissolvido e a concentração de matéria orgânica comprometem o equilíbrio da flora e fauna locais, afetando tanto a qualidade das águas como também os ecótonos vizinhos. Neste trabalho, será tratado o problema do transporte das concentrações das espécies constituintes, da temperatura e da turbulência, 2D e 2DH, durante o enchimento de compartimentos de reservatórios / The wadding of hidroelectric reservoirs provokes ambient impacts, intervening with the ecosystems and the ways of life of the involved populations, because during this process the terrestrial biomass is decomposed launching substances that stay concentrated in the volumes of the different compartments of the reservoir. In these conditions, some regions of the reservoir pass for periods where the texts of dissolved oxygen and the concentration of organic substance compromise the balance of the local flora and fauna, affecting as much the quality of waters as the neighboring ecotones. In this work, will be treated the problem of the transport of the concentrations of the constituent species, of the temperature and the turbulence, 2D and 2DH, during the wadding of compartments of reservoirs