Petróleo Brasileiro S.A. / O presente trabalho aborda o comportamento da planta de processamento primário com alimentação por fluxo em padrão de golfadas. O fluxo no sistema de tubulações é descrito por um modelo de parâmetros concentrados, fornecendo as características principais necessárias para o controle da planta, e a resposta dinâmica desta pode então ser analisada. Usando a estratégia de controle tradicional verifica-se que as oscilações de fluxo são transmitidas para as vazões de saída de líquido e gás, para obter uma vazão de saída mais estável é permitida a flutuação de carga no separador dentro de uma tolerância, isto é possível reduzindo a atuação do controlador e estabelecendo um controle adicional diretamente na válvula de entrada. / The present work addresses the behavior of a primary processing plant subjected to slug flow pattern at its entrance. The flow in a pipeline system is described by a simplified concentrated parameter model, which preserves the main physical features that are important to control the plant. The dynamic response of the plant is then analyzed. Using a standard control strategy for the gas liquid separator, it is seen that the flow oscillations are transmitted to the liquid and gas outlets. In order to obtain a more stable outlet flow, the liquid level in the separator is then allowed to fluctuate within a given range, by reducing the effect of the controller constants, and establishing an additional control directly on the inlet entrance valve.

Petróleo Brasileiro S.A. / O presente trabalho aborda o comportamento da planta de processamento primário com alimentação por fluxo em padrão de golfadas. O fluxo no sistema de tubulações é descrito por um modelo de parâmetros concentrados, fornecendo as características principais necessárias para o controle da planta, e a resposta dinâmica desta pode então ser analisada. Usando a estratégia de controle tradicional verifica-se que as oscilações de fluxo são transmitidas para as vazões de saída de líquido e gás, para obter uma vazão de saída mais estável é permitida a flutuação de carga no separador dentro de uma tolerância, isto é possível reduzindo a atuação do controlador e estabelecendo um controle adicional diretamente na válvula de entrada. / The present work addresses the behavior of a primary processing plant subjected to slug flow pattern at its entrance. The flow in a pipeline system is described by a simplified concentrated parameter model, which preserves the main physical features that are important to control the plant. The dynamic response of the plant is then analyzed. Using a standard control strategy for the gas liquid separator, it is seen that the flow oscillations are transmitted to the liquid and gas outlets. In order to obtain a more stable outlet flow, the liquid level in the separator is then allowed to fluctuate within a given range, by reducing the effect of the controller constants, and establishing an additional control directly on the inlet entrance valve.

FAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / O conhecimento teórico e experimental acumulado nas últimas décadas sobre pontos quânticos semicondutores (PQs) impulsiona o surgimento de um grande número de propostas atuais de utilizá-los em sistemas híbridos. A habilidade de controlar suas propriedades optoeletrônicas, bem como o domínio de sofisticadas técnicas de fabricação, tornaram-os candidatos ideais para formar junções com supercondutores (SCs), cujas características individuais são também notáveis. Essas junções podem ser simples, com um único PQ acoplado a um SC, ou múltiplas: a conexão de dois terminais SCs através de um PQ (junção tipo Josephson) e a junção de dois PQs através de um SC. Esta última forma um separador de pares de Cooper, dispositivo sugerido como fonte de partículas emaranhadas, que depende fundamentalmente da ocorrência de reflexão de Andreev cruzada (CAR) nas interfaces da junção. Junções de PQs com SCs e com supercondutores topológicos também tem sido propostas em sistemas de dois níveis formando qubits para a computação quântica trivial e topológica. Embora o estudo das junções PQ-SC esteja em evidência atualmente, a revisão da literatura mostra que a análise do regime transiente foi pouco explorada. Por isso, abordamos neste trabalho o transporte de cargas em uma junção PQ-SC-PQ com resolução temporal. Utilizando técnicas de função de Green de não-equilíbrio, particularmente, o formalismo de Kadanoff-Baym, escrevemos um conjunto de equações diferenciais acopladas, solucionado numericamente. Analisando as oscilações de Rabi que surgem na evolução temporal da corrente elétrica e das ocupações dos PQs, fomos capazes de identificar assinaturas de mecanismos de espalhamento através da junção, isto é, o tunelamento direto e a CAR. Adicionalmente, propusemos a expansão deste sistema pela sua inserção na estrutura de um fotodiodo, aplicando luz laser sobre um dos PQs. Os resultados mostram que ocorre a separação dos níveis opticamente excitados em dubletos de Autler-Townes, para acoplamentos fracos entre os PQs. Consequentemente, é observada a ocorrência de CAR, mediada pelo laser aplicado, através dos níveis que compõe o dubleto. Os resultados tem dependência também com a tensão fonte-dreno aplicada ao dispositivo, que pode estar no limite de bias alta (HB) ou zero (ZB). Este é o primeiro trabalho a analisar a separação de pares de Cooper assistida por fótons em uma junção PQ-SC-PQ, em regime de não-equilíbrio. Embora os resultados experimentais ainda sejam escassos, a inclusão de um SC em um fotodiodo de PQs híbrido permite novos mecanismos de formação de fotocorrente, abrindo novas possibilidades de aplicações desse sistema. / The theoretical and experimental knowledge accumulated in the last decades on semiconductors quantum dots (QDs) impulses the emergence of many current proposals for using them in hybrid systems. The ability to control their optoelectronic properties, as well as the control of fabrication techniques, made them the perfect candidates to compose junctions with superconductors (SCs), whose individual characteristics are also remarkable. These junctions can be simple, with a single QD coupled to a SC, or multiple: a connection of two superconducting terminals through a QD (a Josephson-like junction) and the junction of two QDs through a SC. The latter is known as a Cooper-pairs splitter, a device suggested as a source of entangled particles, for which is required the occurrence of crossed Andreev reflection (CAR) on the interfaces of the junction. Junctions of QDs with SCs and with topological SCs have also been proposed in two-level systems as qubits for both trivial and topological quantum computation. Despite the study of QD-SC junctions being currently in evidence, the literature review shows that the analysis of transient regime was little explored. Therefore, we address in this work the topic of time-dependent charge transport in a QD-SC-QD junction. By using non-equilibrium Green functions techniques, particularly, the Kadanoff-Baym formalism, we write down a set of coupled differential equations, which is numerically solved. Examining the Rabi oscillations that appears on the time evolution of electric current and QDs occupations, we were able to identify signatures of the scattering mechanisms through out the junction, i. e., direct tunnelling and CAR. Additionally, we propose to use this system as a photodiode, with the aid of a laser beam over one of the QDs. The results show the splitting of the optically excited states in Autler- Townes doublets, for a weak coupling between the QDs. Hence, CAR mediated by the applied laser was observed through the energy levels that compose the doublet. The results depend also with the source-drain potential applied to the device, which can be high bias (HB) or zero bias (ZB). The present work is the first to analyse the splitting of Cooper pairs assisted by photons in a QD-SC-QD junction, in nonequilibrium regime. Although the experimental results are still sparse, the inclusion of a SC in a QD hybrid photodiode allows new mechanisms of photocurrent formation, creating possibilities in future applications. / Tese (Doutorado)

Atualmente, existe uma tendência entre os projetistas brasileiros de valorizar a etapa de tratamento preliminar em projetos de novas estações de tratamento de esgoto (ETE). Neste ensejo foi concebido, construído e estudado um protótipo, em escala plena, de uma unidade composta de separador hidrodinâmico por vórtice (SHV) – empregado como desarenador – e grade fina cilíndrica de fluxo tangencial. Estudos acerca da hidrodinâmica da unidade, fundamentados em ensaios de estímulo-resposta com traçador (sal de cozinha) e simulações computacionais do padrão de escoamento em software de dinâmica dos fluidos computacional, demonstrou que ao se operar a unidade com taxas de aplicação superficial (TAS) de 764 'M POT.3'/'M POT.2'd; 1.146 'M POT.3'/'M POT.2'd e 1.528 'M POT.3'/'M POT.2'd o regime de macro-mistura do padrão de escoamento que se desenvolve no SHV aproximou-se do plug-flow, porém com certo grau de mistura que diminuiu com o aumento da TAS. Nesta pesquisa, foram desenvolvidos dois métodos um para determinação da concentração de areia no esgoto sanitário e outro para determinação da distribuição granulométrica dos grãos dessa areia. Ambos foram empregados na avaliação de desempenho da unidade de tratamento preliminar desenvolvida, que foi realizada na estação elevatória de ETE Jardim das Flores do município de Rio Claro, SP. Durante esta fase da pesquisa, o SHV demonstrou enorme potencialidade na remoção de areia para as TAS de 764 'M POT.3'/'M POT.2'd; 1.146 'M POT.3'/'M POT.2'd e 1.528 'M POT.3'/'M POT.2'd, porquanto, além de não remover significativamente matéria orgânica particulada (medida em termos de concentração de sólidos suspensos voláteis) presentes no esgoto sanitário, a unidade atingiu eficiências de remoção de grãos de areia de tamanho maior ou igual a 200 'mü'm entre 85% e 95%. Entretanto, a grade fina cilíndrica de fluxo tangencial (auto-limpante) revelou-se inviável. / Currently, there is a trend among the brazilian designers of valorizing the preliminary treatment in recently designed wastewater treatment plants (WWTP). In this context, a full scale prototype of a unit made up of a hydrodynamic vortex separator (HVS) – applied as a degritter – and a tangential flux fine screening was designed, built and evaluated. Research about the hydrodynamic of the prototype, based on stimulus-response essays with a salt tracer (sodium chloride) and computational simulations of the flow pattern using the computational fluid dynamic (CFD) software, showed that the macro mixture regime of the flow was similar to a plug-flow when the unit was operated with superficial loading rates (SLR) of 746 'M POT.3'/'M POT.2'd; 1.146 'M POT.3'/'M POT.2'd and 1.528 'M POT.3'/'M POT.2'd, however, the flow presented a certain mixture degree that reduced with the SLR increase. In this research, two methods were developed: one for the determination of grit concentration in sewage and another one for the assessment of grit grading. Both methods were used on the evaluation of the HVS prototype efficiency, which was carried out at Jardim das Flores WWT, in the city of Rio Claro, SP. During this phase of the research, the HVS presented a great potential for grit removal when the SLR of 746 'M POT.3'/'M POT.2'd; 1.146 'M POT.3'/'M POT.2'd and 1.528 'M POT.3'/'M POT.2'd were applied; for the reason that, besides not significantly removing the particulate organic matter present in sewage (measured as volatile suspended solids), the unit achieved grit removal efficiencies in the range of 85% to 95% for grit equal to or large than 200 'mü'm. However, the tangential flux cylindrical fine screening (self cleaning) did not reveal feasibility.