[pt] No presente trabalho foram realizadas medidas de capacidade térmica à pressão constante do espinélio Al2MnO4 na faixa entre 2 e 873 K. No intervalo entre 2 e 300 K empregou-se um calorímetro de relaxação térmica. Os dados evidenciaram a presença de uma anomalia em torno de 33 K, cuja componente magnética pôde ser constatada mediante medidas de capacidade calorífica com campo magnético constante, bem como também medidas de magnetização específica como função da temperatura. A contribuição entrópica associada à mencionada anomalia foi considerada no cálculo da entropia molar a 298.15 K do óxido em questão (116.05 mais ou menos 5.2 J/mol.K), valor este consistente com valores da literatura para outros espinélios. Na faixa entre 323 e 873 K empregou-se um calorímetro diferencial de varredura. Os dados foram ajustados quantitativamente com o modelo de Berman e Brown, incluindo-se no ajuste o valor de capacidade térmica a 298.15 K, obtido via calorimetria de relaxação térmica. Empregando-se o valor de entropia molar determinado no presente trabalho, os parâmetros do modelo de Berman e Brown estimados com os dados em temperaturas elevadas, e uma estimativa disponível na literatura para a entalpia de formação do óxido Al2MnO4, construiu-se um modelo para a dependência térmica da energia de Gibbs do referido composto válido na faixa entre 298.15 e 2114 K. O modelo foi testado com sucesso no acesso termodinâmico das propriedades do sistema Al2O3-MnO. / [en] In the present work the constant pressure molar heat capacity of the spinel Al2MnO4 was measured between 2 K and 873 K. In the interval between 2 K and 300 K a relaxation calorimeter was employed. The data indicated the presence of a thermal anomaly around 33 K, whose magnetic component could be evidenced through measurements of the heat capacity with a constant applied magnetic field, and also through specific magnetization data as a function of temperature. The entropic contribution of the thermal anomaly was considered in the calculation of the molar entropy of the oxide at 298.15 K (116.05 more or less 5.2 J/mol.K), and the calculated value has proven to be consistent with values published earlier for other spinel compounds. In the interval between 323 and 873 K a differential scanning calorimeter was employed. The data were quantitatively modeled with the function proposed by Berman and Brown, including the heat capacity value obtained at 298.15 K accessed through the relaxation calorimeter route. By using the molar entropy at 298.15 K, the values of the parameter estimated for the Berman and Brown model with the heat capacity data at elevated temperatures, and an estimative for the heat of formation of the spinel Al2MnO4 extracted from the literature, it was possible to construct a model for the thermal dependence of the Gibbs energy of this compound valid between 298.15 K and 2114 K. The model was successfully tested in the thermodynamic assessment of the properties of the system Al2O3-MnO.

[pt] A dissertação de mestrado tem por objetivo estudar a indesejável formação do fouling no sistema de arrefecimento dos hidrogeradores da usina hidrelétrica Fontes Nova com vistas a propor técnicas alternativas para a sua mitigação. Mais especificamente, avaliar o desempenho de uma técnica antifouling que expõe o escoamento à ação de um campo elétrico externo. A pesquisa foi motivada (i) pela perspectiva de contribuir para o entendimento do complexo fenômeno de formação e mitigação do fouling e (ii) pelo desafio de propor um método on-line, não invasivo, de simples operação, em contraposição aos métodos de limpeza mecânica e química normalmente ofensores do meio ambiente e que requerem a interrupção da geração. Desenvolvido no contexto do projeto de PeD Light/Aneel Ref. OKE 06-07 intitulado Tecnologia de tratamento de água de refrigeração da usina Fontes Nova, a pesquisa, de natureza experimental e quantitativa, desenvolveu-se com base numa metodologia que avalia o desempenho hidrodinâmico e térmico do trocador de calor quando submetido à ação do dispositivo antifouling estudado. Os resultados do trabalho permitiram concluir que a incrustação predominante é de natureza Bio (biofouling) e que embora o dispositivo não invasivo iniba a formação dos indesejáveis micro-organismos que obstruem o trocador e afetam a sua eficácia de operação ele não elimina o problema. A partir dessa constatação, uma técnica alternativa de limpeza on-line que faz uso de esferas abrasivas foi concebida e projetada para promover a limpeza do trocador de calor em operação. / [en] The objective of the master thesis is to study the undesirable formation of fouling in the cooling system of hydroeletric generators of Fontes Nova Power Plant with the view to propose an alternatives techniques for its mitigation. more specifically, to assess the performance of an antifouling device that exposes the flow to the action of an external electric field. The research was motivated by the perspective of contributing to the understanding of the complex phenomenon associated with the formation and mitigation of fouling and by the challenge of proposin an alternate on-line, non-invasive method, of simple operation, contrasting to conventional of mechanical and chemical cleaning methods that normally offender the environment and requires interruption of the generation. Developed in the context of the project R and D light/aneel Ref. OKE 06-07 entitled Technology for treatment of refrigeration water of the Fontes Nova Power Plant, the research, of quantitative and experimental nature, was developed based on a methodology that assess the of hydrodynamic and thermal performance of the heat exchanger when submitted to the action of the antifouling device studied. The results of the work support the conclusion that the fouling is of a biological nature (biofouling) and that although the non-invasive device inhibits the formation of the unwanted microorganisms that block the exchanger and affect its effectiveness of operation it does not eliminate the problem. An alternative on-line cleaning technique that makes use of abrasive spheres was designed and engineered to clean the heat exchanger in operation.

Made available in DSpace on 2016-12-23T14:05:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 1- Capa.pdf: 18716 bytes, checksum: 1dddf42a26f2caa98fb2c3c97cb02a55 (MD5) Previous issue date: 2004-04-06 / O estudo realizado nesta dissertação é motivado principalmente pelo interesse em se avaliar a resposta térmica e tensional em estruturas de concreto massa nas primeiras idades considerando a viscoeleasticidade linear do material. Neste trabalho desenvolvem-se modelos numérico-computacionais e implementam-se os softwares PFEM_2DT e PFEM_2DAT, de análise térmica e de tensões no domínio bidimensional, respectivamente. Inicialmente, foi realizada uma revisão bibliográfica do problema termomecânico considerando os mecanismos e modelos físicos para a representação do mesmo, utilizando-se de ferramentas matemáticas e artifícios numéricos para a resolução do problema. Foram pesquisados ainda os parâmetros influentes na análise de temperaturas e de tensões no concreto massa, destacando-se as propriedades viscoelásticas de fluência e retração onde de forma resumida, porém esclarecedora, foram descritos seus principais conceitos, causas e efeitos bem como alguns dos principais modelos de representação dessas deformações diferidas. Por meio desses estudos teóricos e das conseqüentes implementações computacionais, foram analisadas diferentes estruturas de concreto através dos programas computacionais desenvolvidos e, posteriormente, realizadas comparações com resultados experimentais e numéricos obtidos por outros pesquisadores objetivando validar os aplicativos. Na elaboração deste software fez-se uso do novo paradigma de programação Programação Orientada a Objetos, associado à resolução de sistemas de equações lineares pelo Método dos Gradientes Conjugados. Analisou-se o comportamento das temperaturas de diferentes estruturas sujeitas ao calor interno gerado no concreto sob a influência das condições ambientais, que permitem que esse calor seja dissipado, gerando como conseqüência, distribuições de temperatura não-lineares no interior da estrutura. Nos estudos tensionais das estruturas de concreto massa analisadas nesta dissertação pôde-se avaliar a evolução das tensões de origem térmica considerando o material viscoelástico linear, comparando-as com a resistência à tração do material. Por fim, efetuaram-se estudos comparativos de tensões em um bloco de concreto massa utilizando os modelos elástico e viscoelástico linear, avaliando o nível de importância e o grau de magnitude da consideração dos efeitos diferidos associados quando da análise do comportamento termomecânico de estruturas maciças de concreto em fase de construção. / The study accomplished in this dissertation is motivated mainly by the interest in evaluating the temperature and stress field in mass concrete structures at first ages considering material s linear viscoeleasticity. The development and implementation of numeric-computational models are also scope of this work by means the softwares PFEM_2DT and PFEM_2DAT, of thermal stress analysis in the two-dimensional domain. Initially at first step, the bibliographic revision of the thermomechanical problem was accomplished considering physical mechanisms and models for its representation, using mathematical tools and numeric artifices for the resolution of the problem. The influential parameters in the analysis of temperatures and stresses in the mass concrete were also researched, standing out to the creep and shrinkage rheological properties, where in a summarized and elucidated way, its main concepts, causes and effects were described, as well as some of the main representation models of those differed deformations. Considering theoretical studies and the consequent computer implementations, different concrete structures were analyzed through the developed softwares, and compared with experimental and numeric results obtained by other researchers with the objective of validating the applications. In the elaboration of this software was made use of the new programming paradigm Object-Oriented Programming, associated to the resolution of linear systems equations for the Method of the Conjugated Gradients. The temperature field s behavior of different structures subject to the internal heat into the concrete was analyzed, under the influence of the environmental conditions, that allows the heat to be dissipated, generating as consequence, non- linear temperature distributions inside the structure. The termomechanic problems studied in mass concrete structures were analyzed in this dissertation, where the thermal stresses behaviour could be evaluated considering the linear viscoelasticity properties of the material, comparing them with the tensile strength of the material. Finally, comparative studies of the stresses in a mass concrete block were executed using elastic models and linear viscoelasticity, evaluating the importance and magnitude levels of the associated differed effects in the termomechanic behavior analysis of solid concrete structures in a construction stage.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-04-07T16:17:44Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AnaliseVelocidadeCritica.pdf: 2097878 bytes, checksum: 2379c01cbe0eb00a0164f0ad3cb23583 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-06-16T14:57:50Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AnaliseVelocidadeCritica.pdf: 2097878 bytes, checksum: 2379c01cbe0eb00a0164f0ad3cb23583 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-16T14:57:50Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_AnaliseVelocidadeCritica.pdf: 2097878 bytes, checksum: 2379c01cbe0eb00a0164f0ad3cb23583 (MD5) Previous issue date: 2009 / A indústria mineral representa um grande estimulador da economia do estado, e como destaque nessa indústria podemos mencionar o setor do beneficiamento de Caulim. As soluções dos problemas relacionados a essa atividade mostram-se como uma oportunidade rara de interação universidade-indústria, além de ser um campo fértil para o desenvolvimento científico. Um ponto importante a ser estudado trata do escoamento da suspensão de caulim em dutos e equipamentos relacionados; problemas como incrustação e calculo da perda de carga não foram ainda resolvidos de forma definitiva pela indústria. Nesse contexto o presente trabalho se dispõe a desenvolver uma metodologia para o cálculo dos parâmetros de escoamento principalmente da velocidade mínima necessária para que as partículas em suspensão não depositem no interior dos dutos. Assim o objetivo macro desta dissertação reside em analisar através da implementação de metodologia, o cálculo da velocidade de deposição durante o escoamento de polpas de caulim com diferentes frações mássicas (% em peso de sólidos) no interior de dutos circulares; a partir do estudo reológico de amostras obtidas no seu processo de beneficiamento; propiciando assim, subsídio teórico aos técnicos e Engenheiros que desejam dimensionar um sistema de bombeamento aplicado a polpas de caulim; minimizando seus problemas de sub e superdimensionamento, que acarreta a deposição do material, causando danos à produção e meio ambiente, visto que se fará necessário à abertura da tubulação para remoção dos depósitos oriundos da baixa velocidade. / The mineral industry represents a great economy state stimulator, and we can have as that industry highlights the kaolin beneficiation sector. The problem solutions related to that activity is a great opportunity to interact university and industry, besides that it’s a very fertile area to scientific development. A important point to be studied is the kaolin slurry flow inside pipelines and related equipments; problems as incrustation and pipeline pressure drop calculations weren’t still definitely resolved by the industry. In this context the present work consists in develop a methodology to calculate the flow parameters principally the necessary minimum velocity for the suspended particles do not deposit into the pipe. So the main purpose of this dissertation is to analyze, through the methodology implementation, the deposition velocity calculation during the slurry kaolin flow with different mass fraction (% in solid weight) into circular pipelines; from rheological studies done with samples taken from the beneficiation process; there by providing knowledge to the technicians and engineers that desire to design a slurry kaolin pump system; minimizing their problems with sub or super dimensioning, causing material deposition what represents production and environment hazardous whereas it will be necessary to open the pipeline to remove the material deposited due to the low flow velocity.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-04-14T12:43:55Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ModelagemHidrodinamicaEstudo.pdf: 3404083 bytes, checksum: 2ed3f463c04be3675d2d60b9c6501dca (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-06-15T23:35:45Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ModelagemHidrodinamicaEstudo.pdf: 3404083 bytes, checksum: 2ed3f463c04be3675d2d60b9c6501dca (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-15T23:35:45Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_ModelagemHidrodinamicaEstudo.pdf: 3404083 bytes, checksum: 2ed3f463c04be3675d2d60b9c6501dca (MD5) Previous issue date: 2010 / SEDECT/PA - Secretaria de Estado de Desenvolvimento, Ciência e Tecnologia / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / As condições naturais dos recursos hídricos podem ser modificadas com o uso insustentável dos mesmos. Por exemplo, em Belém, capital do Estado do Pará, o lago Água Preta, apresenta uma história de degradação que põe em risco o abastecimento de água potável em Belém. Nesse contexto, a principal contribuição do presente trabalho, é a realização de um estudo sobre a modelagem hidrodinâmica e a morfologia do lago Água Preta. Tal estudo foi efetuado a partir de duas fontes de dados. A primeira é um mapa topobatimétrico de 1975, que faz parte dos arquivos da COSANPA. A segunda foi uma batimetria realizada com um ADCP em 2009. A modelagem iniciase com a elaboração dos modelos de elevação de terreno de 1975 e 2009, também utilizados para o estudo morfológico do lago. Para a utilização do modelo hidrodinâmico, são necessários os modelos de elevação de terreno supracitados; o modelo de rugosidade do relevo subaquático do lago, para o cálculo do coeficiente de Manning; e as condições de contorno. As simulações hidrodinâmicas de velocidade e profundidades foram realizadas utilizando o modelo de Saint-Venant do tipo águas rasas. No caso das profundidades, as mesmas foram comparadas com dados disponíveis na literatura, a fim de validá-las. Os resultados das simulações hidrodinâmicas, ou seja, profundidades e velocidades, associadas ao estudo morfológico, são peças chave na análise dos padrões de escoamento e de tendências de assoreamento do lago. / The natural conditions of water resources can be modified with the unsustainable use of them. For example, in Belém, capital of Pará State, Água Preta Lake has a history of degradation jeopardize the drinking water supply in Belém. Thus, the main contribution of this work is to develop a study on modeling hydrodynamic and morphological study of Água Preta Lake. Such study is carrid out through two data sources. The first is a bathymetric chart to date from 1975. This chart is avaliable in the archives of COSANPA. The second was performed with an ADCP and the dates from 2009. The modeling began with the development of models of terrain elevation to date from 1975 and 2009, also used for the morphological study of the lake. To assemble the hydrodynamic model were needed bathymetrics data, substrates data for the friction model of the underwater relief of the lake to calculate the coefficient of Manning; and boundary conditions. The hydrodynamic simulations, depths and velocities, are performed using the model of Saint-Venant shallow water. The simulated depths were compared to data available in the literature. The simulated depths and velocities and the morphological study were used to analysis water flow pattern and sedimentation trends in the lake.

Submitted by Cleide Dantas (cleidedantas@ufpa.br) on 2014-04-14T14:57:27Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_SimulacaoNumericaGaseificacao.pdf: 4962204 bytes, checksum: 21a209b22d4e652f31a0b88032efe670 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Rosa Silva (arosa@ufpa.br) on 2014-06-23T12:52:10Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_SimulacaoNumericaGaseificacao.pdf: 4962204 bytes, checksum: 21a209b22d4e652f31a0b88032efe670 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-06-23T12:52:10Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 23898 bytes, checksum: e363e809996cf46ada20da1accfcd9c7 (MD5) Dissertacao_SimulacaoNumericaGaseificacao.pdf: 4962204 bytes, checksum: 21a209b22d4e652f31a0b88032efe670 (MD5) Previous issue date: 2011 / CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O objetivo deste trabalho foi avaliar a potencialidade das sementes de açaí rejeitadas após beneficiamento em Belém – Pará, a fim de ser usada como fonte de biomassa para a produção de energia por gaseificação. Resultados da análise elementar obtidas no LABCAT – UNB em base seca foram obtidas com percentuais de Carbono, 46,06 %, Hidrogênio 6,01 % Oxigênio 43,37 %, Nitrogênio 4,33 % e Enxofre 0,08%. Tais valores entre outros parâmetros obtidos em estudo experimental realizados por Santos 2011 e Cruz, 2010, foram utilizados para realizar uma simulação numérica do processo de gaseificação por meio de um código FORTRAN zero dimensional desenvolvido especificamente para esta finalidade. Variações da influência da razão de equivalência e teor de umidade nas concentrações de CO, H2 e CH4 foram comparados a resultados experimentais. Um modelo transiente unidimensional também foi analisado. Utilizando a aplicação de um mecanismo de pirólise de dois passos onde o alcatrão primário (ou oxigenados) são inicialmente formados e então craqueados em alcatrão secundário (ou hidrocarbonetos) e outros gases combustíveis. Assim se revela a complexidade dos processos físicos e químicos que ocorrem no reator pelo uso do balanço de energia e massa e com informações das taxas de reação das reções químicas e os processos de transporte físicos. O modelo computacional é capaz de prever o perfil da composição de gases, temperatura, alcatrão primário e secundário ao longo do eixo longitudinal do gaseificador. Foram obtidos resultados para simulações realizadas nos dois modelos e posteriormente analisado tal comportamento em comparação ao resultado experimental obtidos por Santos (2011). / The objective of this study was to evaluate the potential of açaí seeds rejected after processing in Belém - Pará, in order to be used as a source of biomass for energy production by gasification. Elemental analysis results obtained in LABCAT - UNB on a dry basis were obtained with percentages of Carbon, 46.06% Hydrogen, 6.01%, Oxygen, 43.37% , Nitrogen 4.33%and Sulfur 0.08%. These values and other parameters obtained in an experimental study carried out by the studies of Santos (2011) and Cruz (2010), were used to perform a numerical simulation of the gasification process by means of a zero dimensional FORTRAN code developed specifically for this purpose. Variations of the influence of equivalence ratio and moisture content in the concentrations of CO, H2 and CH4 were compared with experimental results. A transient one-dimensional model developed by Hla (2004) was also analyzed. Using the application of a mechanism of two steps pyrolysis where the primary tar (or oxygenated) are initially formed and then cracked into secondary tar (or oil) and other combustible gases. Thus is revealed the complexity of physical and chemical processes that occur in the reactor by the use of energy and mass balance information and rates of chemical reaction of the recommendations and the physical transport processes. The computer model can predict the profile of the gas composition, temperature, primary and secondary tar along the longitudinal axis of the gasifier. Data results have been obtained from both models and after the phenomena behaviour was analyzed in comparison with the experimental data obtained by Santos (2011).

[pt] Um tipo de resina epoxídica (RE) foi modificada com polibutadieno líquido hidroxilado (PBLH) a partir da mistura física de ambos os componentes (EPH) ou a partir da obtenção de copolímeros em bloco da resina epoxídica com PBLH funcionalizado com grupos isocianato (EPI) e carboxila (EPA). Foi realizado um estudo do comportamento mecânico desses sistemas epoxídicos, após a cura com um endurecedor a base de aminas, antes e após envelhecimento. Também foram avaliadas as propriedades adesivas, antes e após envelhecimento, através de ensaios com juntas de topo e juntas sobrepostas simples fabricadas com esses adesivos e com substratos de aço. O estudo do envelhecimento abrangeu absorção de água a temperatura ambiente e envelhecimento térmico. Foi possível concluir que a condição de pós-cura estabelecida em um trabalho anterior não acarretou na densidade máxima de ligações cruzadas dos sistemas e isto afetou o comportamento dos mesmos após os envelhecimentos. Para as condições de cura e pós-cura aplicadas, a água, no período de tempo estudado, acarretou na plastificação dos sistemas, mas não afetou as propriedades adesivas das juntas fabricadas com os adesivos RE, EPA e EPI. Já o tratamento de envelhecimento térmico a 150oC por 7 dias acarretou na queda de algumas propriedades mecânicas, mas teve o efeito distinto de melhorar as propriedades adesivas das juntas fabricadas com EPI, EPH e EPA em relação à carga de ruptura, todavia resultando num aumento da rigidez efetiva dessas juntas. / [en] A kind of epoxy resin was modified with hydroxyl- terminated polybutadiene (HTPB), using a physical blend of both components (EPH) or using a block copolymer of HTPB-RE. The block copolymers were prepared by reacting RE with isocyanate-funcionalized HTPB (EPI) or carboxyl- funcionalized HTPB (EPA). The cure agent was a blend of amines. A study of the mechanical behavior of these systems was carried out, before and after aging. Also the adhesive properties were evaluated, before and after aging, testing bonded joints (both butt and single-lap) manufactured with these adhesives and employing a steel adherent. This ageing study enclosed water absorption, at ambient temperature, and thermal aging. It can be concluded that the condition of post-cure, established in a previous work, did not promote the maximum crosslink density of the systems and this affected the behavior of these systems after aging. Considering the conditions of cure and post-cure and the period of time applied in this work, the water caused the plasticization of the systems, but it did not affect the adhesive properties of the joints manufactured with the adhesives RE, EPA and EPI. Considering the thermal aging treatment at 150oC during 7 days, it caused the decrease of some mechanical properties, but it had the distinct effect to improve the adhesive properties of the joints manufactured with EPI, EPH and EPA regarding the rupture load, however resulting in an increase of the joints stiffness.

[pt] Componentes estruturais de usinas térmicas para geração de energia sofrem transientes térmicos durante a operação da planta devido a partidas e paradas, variações de potência requerida e ocorrências causadas por anomalias. Estes transientes térmicos geram distribuições de temperaturas não uniformes ao longo da espessura dos componentes e, consequentemente, geram tensões térmicas. As variações destas tensões ao longo do tempo podem causar fadiga nos pontos mais solicitados destes componentes. A análise de fadiga para um ponto crítico do componente fornece o dano acumulado por meio do fator acumulado de dano ou CUF. O cálculo do CUF é feito baseado no conhecimento das histórias de tensões e deformações que ocorrem nos pontos críticos, no uso de modelos de geração de dano ciclo a ciclo e no uso de algoritmos para contagem de ciclos. Esta dissertação apresenta e discute modelos de dano a fadiga e suas associações aos modelos de contagem de ciclos existentes que são possíveis de serem aplicadas a componentes de usinas térmicas. Uma seleção de combinações entre modelos de dano e métodos de contagem foram utilizadas em dois exemplos nomeados estudos de caso. / [en] Structural components of power plants are subjected to thermal transients during their operational life. These thermal transients generate unequal temperature distributions across the components wall thickness, causing severe thermal stresses. The repetition of the thermal transients and, consequently, repetition of stress and strain variations are responsible for fatigue damage of the structural components. In such cases, fatigue damage is assessed by calculating the cumulative usage factor or CUF. CUF calculations are based on the stresses and strains histories, on experimental fatigue curves and fatigue damage models, and on algorithms used to determine the number of cycles a given stress or strain range occurs during the life period considered. This thesis presents and discusses fatigue damage models and their association with existing cycle counting models that are applicable to power plant components. A selection of combinations of damage and cycle-counting models was used in two case study examples.

O objetivo do presente trabalho é calcular o fator de utilização térmica através da aplicação do método L TS ,v . Inicialmente definimos o fator de utilização térmica f para reatores heterogêneos e homogêneos, salientando que o problema fundamental do cálculo desse fator para sistemas heterogêneos consiste em determinar os valores do fluxos médios nas regiões do combustível e do moderador. A seguir procedemos a análise do método LTS N e a sua aplicação no cálculo do fator de desvantagem p • bem como na determinação do fator de utilização térmica / The objective of thís work ís to calculate the thermal utilization factor f applying the LTS N method. First, we define the thermal utilization factor f to heterogeneous and homogeneous reactors, observing that the maín problem to calculatefto heterogeneous systems consists in calculating the average flux in the fuel and in the moderator. Afterwards, we apply the LTS N method to obtain the disadvantage factor p and the thennal utilization factor f.

[pt] Desde o início dos anos 1980, esforços foram direcionados para modelar o fenômeno de deposição de parafinas. Ao longo dos anos, a avaliação crítica dos mecanismos da deposição de parafinas vem cedendo espaço ao desenvolvimento de correlações flexíveis capazes de acomodar diferentes situações testadas no laboratório. Numa tentativa de investigar o fenômeno em uma abordagem fundamental, o presente trabalho propôs uma estratégia de pesquisa que envolve avaliar cada pedaço do fenômeno de deposição de parafinas e garantir seus resultados ótimos. Para alcançar tal objetivo, uma nova estratégia para se avaliar modelos termodinâmicos de equilíbrio de fases sólido-líquido foi desenvolvida. Os resultados mostram que o modelo utilizado é robusto e preciso o suficiente para descrever tais fenômenos para misturas assimétricas em pressões ordinárias e altas, assim como descrever o comportamento de misturas complexas como amostras de óleo Diesel. Para garantir uma base física sólida dos resultados, a condutividade térmica de n-alcanos pesados foram medidos na fase líquida e na fase sólida e reportados na literatura pela primeira vez. Por fim, um modelo de escoamento de sólido-líquido foi proposto. Acoplado a um modelo termodinâmico capaz de gerar dados de equilíbrio de fases sólido-líquido e propriedades dessas fases, assim como combiná-las em propriedades da mistura, o modelo foi utilizado para descrever os resultados disponíveis na literatura. O mecanismo de deposição de parafinas avaliado se baseia no aumento da viscosidade com a temperatura e concentração de sólidos. Os resultados mostraram que embora houvesse um acordo qualitativo entre os resultados experimentais e os simulados, o modelo subestimou a espessura do depósito de parafinas. Por outro lado, o modelo foi capaz de descrever a condutividade térmica do depósito de acordo com os dados medidos experimentalmente para um depósito similar. Tal fato reforça as conclusões finais e indica que a deposição de parafinas parece não ser um fenômeno regido apenas por um mecanismo. / [en] Since the early 1980 s, efforts have been directed towards modeling the complex wax deposition phenomenon. Over the years, the critical evaluation of the wax deposition mechanisms proposed initially through a solid physical background start to make room to flexible codes that could be tuned to different experiment scenarios. In an attempt to investigate the phenomenon in a fundamental way, the current work proposed a research strategy that would evaluate every single part of the complex wax deposition model under well-controlled optimal conditions. To achieve such a goal, a new strategy to evaluate solid-liquid thermodynamic models was developed. Results showed that the model used was robust enough to precisely describe the solid-liquid phase behavior of asymmetric model mixtures at both ordinary and high pressures, as well as to describe the behavior of complex mixture like Diesel fuel samples. To assure the solid physical basis of the models being employed in this work, the thermal conductivity measurement of heavy n-alkanes in both liquid and solid phases was carried out and reported for the first time in the literature. At last, a drift flux solid-liquid CFD model was proposed. Coupled with a thermodynamic model to supply the model with phase equilibria and properties data, the model was used to investigate the experimental results available in the literature. The wax deposition mechanism evaluated was based on the viscosity increase due to the appearance of solids. The results showed that although a qualitative agreement between the model and experimental results were obtained, the model underestimated the thickness of the deposit. On the other hand, the thermal conductivity of the deposit matched the recently available experimental data on the thermal conductivity of such a deposit measured under flowing conditions. This fact strengthens the presented conclusions that wax deposition is not a single mechanism phenomenon after all. / [fr] Depuis le début des années 1980, des efforts ont été déployés pour modéliser le phénomène complexe de dépôt de cire. Au fil des années, l évaluation critique des mécanismes de formation de dépôts de cire limités initialement à la cristallisation des paraffines, a commencé à faire place à des algorithmes flexibles qui peuvent être adaptés à différents scénarios expérimentaux. Dans une tentative d étudier le phénomène de manière fondamentale, le travail actuel a consisté à proposer une stratégie globale de recherche qui permet d évaluer les différentes mécanismes impliqués dans la formation de dépôts de cire. Pour atteindre cet objectif, une nouvelle stratégie a tout d abord été proposée pour ajuster les modèles thermodynamiques utilisés pour décrire le comportement de phase solide-liquide. Les résultats de comparaison avec l expérience ont montré que la démarche proposée était suffisamment robuste pour décrire précisément le comportement de phase solide-liquide des mélanges synthétiques asymétriques aux pressions ordinaires ou très élevées, ainsi que pour représenter le comportement de mélanges complexes réels comme par exemple des carburants pour moteur Diesel. Dans un second temps, des mesures de conductivité thermique dans des n-alcanes lourds à l état liquide mais aussi solide ont été réalisées et rapportée pour la première fois ici afin d assurer une base physique solide dans les modèles utilisés dans ce travail. Enfin, un modèle CFD solide-liquide a été proposé. Couplé au modèle thermodynamique utilisé pour décrire les équilibres de phase et les propriétés thermophysiques, ce modèle a été utilisé pour étudier les résultats expérimentaux disponibles dans la littérature. Le mécanisme de dépôt de cire évalué était basé sur l augmentation de la viscosité devenue de l apparition des solides. Les résultats ont montré un accord qualitatif entre les prédictions du modèle et les observations expérimentales malgré une sous-estimation de l épaisseur du dépôt formé. D autre part, la conductivité thermique du dépôt estimée correspondait parfaitement à la conductivité thermique mesurée récemment dans des conditions d écoulement réelles.