Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2013-03-04T20:56:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 305395.pdf: 14726303 bytes, checksum: c9265f4fa1dbd1e40bf7ef9a243c7999 (MD5) / Compressores scroll são máquinas de deslocamento positivo e movimento orbital que realizam o processo de compressão de um gás através de dois membros conjugados em forma de espiras. Tais compressores são amplamente difundidos em aplicações de condicionamento de ar e aquecimento de água, destacando-se pela confiabilidade, pelos baixos níveis de ruído e pela eficiência. O vazamento de gás e a transferência de calor convectiva no interior da câmara de compressão são as principais irreversibilidades termodinâmicas do compressor scroll. No presente trabalho, modelos numéricos baseados em uma formulação diferencial são desenvolvidos para a análise em detalhes dos fenômenos supracitados, incluindo o comportamento transiente do processo de compressão e a geometria característica das espiras. O estudo contempla uma ampla faixa de condições de operação e geometrias expressas por parâmetros adimensionais, permitindo que novas correlações sejam propostas para a previsão numérica de ambos os fenômenos. Analisando-se os resultados, observa-se a importância dos efeitos viscosos e geométricos de entrada e de curvatura das espiras sobre os vazamentos. Ambos os efeitos são incluídos nas correlações propostas, validadas através de dados experimentais disponíveis na literatura. Por sua vez, o número de Nusselt no interior das câmaras de compressão é função dos números de Reynolds e de Prandtl, bem como da curvatura das espiras. As correlações obtidas são implementadas em um modelo integral de simulação, validado através de resultados globais de vazão mássica e temperatura de descarga do gás em diferentes condições de operação. As análises numéricas indicam que os vazamentos e a transferência de calor são mais prejudiciais ao desempenho de compressores scroll que operam em baixas capacidades, seja pela condição de operação (baixas evaporações) ou pelo tamanho do próprio compressor (baixo volume deslocado). / Scroll compressors are positive displacement machines of orbital motion that compress a gas by means of two conjugated spiral-shaped members. Such compressors are widely employed in air conditioning, refrigeration and water heating, due to its high reliability, low noise levels and high efficiency. Gas leakage and heat transfer that take place inside the gas pockets are the main thermodynamic irreversibilities of scroll compressors. Typical models and correlations available in the literature to predict the effect of both irreversibilities on the compressor performance are usually based on simplified flow conditions. As a consequence, there remains much uncertainty about such predictions for operating conditions found in actual applications. The study reported herein considers the numerical analysis of gas leakage and heat transfer in the compression chambers of scroll compressors. Numerical models based on differential formulation are developed to analyze the aforementioned phenomena in details, including the geometry of the wraps and the transient behavior of the compression process. Due to the particular geometry of the scroll wraps, an algorithm was developed to automatically adapt the computational mesh throughout the simulation. A low Reynolds turbulence model was employed to allow the numerical solution in the near wall region, which is critical for predictions of shear stress and heat transfer at the walls. The study covers a wide range of operating conditions and geometries expressed as dimensionless parameters, allowing new correlations to be proposed for estimates of gas leakage and convective heat transfer in scroll compressors. These correlations so obtained are implemented into a comprehensive lumped simulation model and applied to analyze the thermodynamic efficiency of the compressor in different operating conditions.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica. / Made available in DSpace on 2013-07-15T23:04:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 229659.pdf: 1022907 bytes, checksum: ff363db3b6597596eab67c4e735946b7 (MD5) / Neste trabalho, é apresentado um simulador de ruídos impulsivos assíncronos, os quais estão presentes nos sistemas de transmissão de dados pela rede de distribuição de energia elétrica (PLC - Power Line Communications). O simulador leva em conta tanto as características temporais como as espectrais do ruído impulsivo e baseia-se nos métodos de Mann et al., para sistemas xDSL (Digital Subscriber Line), e de Degardin et al. As estatísticas dos parâmetros modelados são derivadas de observações de ruído impulsivo na rede de energia elétrica de um dos laboratórios do Instituto de Eletrônica de Potência (INEP) da Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). Apesar de serem utilizadas apenas 68 observações, os resultados de simulação permitem comprovar que o sistema de modelagem e simulação proposto pode ser usado na geração de ruído impulsivo assíncrono para testar as técnicas de modulação e codificação de canal dos sistemas PLC.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013 / Made available in DSpace on 2013-12-06T00:28:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 320088.pdf: 2744286 bytes, checksum: 3be0b6bc86bb44eadfa605b0909481a6 (MD5) Previous issue date: 2013 / Os cabos umbilicais são uma parte importante do sistema de transmissão de energia subaquático. A problemática encontrada no cálculo de parâmetros elétricos de cabos umbilicais, tais como a resistência e indutância série são abordadas com metodologias analíticas e numéricas.Primeiramente é apresentada uma sequência de formulações que permitem analisar cabos mais simples através de equações desenvolvidas para cabos unipolares, nas quais são excluídos os efeitos pelicular e de proximidade. O método dos elementos finitos é introduzido para englobar todos os efeitos dependentes da frequência e a especificidade geométrica apresentada pelos cabos umbilicais. Ao final é apresentada uma comparação entre os resultados obtidos com a metodologia analítica e com a numérica. Um segundo caso comparando os resultados numéricos e medidos para um cabo trifásico é também abordado<br> / Abstract: Power umbilicals play an important role on any subsea power system. The problems encountered in the calculation of umbilical?s electrical parameters, such as series resistance and inductance are discussed with numerical and analytical methodologies. Firstly, a mathematical approach is showed that allows the analysis of simpler single core power cables, where skin and proximity effects are neglected. The finite element method is then introduced to include these effects as well as other frequency dependencies and also allow to model the special needs required in complex geometries founded in power umbilicals. Finally, a comparison between calculated results from analytical and finite element simulation is presented for a single core coaxial cable. A second case, where a three phase power cable is analyzed, is also presented to compare finite element results and measurements.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação. / Made available in DSpace on 2012-10-21T09:52:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 201486.pdf: 496463 bytes, checksum: 55424db49c821ad081991d52c7ee8aa5 (MD5) / Esta dissertação aborda o problema de escalonamento sob restrições de recursos em Síntese de Alto Nível. Tradicionalmente, os algoritmos de escalonamento associam operações a instantes de tempo, levando em conta um número pré-fixado de unidades funcionais (somadores, ALUs, multiplicadores). Entretanto, para viabilizar a execução de uma operação em uma unidade funcional, os operandos precisam ser preliminarmente lidos de registradores e transportados, através de barramentos, até as entradas da unidade funcional. Além disso, o resultado da operação precisa também ser transportado, através de um barramento, até o registrador destino. Conseqüentemente, o escalonamento de muitas operações em paralelo pode levar à alocação de um número proibitivo de barramentos. Isto torna desejável que um algoritmo de escalonamento seja capaz de manipular também restrições impostas por um número pré-fixado de barramentos. Este trabalho estende um algoritmo de escalonamento clássico, usando a noção de transferência entre registradores (RT) ao invés da simples noção de operação. Assim, o escalonador estendido torna-se capaz de manipular, além das restrições de precedência, restrições de recursos impostas por um número limitado de recursos, sejam eles unidades funcionais e/ou barramentos. Resultados experimentais mostram o impacto do número limitado de barramentos sobre a latência.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-21T13:25:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 208191.pdf: 7881081 bytes, checksum: 28db32431b10c60bfb08c3468211334a (MD5) / A predição da distribuição de temperatura em uma máquina elétrica girante é tão importante quanto a predição do seu rendimento. Apesar da importância de se conhecer a temperatura no interior de máquinas elétricas girantes a literatura disponível não apresenta metodologias que possibilitem obter tal informação de forma satisfatória, que façam uso do estado da arte referente ao conhecimento disponível em escoamento e transferência de calor. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um modelo térmico híbrido para determinar a distribuição de temperatura em um motor de indução, operando em regime permanente. O modelo térmico híbrido consiste na combinação de parâmetros térmicos globais e de parâmetros térmicos distribuídos nas diferentes partes da máquina. Na análise da distribuição da temperatura é de fundamental importância o conhecimento de dois parâmetros principais: a distribuição das perdas (fontes de calor) envolvidas na máquina, e no presente trabalho estas perdas são avaliadas através de ensaios elétricos, e distribuídas no estator e no rotor; e o coeficiente convectivo de transferência de calor da superfície externa da máquina. A análise deste coeficiente convectivo baseia-se nos resultados do modelo numérico utilizado na simulação do escoamento e transferência de calor da superfície externa do motor através do método de volumes finitos. O modelo proposto é aplicado para um motor de indução trifásico (50cv, 440V e IV pólos). A validação do modelo é obtida através de dados experimentais de temperatura e fluxo de calor em pontos estratégicos nas diferentes partes do motor.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduaçao em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-21T18:48:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 226675.pdf: 11977958 bytes, checksum: 3e49a7da6dc8960938ca4c1c9dd46bf7 (MD5) / Novos avanços tecnológicos têm sido alcançados com circuitos de tubos de calor e circuitos de bombas capilares. Na sua forma mais simples, o sistema é constituído por uma bomba capilar, um condensador, um reservatório e linhas para transporte de líquido e de vapor. A circulação do fluido de trabalho pode ser conseguida através de estruturas capilares constituídas de níquel ou de aço inoxidável sinterizado, polietileno e nylon. Micro-ranhuras internamente usinadas axial ou circunferencialmente a tubos também se apresentam como alternativa viável para o bombeamento do fluido térmico, garantindo a movimentação do fluido na ausência da gravidade. Circuitos de bombas capilares não têm necessidade de potência elétrica externa para o seu funcionamento e não apresentam vibrações e desgaste devido à ausência de partes móveis. Além disto, são flexíveis no que diz respeito ao posicionamento e número de condensadores e evaporadores, localizados em diferentes posições, reduzindo o peso da estrutura de controle térmico, que é um requisito fundamental em satélites e mesmo estações orbitais. Atualmente, para de torná-las confiáveis e competitivas, as pesquisas enfocam na minimização de problemas relacionados com a partida, a presença de bolhas de vapor no canal de líquido, a presença de gases não condensáveis e a capacidade de recuperação das bombas capilares em caso de colapso. Neste trabalho, resultados teóricos para a condição de regime permanente, relacionados ao comportamento termodinâmico e de transferência de calor do circuito são apresentados, considerando que a evaporação do fluido térmico ocorre na interface entre o elemento poroso e a parede interna da bomba capilar. O modelo proposto considera como critério básico, que o sistema opera em condição estável, enquanto a frente de vapor se mantiver na interface. Os valores de potências, bem como campos de temperaturas calculadas pelo modelo foram comparados com valores medidos em laboratório. Ao contrário de bombas capilares de micro-ranhuras circunferenciais, bombas capilares de elementos porosos conferem maior capacidade de transferência de calor, mas tem um comportamento instável em situações próximas aos limites de operação, exigindo cuidados especiais tanto na montagem quando na escolha e na qualidade do fluido de trabalho. Duas bancadas experimentais foram utilizadas para avaliação das bombas capilares desenvolvidas neste trabalho. As bombas testadas apresentaram capacidades de bombeamento capilar variáveis na faixa de 3 a 25 kPa considerando diferentes tipos de materiais como elementos porosos, como polietileno, níquel, aço inoxidável, e material cerâmico a base de alumina. Os resultados experimentais foram obtidos utilizando acetona e amônia como fluido de trabalho. O comportamento térmico das bombas capilares de elementos porosos foi comparado com o comportamento térmico de bombas capilares de micro-ranhuras circunferenciais, utilizando acetona e amônia como fluidos de trabalho. Os resultados do trabalho mostram o potencial de utilização das bombas capilares de elementos porosos e apontam as direções nas quais o sistema poderia ter seu comportamento otimizado. O modelo teórico apresenta resultados satisfatórios, requerendo ainda ajustes complementares para que ele seja definitivamente validado com os resultados experimentais

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduaçao em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2012-10-21T18:57:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 226677.pdf: 3589258 bytes, checksum: d862090072d7d7df3e58c2930c7f8308 (MD5) / O uso de ferramentas computacionais na simulação numérica do escoamento, combustão, transferência de calor e formação de poluentes em centrais termelétricas vem recebendo atenção crescente na solução de problemas diversos. Diferentes códigos computacionais existentes no mercado representam hoje uma ferramenta de valor fundamental no aperfeiçoamento de projetos de novas unidades geradoras de vapor, permitindo otimizar condições de operação, reduzir as emissões de poluentes, investigar o mau funcionamento dos equipamentos e propor as medidas corretivas pertinentes. No caso específico das unidades geradoras de vapor do complexo Jorge Lacerda de Capivari de Baixo-SC, a maioria das paradas forçadas ocorre devido a falhas em tubos de caldeiras devido na maioria dos casos a falhas por fluência. A deposição de cinzas nas superfícies de transferência de calor de caldeiras é também um problema associado ao uso de carvão pulverizado, pois reduz a transferência de calor na caldeira, diminuindo assim a sua eficiência térmica. Este trabalho tem como objetivo aplicar um modelo de cálculo tridimensional e complementá-lo de forma a descrever o escoamento, transferência de calor e deposição de cinzas na zona dos painéis de tubos radiantes de uma caldeira com queima de carvão pulverizado de uma central termelétrica existente. A descrição do escoamento e transferência de calor por convecção em feixes tubulares baseia-se em correlações empíricas aplicadas com propriedades locais. As trocas de calor por radiação baseiam-se no método das zonas acoplado com o cálculo da irradiação da fornalha na seção de entrada dos feixes tubulares, calculada pelo modelo tridimensional. Para analisar a transferência de calor nos tubos, implementou-se ainda o cálculo da distribuição do escoamento nos tubos, explorando a possibilidade de se utilizar controladores de fluxo. Para analisar a deposição de cinzas nas paredes dos tubos, desenvolveu-se e aplicou-se um modelo baseado nos conceitos de eficiência de impacto e probabilidade de adesão das partículas. São comparados resultados numéricos com medidas da temperatura nos supereaquecedores e reaquecedores de uma caldeira de central termelétrica existente, para diferentes condições de operação. Analisou-se a influência exercida pelos queimadores localizados na câmara de combustão e simulou-se também o uso de controladores de fluxo de vapor para a uniformização das temperaturas dos feixes tubulares. Foram efetuados cálculos do arraste e deposição de partículas nas paredes da caldeira e quantificados os fluxos de partículas à entrada dos feixes tubulares, permitindo concluir que a distribuição é muito influenciada pelos cálculos junto ao queimador. A fração de partículas que adere nas superfícies é estimada entre 47 e 78% do total das partículas incidentes.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T03:30:35Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-26T02:24:04Z : No. of bitstreams: 1 183732.pdf: 34252048 bytes, checksum: dee4ca66ed72d20a47213e676c26eab0 (MD5) / A crise energética que o país atravessa estimula o desenvolvimento de pesquisas visando fontes alternativas e a otimização de processos que envolvam transferência de calor e escoamento bifásico. Circuitos de termossifões bifásicos são dispositivos semelhantes aos termossifões normais, onde o evaporador e o condensador são unidos através de tubulações. Desta forma, não ocorre o escoamento em contracorrente, uma vez que o fluido de trabalho se movimenta em uma direção pré determinada. Para uma melhor compreensão dos fenômenos que ocorrem no interior destes circuitos, é interessante visualizar o escoamento do fluido no interior do circuito. Para isto, primeiramente, construiu-se um termossifão bifásico em circuito de geometria retangular feito de vidro. Os trocadores de calor, localizados nas seções verticais, onde estão o evaporador e o condensador, também foram feitos de vidro. Assim, foi possível visualizar o escoamento e identificar as regiões mais críticas do sistema, que necessitavam de uma maior instrumentação. Posteriormente, um circuito de termossifão bifásico de mesma geometria foi construído em aço inoxidável. Em ambos os aparatos, o fluido de trabalho utilizado foi a água destilada. Conjuntamente, um modelo analítico de resistências térmicas equivalentes foi desenvolvido. Correlações de Groll e Rösler e de Kaminaga foram utilizadas para a determinação do coeficiente de transferência de calor interno ao tubo para a condensação e correlações de Rohsenow, de Borishanski, de Stephan e Abdelsalam e de Kutateladze para a ebulição no evaporador. A comparação entre modelo matemático e dados experimentais é boa, mostrando que o modelo pode ser utilizado como uma ferramenta de projeto. Tanto o modelo matemático desenvolvido, quanto os resultados experimentais mostram que o termossifão em circuito é um eficiente dispositivo capaz de transferir calor e ainda homogeneizar temperaturas. Portanto, esta tecnologia pode ser aplicada em fornos de cocção ou em qualquer outro dispositivo que necessite de uma homogeneização de temperaturas.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-20T08:38:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 190192.pdf: 2492769 bytes, checksum: a42b0218e2fe8716523bc19c5b407450 (MD5) / A condução de calor transiente em um sólido durante o processo de ablação representa uma área de grande importância tecnológica. Problemas deste tipo são inerentemente não-lineares e envolvem fronteiras móveis não conhecidas a priori. Devido a estes fatores, soluções analíticas exatas para a transferência de calor transiente relativa ao fenômeno ablativo são difíceis de serem obtidas e praticamente inexistentes na literatura. Apenas soluções numéricas e aproximações analíticas são encontradas e necessitam de considerável processamento computacional, mesmo no caso de modelos simplificados. Este trabalho traz como contribuição o desenvolvimento de dois métodos

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas. Programa de Pós-Graduação em Neurociências. / Made available in DSpace on 2012-10-19T01:42:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 195822.pdf: 1524923 bytes, checksum: 05af58aff8e294218fadb931cd4387af (MD5) / Estuda o padrão dos movimentos corpóreos durante o desenvolvimento da atividade neuromuscular em embriões de Gallus domesticus, investigando possíveis alterações desencadeadas pela ação de fatores físicos e químicos, do 3º ao 10º dia de desenvolvimento embrionário.