Orientadores: Maria Regina Wolf Maciel, Henry França Meier, Antonio Andre Chivanga Barros / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-10T17:36:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Noriler_Dirceu_D.pdf: 6369286 bytes, checksum: f7d7529d389ee08ae2c3e9ff05d27633 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Os mecanismos fenomenológicos que ocorrem em equipamentos industriais são muito importantes para o projeto e otimização de equipamentos e processos. Neste caminho, a destilação, a mais importante técnica de separação, é foco de diversos estudos que tem como objetivo compreender a fenomenologia deste sistema. Os modelos atuais para a representação de colunas de destilação baseiam-se no conceito de estágios de equilíbrio e de não equilíbrio que consideram a mistura perfeita em cada fase, onde não existem variações espaciais das propriedades conserváveis, somente variações temporais. No entanto, é conhecido que o padrão de escoamento tem uma grande importância sobre a eficiência de transferência de massa e energia. Neste sentido, houve muitas contribuições na aplicação das técnicas de CFD ao estudo dos padrões de escoamento em sistemas gás-sólido, como em leitos fluidizados, e em sistemas gás-líquido, como em coluna de bolhas. Assim, o principal objetivo deste trabalho é aplicar um modelo microscópico multifásico baseado na conservação de quantidade de movimento, calor e massa, num referencial euleriano-euleriano tridimensional e transiente, sob condições de turbulência, que possibilite a predição dos perfis de velocidade, fração volumétrica, pressão, temperatura e concentração em um prato perfurado de uma coluna de destilação. Um código comercial de CFD foi utilizado para a execução dos experimentos numéricos, com a construção de malhas numéricas e implementação de equações de fechamento obtidas na literatura através de sub-rotinas escritas em linguagem FORTRAN. O método numérico utilizado foi o método dos volumes finitos com malha co-localizada em um sistema de coordenadas generalizadas. Os principais resultados mostram os perfis de fração volumétrica, velocidade, temperatura e de concentração em função do tempo e da posição no prato e quando comparados com dados da literatura e com dados obtidos experimentalmente confirmam a capacidade do modelo predizer os principais aspectos fenomenológicos em pratos perfurados de destilação. A metodologia proposta neste trabalho mostrou-se adequada para reproduzir o comportamento fluidodinâmico em pratos perfurados de destilação e pode ser aplicada para projeto e otimização destes equipamentos / Abstract: A better understanding of the mechanisms that occur in large scale industrial processes is important in order to improve equipment design and process development. In this way, distillation is one of the most important separation techniques. Conventional models for distillation columns are based on equilibrium and non-equilibrium stage concepts. Despite the relevant results obtained with equilibrium and nonequilibrium stage models, they neglect the fluid dynamic phenomena assuming perfect mixing of each phase in the plate. However, it has been recognized that the flow pattern on a distillation tray is of large importance on the mass and energy transfer efficiency, and this influence can only be analyzed by making a fluid dynamics study. Recent advances show that CFD techniques have allowed the study of fluid dynamic in processes and equipments. Contributions have been made in modeling and simulation of gas-solid flow, as for example in fluidized beds, and gas-liquid flow, as for example in bubble columns. The main objective of this work is to apply a CFD model under Eulerian-Eulerian framework for gas-liquid flows, capable to predict the momentum, mass and thermal phenomena of the multiphase flows. A three-dimensional and transient model with chemical species, energy and momentum conservation balances have been applied for predictions of volume fractions, velocities, pressure, temperature and concentrations fields, of two-phase flows on distillation sieve tray. The mathematical model was implemented in a CFD commercial code for numerical studies, with the construction of a particular numerical grid and using own sub-routines in FORTRAN language for the closures equations obtained from literature. The model was solved using the finite-volume method with collocated variables in a generalized co-ordinate system. The results show the volume fractions, velocities, temperature and concentrations profiles as a function of the time and the position in the distillation sieve tray. These were compared with literature data and our experimental data to confirm that the model is suitable to predict gas-liquid flows on a distillation sieve tray. The CFD tools presented and discussed in this work make possible to know better the turbulent gas-liquid flow in a sieve plate of distillation columns and they can be used to optimize design and the operating conditions of such processes / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Submitted by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2017-03-17T10:55:19Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação - Aldemir S. Teixeira Junior.pdf: 33742910 bytes, checksum: 464e5cd1e3e4175acd0b1f1be38ee21e (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2017-03-17T10:55:35Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação - Aldemir S. Teixeira Junior.pdf: 33742910 bytes, checksum: 464e5cd1e3e4175acd0b1f1be38ee21e (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2017-03-17T10:56:22Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação - Aldemir S. Teixeira Junior.pdf: 33742910 bytes, checksum: 464e5cd1e3e4175acd0b1f1be38ee21e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-17T10:56:22Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Dissertação - Aldemir S. Teixeira Junior.pdf: 33742910 bytes, checksum: 464e5cd1e3e4175acd0b1f1be38ee21e (MD5) Previous issue date: 2016-09-06 / FAPEAM - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas / Digital cameras became quickly the main image-capturing devices. They not only replaced the film cameras, but also enabled new applications. Among the most important technologies in the design of digital cameras is the use of CMOS image sensors instead of charge-coupled devices (CCD). CMOS technology allows the integration of capture and processing on a single chip, reducing the size, energy and costs. Despite these advantages, CMOS image sensors have an increased noise in some pixel design architectures. The noise deteriorates the image and determines the sensor sensitivity. In this thesis a technique will be developed to quantify the noise in CMOS image sensors, putting aside the main noise sources in low temperatures (cryogenic) and measuring it depending on the brightness. In general, these results are obtained (whether in image sensors or in simple devices) via dedicated commercial equipment that are extremely expensive (about R$ 260.000,00), an example of such equipment would be (E4727A -Advanced Low LoiseAnalyzer), however, this problem can be overcome, in part, using own development systems, which will be one of the objectives of this work, making it possible to analyze using existing equipment in the optical laboratory materials - OptiMa. / As câmeras digitais tornaram-se rapidamente os principais dispositivos de captura de imagem. Elas não só substituíram as câmeras de filme, mas também permitiram novas aplicações. Entre as tecnologias mais importantes no projeto de câmeras digitais está o uso de sensores de imagem CMOS ao invés de dispositivos de carga acoplada (CCD). A tecnologia CMOS permite que haja a integração de captura e processamento em um único chip, reduzindo o tamanho a energia e o custo. Apesar dessas vantagens os sensores de imagem CMOS, possuem um maior ruído em algumas arquiteturas de projeto do pixel. O ruído deteriora a imagem e determina a sensibilidade do sensor. Nesta dissertação será desenvolvida uma técnica para quantificar o ruído em sensores de imagem CMOS, separando as principais fontes de ruído através de baixas temperaturas (criogênia) e medindo em função da luminosidade. Em geral esses resultados são obtidos (seja ele em sensores de imagem ou em simples dispositivos), através de equipamentos comerciais dedicados que são extremamente caros (R$ 260.000,00), um exemplo desses equipamentos seria (E4727A - Advanced Lota Loise Analyzer), no entanto, este problema pode ser contornado, em parte, utilizando-se sistemas de desenvolvimento próprios, que será um dos objetivos deste trabalho, tornando possível a análise através de equipamentos existentes no laboratório de óptica de materiais - OptiMa.

[pt] Pelo presente trabalho, buscou-se desenvolver uma ferramenta capaz de analisar e otimizar o uso de pelotas de minério de ferro em processos tradicionais de redução direta do tipo forno cuba. A criação de um modelo termoquímico do processo MIDREX foi proposta e elaborada dentro da PUC-Rio, levando-se também em conta alguns aspectos cinéticos relativos à redução dos minérios e à carburização do ferro-esponja, bem como alguns parâmetros operacionais. Este modelo foi subseqüentemente adaptado para interagir com um segundo modelo termoquímico de forno elétrico a arco da RS Consultants, representando assim a cadeia de fabricação de aço líquido primário pela rota redução direta - forno elétrico a arco. Para o gerenciamento computacional do processo de otimização e interação com os dois modelos acima citados, desenvolveu-se, adicionalmente, um terceiro modelo, o qual foi designado neste trabalho como modelo GESTOR. Um máximo uso de ferro-esponja ― e de pelotas, conseqüentemente ― é objetivado sempre que possível, sob determinadas condições operacionais pré-estabelecidas. A avaliação econômica destes processos foi embasada em conceitos de valor de uso. Alguns resultados são apresentados neste trabalho, para demonstrar a efetividade e o poder de análise da ferramenta e espera-se que os profissionais da Samarco possam fazer uso deste instrumento de trabalho, dando o devido suporte à tomada de decisão à comercialização e ao desenvolvimento de produtos existentes ou novos. / [en] The study at issue searched for developing an innovative tool able to effectively analyze and optimize the industrial usage of iron ore pellets undergoing traditional gas-based direct reduction processes. The creation of a thermochemical model for MIDREX process was proposed and carried out by PUC-Rio, taking into account relevant characteristics related to DRI carburization and reduction kinetics, as well as some important operating parameters. Subsequently, this model was adapted in order to interact with a second thermo-chemical model owned by RS Consultants and able to represent an electric arc furnace operation. In this sense, it has been possible to represent thereby the iron and steelmaking route based on direct reduction and electric arc furnace. For the computational management of the optimization methodology and interaction involving the two models above-mentioned, a third model was developed and referred to as GESTOR model. It was built to maximize the DRI usage ¯ and pellets utilization, consequently ¯ respecting certain operating conditions previously established. Economic assessments shall be made premised upon value in use concepts. Some results are shown in this study, based on a hypothetical scenario, aiming at proving the effectiveness of this tool. Its adoption by Samarco´s experts is expected as an important supportive methodology to help them to make decisions properly concerning both marketing strategies and product development activities.

A ocorrência de uma grande reorganização de placas durante o Neógeno reflete a comlpexa interação entre as placas do Caribe, Farallon, e América do Sul, e o arco intra-oceânico de Panamá. Isto, tem influenciado o registro tectono-estratigráfico dos Andes nor-ocidentais da Colômbia, o qual tem sido escassamente estudado perto da sutura entre os domínios de Panamá o da América do Sul. Novos dados de petrografia de arenitos, análises de minerais densos, geocronologia detrítica em zircão, geoquímica de rocha total, e modelamento termal inverso de múltiplos termocronômetros, realizados em um transepto de 50 km com direção SE-NW, permitem reconstruir a história de deformação e exumação/erosão das rochas do Cretáceo Superior ao Plioceno do flanco ocidental da Cordilheira Ocidental. O início da exumação das rochas do Cretáceo Superior associadas com a margem continental Sul-americana, ocorreu entre 45 e 20 Ma, o qual é sugerido pelo resfriamento inicial desde temperaturas dentro da zona de retenção parcial do hélio em zircão (~180-200°C). Essas rochas, também sofreram um pulso de exumação considerável durante o Mioceno Médio, o qual caracteriza-se por taxas moderadamente rápidas entre 0.3 km/my e 0.7 km/my. Adicionalmente, um período de resfriamento rápido também é documentado com taxas máximas de exumação ~1.3 km/my. As rochas do Eoceno Médio do arco oceânico de Panamá, as quais estão separadas das rochas do Cretáceo Superior da Cordilheira Ocidental por uma faixa de deformação, registram um resfriamento inicial em ~15 Ma desde a zona de retenção parcial de hélio em apatita (APRZ, ~80-60°C, com taxas perto de 0.6 km/my. Termocronologia detrítica em secuências pós-colisionais e sedimentos modernos, também registram estes períodos de exumação. Os novos resultados podem ser relacionados com processos tectônicos de escala regional, que incluem: Convergência rápida e frontal no Oligoceno Superior, entre a recentemente formada placa de Nazca e a placa continental Sul-americana, depois da fragmentação da antiga placa de Farallon, a colisão do Arco de Panamá do Cretáceo Superior-Eoceneo durante o Mioceno Médio, o qual resultou exumação geral ao longo do segmento NW da placa Sul-americana, é o início da subducção da placa de Nazca é a instalação de um segmento plano ao norte durante o Mioceno Superior-Plioceno. Este é provavelmente o mecanismo responsável pelo soerguimento da superfície recente na Colômbia nor-oriental e a contínua deformação-soerguimento das serras costeiras ocidentais e das bacias orientais de foreland ao norte de 5°N. / The occurrence of major plate reorganization during the Neogene, reflects the complex interactions between the Caribbean, Farallon and South-American plates, and the Panama Arc. These, have influenceed the tectono-stratigraphic record of the northwestern Colombian Andes, which has been scarcely studied neart the suture between the Panama and South-American domains. New sandstone petrography, heavy minerals analyses, U-Pb detrital zircon geochronology, whole-rock geochemical data, and thermal inverse modeling of multiple thermochronometers, carried along a 50 km southeast-northwest transect, allow to reconstruct the deformation and exhumation/erosional history of the Late Cretaceous to Pliocene rocks from the western flank of the Western Cordillera. The onset of exhumation of Late Cretaceous sedimentary rocks, associated with the South-American margin, occurred between 45-20 Ma, as suggested by the initial cooling from temperatures within the zircon helium partial retention zone (ZPRZ, ~180-200°C). These rocks also experienced a substantial pulse of exhumation during the Middle Miocene, which is characterized by moderately rapid rates between ~0.3 km/my and 0.7 km/my. Moreover, a Pliocene period of rapid cooling is also documented with maximum exhumation rates of ~1.3 km/my. The Middle Eocene rocks from the intra-oceanic Panama Arc, which are separated by a highly-deformed zone from the Late Cretaceous rocks of the Western Cordillera, record an initial cooling at ca. 15 Ma from the apatite partial retention zone (APRZ, ~80-60°C) at rates around 0.6 km/my. Detrital thermochronology of post-collisional sequences and modern river sediments also record these exhumation events. The we results can be related to more regional-scale tectonic processes including: the Late Oligocene rapid and frontal convergence between the newly formed Nazca plate and the continental South-American plate following the fragmentation of the former Farallon plate, the Middle Miocene collision of the Cretaceous-Eocene Panama Arc that triggered generalized exhumation-deformation widespread in the upper NW South-American plate, and the Middle to Late Miocene initiation of the Nazca subduction and installation of a Late Miocene-Pliocene flat-slab to the north. The latter is likely to represent the mechanism that triggered surface uplift in eastern Colombia and ongoing uplift-deformation of western coastal ranges and eastern foreland basins north of 5°N

O objetivo deste trabalho é analisar a distribuição das tensões residuais que resultam da combinação das variações volumétricas resultantes dos gradientes térmicos e das transformações de fase que ocorrem durante a têmpera de cilindros de aço AISI/SAE 1045, 4140 e 4340. O modelo matemático usado para este objetivo utiliza o programa AC3 de modelagem de tratamentos térmicos (curvas de transformação, curvas de resfriamento, microestrutura e a dureza do material), para alimentar um modelo de elementos finitos, considerando acoplamento termo-mecânico e comportamento não linear elasto-plástico, para previsão de tensões residuais em cilindros de aço AISI/SAE 1045, 4140 e 4340 temperados em água. São apresentados, também, os resultados de observações metalográficas e perfis de dureza que confirmam qualitativamente as previsões do programa AC3. A verificação do modelo numérico por elementos finitos foi efetuada através da medição das tensões residuais nos cilindros de aço com o emprego da técnica de difração de raios X. A simulação numérica, através do método dos elementos finitos comprova, nos três casos estudados, a existência de tensões residuais de compressão na região superficial após o processo de têmpera e indica de maneira quantitativa e qualitativa que as tensões mais significativas são as tangenciais. Os resultados obtidos a partir do modelo numérico mostraram uma aderência significativa em comparação com os resultados experimentais. / The aim of this work is to analyze the distribution of residual stresses resulting from combination of volumetric changes due to heat gradients and phase changes occurring during the quenching process of AISI/SAE 1045, 4140 and 4340 steel cylinders. The mathematical model used for this objective uses the AC3 program for modeling thermal treatments (transformation curves, cooling curves, microstructure and material hardness), whose results were fed into a finite element model, considering thermal-mechanical coupling and non-linear elastic-plastic behavior for forecasting of residual stresses in AISI/SAE 1045, 4140 and 4340 steel cylinders quenched in water. The observed microstructures and measured hardness confirmed qualitatively the previsions of the AC3 program. The results of finite element modeling were compared to experimental measurements of residual stresses measured at the surface, using X-Ray diffraction techniques. The finite element numerical simulation shows, for the three studied cases, the presence of compressive residual stresses in the surface region after a quenching process and indicates qualitatively and quantitatively that the most significant stresses are the tangential ones. The results obtained from the numerical model showed a significant adherence in comparison with the experimental results.

As Faltas de Alta Impedância (FAI) causadas pelo rompimento de um condutor da rede primária podem trazer risco à segurança pessoal e ao patrimônio. A detecção deste defeito se faz, portanto, necessária. Não há na literatura um método que estabeleça a solução definitiva para este problema. Ainda, os estudos, quando não baseados em sinais reais, utilizam, por vezes, modelos determinísticos ou que não representam por completo as características geradas pelo defeito. Por este motivo, este trabalho propõe um modelo de falta de alta impedância que visa representar, com elevado detalhamento, a natureza do evento. O modelo desenvolvido é parametrizável para que possa representar as características dos sinais de falta e suas variações, inclusive as não determinísticas, as quais se referenciam na literatura, reproduzindo o comportamento típico de uma falta de alta impedância. O programa de simulação computacional empregado para este fim foi o ATPDraw. Para a validação do sinal gerado pelo modelo, além da comparação visual com sinais de falta reais, foi elaborado um algoritmo de detecção de FAI, o qual busca por características do fenômeno já conceituadas na literatura, com o propósito de analisar o sinal da corrente de falta gerado pelo modelo quando inserido em um sistema de distribuição de energia elétrica. Foi observada a progressão temporal do fenômeno, desde o rompimento do condutor até a formação dos arcos voltaicos. Do sinal de falta, em síntese, foram observadas características como: assimetria, variação de assimetria, ocorrência de buildup, presença e variação dos componentes harmônicos e inter-harmônicos. A observação dessa variedade de características é necessária na detecção de FAI e é coerente com o modelo proposto, já que este é o único presente na literatura capaz de reproduzi-las simultaneamente. Dos casos de falta simulados, todos foram detectados pelo algoritmo de detecção, indicando que os sinais de falta de alta impedância produzidos pelo modelo possuem as características que ele foi projetado para gerar. / High Impedance Faults (HIF) caused by primary conductor rupture can pose personal safety risk and danger to property. Detection of this event is, therefore, required. There is no proposed method in the literature that establishes a decisive solution to this problem. Studies, when not based on real signals, sometimes use deterministic models or models that do not entirely represent the event\'s characteristics. For this reason, this research proposes a high impedance fault model that intend to represent, with high level of details, the nature of this event. The developed model is parametrizable so it can represent fault signal characteristic and its variations, reproducing the typical high impedance fault behavior. The software ATPDraw was used for this purpose. For model\'s behavior and signal validation, in addition to visual comparison with real HIF signals, a detection algorithm was developed, which searches for HIF characteristics presented on literature, with the intent of analyzing the fault current signal generated by the model when inserted on an electrical distribution system. The temporal progression of the event was observed from the conductor rupture until electric arc ignition. From the fault current, characteristics such as: asymmetry, asymmetry variation, buildup, presence and variation of harmonic and inter-harmonic frequencies were analyzed. The evaluation of this variety of characteristics is needed for HIF detection and it only makes sense because the proposed model is the only one presented in literature capable of reproducing of all them simultaneously. All detection tests resulted in positive identification, confirming that the proposed HIF model possesses the intended characteristics.

Submitted by JOSIANE SANTOS DE OLIVEIRA (josianeso) on 2018-04-25T13:02:31Z No. of bitstreams: 1 Rodrigo Comin_.pdf: 9770505 bytes, checksum: 7fab41aa9f91c2809d6d8bc966015c61 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-25T13:02:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigo Comin_.pdf: 9770505 bytes, checksum: 7fab41aa9f91c2809d6d8bc966015c61 (MD5) Previous issue date: 2017-09-29 / Nenhuma / O setor automotivo nacional, no segmento de fabricação de carrocerias para ônibus, vem buscando melhorar a qualidade de produção de seus veículos, visando atender as exigências do mercado interno e externo, por meio de especificações de projetos eletrônicos seguindo normas internacionais. Neste contexto, as normas de compatibilidade eletromagnética destacam-se, pois, possuem um papel importante para garantir que os equipamentos possam operar de forma segura, sem gerar ou sofrer interferências. Este trabalho tem como objetivo desenvolver uma metodologia para projetar produtos eletrônicos que necessitam atender normas de compatibilidade eletromagnética, por meio de estudos de técnicas de emissões radiadas e conduzidas, e uso de ferramentas computacionais para simulação da placa de circuito impresso. A partir deste estudo, pode-se diminuir investimentos com laboratórios de testes, tempo de desenvolvimento e disponibilizar produtos ao mercado de forma mais eficiente. O uso de técnicas apropriadas e boas práticas em projetos são meios adequados para atender requisitos de normas, porém a evolução das tecnologias e adição de mais circuitos em áreas menores torna necessário avançar nos conhecimentos. Assim, deve-se compreender de forma detalhada as técnicas para emissões de modo comum e diferencial, desenvolver simulações que possam prever resultados em testes de laboratórios e propor alterações em projeto mecânico ou eletrônico que atendam os limites determinados em normas. / The national automotive division, more precisely in the bus manufacturing segment, efforts are being deposited to improve the manufacturing quality of its vehicles in order to meet the requirements of the internal and external market through electronic projects based on international standards. Furthermore, the electromagnetic compatibility standards stand out because they have a major importance ensuring that electronic devices are able to provide safety to its users, without interfering or being interfered by other devices. The objective of this research is to develop a methodology to design electronic devices which must meet the standards requirements of electromagnetic compatibility. This goal is achieved through the study of radiated and conducted emissions techniques, and using computational tools for simulation of printed circuit boards. From this study it will be possible to reduce costs with laboratory tests, reduce the time required for development, and provide products to the customers in an efficient way. The use of appropriated techniques and good practices during the designs process are the proper way to meet standards and requirements. However, with the evolution of technology and addition of more electronic circuits in smaller areas requires to acquire more knowledge and go deeper in this study. Thus, it is necessary to understand in details the common mode and differential emissions technics, develop simulations which can provide a preview of what the laboratory tests may result, and propose changes in the mechanic and electronic project design in order to meet the limits of the requirements determined in the standards.

As Faltas de Alta Impedância (FAI) causadas pelo rompimento de um condutor da rede primária podem trazer risco à segurança pessoal e ao patrimônio. A detecção deste defeito se faz, portanto, necessária. Não há na literatura um método que estabeleça a solução definitiva para este problema. Ainda, os estudos, quando não baseados em sinais reais, utilizam, por vezes, modelos determinísticos ou que não representam por completo as características geradas pelo defeito. Por este motivo, este trabalho propõe um modelo de falta de alta impedância que visa representar, com elevado detalhamento, a natureza do evento. O modelo desenvolvido é parametrizável para que possa representar as características dos sinais de falta e suas variações, inclusive as não determinísticas, as quais se referenciam na literatura, reproduzindo o comportamento típico de uma falta de alta impedância. O programa de simulação computacional empregado para este fim foi o ATPDraw. Para a validação do sinal gerado pelo modelo, além da comparação visual com sinais de falta reais, foi elaborado um algoritmo de detecção de FAI, o qual busca por características do fenômeno já conceituadas na literatura, com o propósito de analisar o sinal da corrente de falta gerado pelo modelo quando inserido em um sistema de distribuição de energia elétrica. Foi observada a progressão temporal do fenômeno, desde o rompimento do condutor até a formação dos arcos voltaicos. Do sinal de falta, em síntese, foram observadas características como: assimetria, variação de assimetria, ocorrência de buildup, presença e variação dos componentes harmônicos e inter-harmônicos. A observação dessa variedade de características é necessária na detecção de FAI e é coerente com o modelo proposto, já que este é o único presente na literatura capaz de reproduzi-las simultaneamente. Dos casos de falta simulados, todos foram detectados pelo algoritmo de detecção, indicando que os sinais de falta de alta impedância produzidos pelo modelo possuem as características que ele foi projetado para gerar. / High Impedance Faults (HIF) caused by primary conductor rupture can pose personal safety risk and danger to property. Detection of this event is, therefore, required. There is no proposed method in the literature that establishes a decisive solution to this problem. Studies, when not based on real signals, sometimes use deterministic models or models that do not entirely represent the event\'s characteristics. For this reason, this research proposes a high impedance fault model that intend to represent, with high level of details, the nature of this event. The developed model is parametrizable so it can represent fault signal characteristic and its variations, reproducing the typical high impedance fault behavior. The software ATPDraw was used for this purpose. For model\'s behavior and signal validation, in addition to visual comparison with real HIF signals, a detection algorithm was developed, which searches for HIF characteristics presented on literature, with the intent of analyzing the fault current signal generated by the model when inserted on an electrical distribution system. The temporal progression of the event was observed from the conductor rupture until electric arc ignition. From the fault current, characteristics such as: asymmetry, asymmetry variation, buildup, presence and variation of harmonic and inter-harmonic frequencies were analyzed. The evaluation of this variety of characteristics is needed for HIF detection and it only makes sense because the proposed model is the only one presented in literature capable of reproducing of all them simultaneously. All detection tests resulted in positive identification, confirming that the proposed HIF model possesses the intended characteristics.

O objetivo deste trabalho é analisar a distribuição das tensões residuais que resultam da combinação das variações volumétricas resultantes dos gradientes térmicos e das transformações de fase que ocorrem durante a têmpera de cilindros de aço AISI/SAE 1045, 4140 e 4340. O modelo matemático usado para este objetivo utiliza o programa AC3 de modelagem de tratamentos térmicos (curvas de transformação, curvas de resfriamento, microestrutura e a dureza do material), para alimentar um modelo de elementos finitos, considerando acoplamento termo-mecânico e comportamento não linear elasto-plástico, para previsão de tensões residuais em cilindros de aço AISI/SAE 1045, 4140 e 4340 temperados em água. São apresentados, também, os resultados de observações metalográficas e perfis de dureza que confirmam qualitativamente as previsões do programa AC3. A verificação do modelo numérico por elementos finitos foi efetuada através da medição das tensões residuais nos cilindros de aço com o emprego da técnica de difração de raios X. A simulação numérica, através do método dos elementos finitos comprova, nos três casos estudados, a existência de tensões residuais de compressão na região superficial após o processo de têmpera e indica de maneira quantitativa e qualitativa que as tensões mais significativas são as tangenciais. Os resultados obtidos a partir do modelo numérico mostraram uma aderência significativa em comparação com os resultados experimentais. / The aim of this work is to analyze the distribution of residual stresses resulting from combination of volumetric changes due to heat gradients and phase changes occurring during the quenching process of AISI/SAE 1045, 4140 and 4340 steel cylinders. The mathematical model used for this objective uses the AC3 program for modeling thermal treatments (transformation curves, cooling curves, microstructure and material hardness), whose results were fed into a finite element model, considering thermal-mechanical coupling and non-linear elastic-plastic behavior for forecasting of residual stresses in AISI/SAE 1045, 4140 and 4340 steel cylinders quenched in water. The observed microstructures and measured hardness confirmed qualitatively the previsions of the AC3 program. The results of finite element modeling were compared to experimental measurements of residual stresses measured at the surface, using X-Ray diffraction techniques. The finite element numerical simulation shows, for the three studied cases, the presence of compressive residual stresses in the surface region after a quenching process and indicates qualitatively and quantitatively that the most significant stresses are the tangential ones. The results obtained from the numerical model showed a significant adherence in comparison with the experimental results.

Orientadores: Aurelio Ribeiro Leite de Oliveira, Fredy Angel Amaya Robayo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática, Estatística e Computação Científica / Made available in DSpace on 2018-08-23T17:46:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MamianLopez_EstherSofia_M.pdf: 1176541 bytes, checksum: 8f49901f40e77c9511c30e86c0d1bb0d (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Os modelos probabilísticos de uma linguagem (MPL) são modelos matemáticos onde é definida uma função de probabilidade que calcula a probabilidade de ocorrência de uma cadeia em uma linguagem. Os parâmetros de um MPL, que são as probabilidades de uma cadeia, são aprendidos a partir de uma base de dados (amostras de cadeias) pertencentes à linguagem. Uma vez obtidas as probabilidades, ou seja, um modelo da linguagem, existe uma medida para comparar quanto o modelo obtido representa a linguagem em estudo. Esta medida é denominada perplexidade por palavra. O modelo de linguagem probabilístico que propomos estimar, está baseado nas gramáticas probabilísticas livres do contexto. O método clássico para estimar os parâmetros de um MPL (Inside-Outside) demanda uma grande quantidade de tempo, tornando-o inviável para aplicações complexas. A proposta desta dissertação consiste em abordar o problema de estimar os parâmetros de um MPL usando métodos de pontos interiores, obtendo bons resultados em termos de tempo de processamento, número de iterações até obter convergência e perplexidade por palavra / Abstract: In a probabilistic language model (PLM), a probability function is defined to calculate the probability of a particular string ocurring within a language. These probabilities are the PLM parameters and are learned from a corpus (string samples), being part of a language. When the probabilities are calculated, with a language model as a result, a comparison can be realized in order to evaluate the extent to which the model represents the language being studied. This way of evaluation is called perplexity per word. The PLM proposed in this work is based on the probabilistic context-free grammars as an alternative to the classic method inside-outside that can become quite time-consuming, being unviable for complex applications. This proposal is an approach to estimate the PLM parameters using interior point methods with good results being obtained in processing time, iterations number until convergence and perplexity per word / Mestrado / Matematica Aplicada / Mestra em Matemática Aplicada