Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Neste trabalho é apresentado um estudo para a determinação do tamanho ótimo da malha de elementos, utilizando redes neurais artificiais, para o cálculo da intensidade útil. A ideia principal é treinar as redes de modo a possibilitar a aprendizagem e o reconhecimento do melhor tamanho para diversas áreas superficiais em fontes sonoras com geometria plana. A vantagem de se utilizar redes neurais artificiais deve-se ao fato de apresentarem um único tamanho para a obtenção da intensidade útil, consequentemente, uma redução significativa de tempo computacional quando comparado com o tempo de cálculo de uma malha bem refinada. Ensaios numéricos com placas planas - geometria separável que permite uma solução analítica - são utilizados para se realizar comparações. É apresentado um estudo comparativo entre o tempo computacional gasto para a obtenção da intensidade útil e o mesmo com a malha otimizada via redes neurais artificiais. Também é apresentada uma comparação do nível de potência sonora mediante solução numérica, a fim de validar os resultados apresentados pelas redes neurais. / In this paper, a study to determine the optimal size of the mesh elements, using artificial neural networks, to calculate useful intensity is presented. The main idea is training the neural networks, enabling them learning and recognizing the best size for the various superficial areas in sound sources with at geometry. The advantage of using artificial neural networks is due to the fact that they present a single size for obtaining the useful intensity, thereby significantly reducing computation time compared with the calculation time for a too fine mesh. Numerical tests with at plates - separable geometry that enables an analytical solution - are used to make comparisons. A comparative study of the computational time spent to obtain the useful intensity and the computational time spent to obtain the useful intensity using the mesh optimized via artificial neural networks is presented. A comparison of the sound power level obtained by the numerical solution in order to validate the results using neural networks is also presented.

The research aimed to evaluate the sediment transportation and deposition and the sedimentation (silt, siltation) in the Coruripe- I Reservoir, analyzing the quantification of the sediment transportation by drag (drag, dragging), and in suspension. The lake has, nowadays, 373 ha of water surface, and was built in 2006 to demand water for irrigation. It is located in the Coruripe River Hydrographic Basin, with 1562 Km2 of area. According to the batimétricos (bathymetric) data, the depth of the reservoir varies from 0.8 to 12.3 m, from the montant to the dam. To quantificate the transportation of the sediments in suspension and bearing, samples were taken above the reservoir, and the bottom sediments samples were collected within the lake at the same time as the Topo-bathymetric survey, with a Ecman dredging machine. Samples of suspended sediments were analyzed through total evaporation and subsequent weighting, than quantified in proportion to the sample volume. The size of the bottom samples wasn t possible to determine due the composition homogeneity of the samples, containing only mud. It was verified that the depositions are predominantly made up of silt and clay. It was estimated that the assoread volume of the lake, in 3 year of existence, is about 59,12%, with mean rate of sediment accumulated around 512,549.43 ton.ano-1. The areas of greater sedimentation and eutrophication were in the direction from downstream to montant by sediments, derived from the river that provides the reservoir and from the laterals to the centre, due to sediment erosion brought from areas of the reservoir slopes, planted with cane sugar, in which are not maintained the tracks of ciliary preservation, which would act as a kind of filter by reducing this direct contribution. It is estimated that, if urgent decisions to contain the marginal sediments were taken, this reservoir utile life can rise to approximately 85 years, otherwise, if the current level of sedimentation (sedimentation) continues, the effective utile life will not exceed 3 years. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A pesquisa teve como objetivo avaliar o transporte no rio Coruripe e o empilhamento de sedimentos provindos de uma barragem que rompeu à montante do Reservatório Coruripe - I, mediante estudos da quantificação do transporte de sedimentos por arraste e em suspensão. O lago possui atualmente espelho d água de 373 ha, construído para demanda de água para irrigação em 2006. Situa-se na BH do Rio Coruripe, com área de 1.562 km². Pela batimetria, a profundidade do reservatório varia de 0,8 a 12,3 m, de montante à barragem. Para a quantificação dos sedimentos transportados em suspensão e rolamento foram coletadas amostras acima do reservatório e para os sedimentos de fundo foram coletados no interior do lago na mesma época do levantamento topo-batimétrico com amostrador draga tipo Ecman.As amostras de sedimentos em suspensão foram analisadas através da secagem total e posterior pesagem, as quais foram quantificadas proporcionalmente ao volume amostrado. Já com as amostras de fundo não foi possível determinar a granulometria por apresentarem homogeneidade na composição, contendo somente lodo. Estima-se que o volume inutilizado do lago em 3 anos de existência é de 59,12 %, com taxa média de sedimentos acumulados de aproximadamente 512.549,43 ton.ano-1. As áreas de maior assoreamento e eutrofização estão no sentido de jusante à montante por sedimentos oriundos de uma barragem rompida à montante e do rio que abastece o reservatório e das laterais para o centro, devido a sedimentos carreados pela erosão das áreas de encostas, as quais são cultivadas com cana-de-açúcar. Diante disso, não são mantidas as faixas de preservação ciliar, que atuariam como uma espécie de filtro, diminuindo essa contribuição direta. Estimou-se ainda que, se forem tomadas decisões urgentes para a contenção de sedimentos marginais, a vida útil deste reservatório pode se elevar para aproximadamente 85 anos. Caso contrário, se o atual nível de assoreamento continuar, a vida útil efetiva não ultrapassará 3 anos.

O objetivo principal deste trabalho é a análise e possível otimização de um projeto de válvulas de esfera. É apresentado um estudo para determinação do torque de acionamento de válvulas de esfera industriais, bem como um estudo de vida útil das válvulas. Os estudos foram realizados utilizando projeto de experimentos e permitiram a construção de modelos de previsão de torque e de previsão de vida útil. A previsão de torque é fundamental para possibilitar a otimização do projeto das válvulas, na fase de desenvolvimento do produto. O uso dos modelos permitiu a determinação do ajuste ótimo, levando em conta pressão, temperatura, esmagamento das sedes, torque de aperto na porca da haste e torque de acionamento desejado. Já os estudos de vida útil são importantes para informar à empresa o número de ciclos até o vazamento. Os resultados do estudo, realizado através de ensaios acelerados, permitiram a construção de modelos de confiabilidade associada ao número de ciclos de operação, permitindo assim a avaliação e possível melhoria do projeto das válvulas. / The main objective of this dissertation is the analysis and optimization of a ball valve project. A study for determining the operational torque of industrial ball valves as well as a life study of valves are presented. The studies were performed using design of experiments and allowed the construction of torque and life prevision models. The prevision of torque is fundamental to enable project optimization on the phase of product development. Results allowed the definition of an optimal setting regarding pressure, temperature, seats tightening, stem nut tightening torque and the desired operational torque. Further, the life studies are helpful to inform the company the number of cycles until leakage. Results, obtained through accelerated tests, allowed the construction of reliability models associated to the number of operational cycles, conducting to valve design evaluation and optimization.

Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo a Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / Neste trabalho é apresentado um estudo para a determinação do tamanho ótimo da malha de elementos, utilizando redes neurais artificiais, para o cálculo da intensidade útil. A ideia principal é treinar as redes de modo a possibilitar a aprendizagem e o reconhecimento do melhor tamanho para diversas áreas superficiais em fontes sonoras com geometria plana. A vantagem de se utilizar redes neurais artificiais deve-se ao fato de apresentarem um único tamanho para a obtenção da intensidade útil, consequentemente, uma redução significativa de tempo computacional quando comparado com o tempo de cálculo de uma malha bem refinada. Ensaios numéricos com placas planas - geometria separável que permite uma solução analítica - são utilizados para se realizar comparações. É apresentado um estudo comparativo entre o tempo computacional gasto para a obtenção da intensidade útil e o mesmo com a malha otimizada via redes neurais artificiais. Também é apresentada uma comparação do nível de potência sonora mediante solução numérica, a fim de validar os resultados apresentados pelas redes neurais. / In this paper, a study to determine the optimal size of the mesh elements, using artificial neural networks, to calculate useful intensity is presented. The main idea is training the neural networks, enabling them learning and recognizing the best size for the various superficial areas in sound sources with at geometry. The advantage of using artificial neural networks is due to the fact that they present a single size for obtaining the useful intensity, thereby significantly reducing computation time compared with the calculation time for a too fine mesh. Numerical tests with at plates - separable geometry that enables an analytical solution - are used to make comparisons. A comparative study of the computational time spent to obtain the useful intensity and the computational time spent to obtain the useful intensity using the mesh optimized via artificial neural networks is presented. A comparison of the sound power level obtained by the numerical solution in order to validate the results using neural networks is also presented.

O objetivo principal deste trabalho é a análise e possível otimização de um projeto de válvulas de esfera. É apresentado um estudo para determinação do torque de acionamento de válvulas de esfera industriais, bem como um estudo de vida útil das válvulas. Os estudos foram realizados utilizando projeto de experimentos e permitiram a construção de modelos de previsão de torque e de previsão de vida útil. A previsão de torque é fundamental para possibilitar a otimização do projeto das válvulas, na fase de desenvolvimento do produto. O uso dos modelos permitiu a determinação do ajuste ótimo, levando em conta pressão, temperatura, esmagamento das sedes, torque de aperto na porca da haste e torque de acionamento desejado. Já os estudos de vida útil são importantes para informar à empresa o número de ciclos até o vazamento. Os resultados do estudo, realizado através de ensaios acelerados, permitiram a construção de modelos de confiabilidade associada ao número de ciclos de operação, permitindo assim a avaliação e possível melhoria do projeto das válvulas. / The main objective of this dissertation is the analysis and optimization of a ball valve project. A study for determining the operational torque of industrial ball valves as well as a life study of valves are presented. The studies were performed using design of experiments and allowed the construction of torque and life prevision models. The prevision of torque is fundamental to enable project optimization on the phase of product development. Results allowed the definition of an optimal setting regarding pressure, temperature, seats tightening, stem nut tightening torque and the desired operational torque. Further, the life studies are helpful to inform the company the number of cycles until leakage. Results, obtained through accelerated tests, allowed the construction of reliability models associated to the number of operational cycles, conducting to valve design evaluation and optimization.

Submitted by LUIS CARLOS RIOS QUIROGA null (lcriosq@gmail.com) on 2016-12-12T00:09:20Z No. of bitstreams: 1 Tese Luis Carlos Rios 2016.pdf: 5350341 bytes, checksum: 21d3aaff1b9c7c11beb35ad9586d6956 (MD5) / Approved for entry into archive by Felipe Augusto Arakaki (arakaki@reitoria.unesp.br) on 2016-12-13T12:02:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 quiroga_lcr_dr_guara.pdf: 5350341 bytes, checksum: 21d3aaff1b9c7c11beb35ad9586d6956 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-12-13T12:02:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 quiroga_lcr_dr_guara.pdf: 5350341 bytes, checksum: 21d3aaff1b9c7c11beb35ad9586d6956 (MD5) Previous issue date: 2016-11-29 / Asociación Universitaria Iberoamericana de Postgrado (AIUP) / A aplicação do etanol como combustível ou como aditivo misturado à gasolina é muito importante para a maioria dos países que procuram reduzir a dependência dos combustíveis fósseis e mitigar os gases de efeito estufa. O uso cada vez maior de misturas de etanol e gasolina torna cada vez mais relevante o conhecimento de suas propriedades físicas e químicas, de forma a favorecer uma melhor compreensão do efeito do teor de etanol na mistura com a gasolina no desempenho do motor. Esta tese tem por objetivo avaliar se existe, ou não, uma relação entre a energia de ativação da mistura de etanol e gasolina, obtida pelas técnicas de análise térmica, e a energia útil obtida em testes de motor. Foram utilizadas diferentes percentagem de etanol na mistura de etanol-gasolina denominadas por E0 (gasolina pura), E5 (5% v/v etanol), E10, E15, E20, E25, E30, E50 e E75. O estudo cinético foi realizado em um sistema simultâneo TG (termogravimetria) e DTA (análise térmica diferencial) com a metodologia para ensaios não isotérmicos para obter a energia de ativação. Alem de utilizar a análise do sinergismo, entre os componentes das misturas, como ferramenta para avaliar o efeito do teor de etanol na mistura com a gasolina. A energia útil dos combustíveis foi obtida nos testes de dinamômetro no motor monocilíndrico padrão de ciclo Otto com seis taxas de compressão diferentes. Na análise dos dados verificou-se que existe sinergismo nas misturas com teor de etanol entre 5% e 30%. Estas misturas também foram as que apresentaram melhores resultados na potência, para taxas de compressão entre 6:1 a 7:1. Os resultados da análise térmica mostram que as misturas com baixo conteúdo de etanol (até 30%) apresentam maior volatilidade e, possivelmente, esta é característica que melhora a combustão nos motores de ciclo Otto. / The use of ethanol as fuel or as an additive blended with gasoline is very important for most countries which aim to reduce the heavy dependence on fossil fuels and mitigate greenhouse gases emission. An increased use of ethanol and gasoline blends has placed great relevance on acquiring knowledge about their physical and chemical properties. Thus, knowledge of such properties favors a better understanding of the effect of the percentage of ethanol/gasoline blends on engine performance. This thesis aims to assess whether there is or not a relationship between the activation energy of the mixture of ethanol and gasoline, obtained by thermal analysis techniques, and the useful energy obtained in engine tests. They used different percentage of ethanol in the ethanol-gasoline blends denoted by E0 (pure gas), E5 (5% v/v ethanol), E10, E15, E20, E25, E30, E50 and E75. A kinetic study has been conducted through a simultaneous TG (thermogravimetry) and DTA (differential thermal analysis) by following the methodology of non-isothermal tests to obtain the activation energies of the tested mixtures. Was used the synergism analyze, between the components of the mixtures, as a tool to evaluate the effect of ethanol content in the gasoline mixture. The useful energy fuel was obtained by dynamometer tests to Otto cycle single cylinder standard engine with six different compression rates. In the data analysis was found that synergism exists in mixtures with ethanol content between 5% to 30%. These mixtures also showed the best power results for compression ratios of 6:1 to 7:1. The thermal analysis results showed that mixtures with low ethanol content (to 30%) exhibit higher volatility and, possibly, this characteristic improves combustion in Otto cycle engines.

Submitted by Pedro Barros (pedro.silvabarros@ufpe.br) on 2018-06-26T22:26:10Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Caio Bezerra Souto Maior.pdf: 3924685 bytes, checksum: 6968386bf75059f45ee80306322d2a56 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-26T22:26:10Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) DISSERTAÇÃO Caio Bezerra Souto Maior.pdf: 3924685 bytes, checksum: 6968386bf75059f45ee80306322d2a56 (MD5) Previous issue date: 2017-02-21 / CAPES / The useful life time of equipment is an important variable related to reliability and maintenance. The knowledge about the useful remaining life of operation system by means of a prognostic and health monitoring could lead to competitive advantage to the corporations. There are numbers of models trying to predict the reliability’s variable behavior, such as the remaining useful life, from different types of signal (e.g. vibration signal), however several could not be realistic due to the imposed simplifications. An alternative to those models are the learning methods, used when exist many observations about the variable. A well-known method is Support Vector Machine (SVM), with the advantage that is not necessary previous knowledge about neither the function’s behavior nor the relation between input and output. In order to achieve the best SVM’s parameters, a Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm is coupled to enhance the solution. Empirical Mode Decomposition (EMD) and Wavelets rise as two preprocessing methods seeking to improve the input data analysis. In this paper, EMD and wavelets are used coupled with PSO+SVM to predict the rolling bearing Remaining Useful Life (RUL) from a vibration signal and compare with the prediction without any preprocessing technique. As conclusion, EMD models presented accurate predictions and outperformed the other models tested. / O tempo de vida útil de um equipamento é uma importante variável relacionada à confiabilidade e à manutenção, e o conhecimento sobre o tempo útil remanescente de um sistema em operação, por meio de um monitoramento do prognóstico de saúde, pode gerar vantagens competitivas para as corporações. Existem diversos modelos utilizados na tentativa de prever o comportamento de variáveis de confiabilidade, tal como a vida útil remanescente, a partir de diferentes tipos de sinais (e.g. sinal de vibração), porém alguns podem não ser realistas, devido às simplificações impostas. Uma alternativa a esses modelos são os métodos de aprendizado, utilizados quando se dispõe de diversas observações da variável. Um conhecido método de aprendizado supervisionado é o Support Vector Machine (SVM), que gera um mapeamento de funções de entrada-saída a partir de um conjunto de treinamento. Para encontrar os melhores parâmetros do SVM, o algoritmo de Particle Swarm Optimization (PSO) é acoplado para melhorar a solução. Empirical Mode Decomposition (EMD) e Wavelets são usados como métodos pré-processamento que buscam melhorar a qualidade dos dados de entrada para PSO+SVM. Neste trabalho, EMD e Wavelets foram usadas juntamente com PSO+SVM para estimar o tempo de vida útil remanescente de rolamentos a partir de sinais de vibração. Os resultados obtidos com e sem as técnicas de pré-processamento foram comparados. Ao final, é mostrado que modelos baseados em EMD apresentaram boa acurácia e superaram o desempenho dos outros modelos testados.

Turbines encounter blade failures due to fatigue and creep. It has been shown in the literature that the primary cause of steam turbine blade failures worldwide can be ascribed to fatigue in low pressure (LP) turbine blades. The failure and damage to these blades can lead to catastrophic consequences. Some utilities use empirical methods to determine the forces experienced by turbine blades but desire more accurate methods. The inaccurate prediction of high-cycle fatigue (HCF), thermal durability and stage performance is introduced when one does not consider blade row interaction. Blade row interactions can, however, be accounted for by means of computational fluid dynamics (CFD). Furthermore, modern high- fidelity CFD tools would be able to contribute greatly in predicting the forces experienced by turbine blades. Numerical tools such as CFD and nite element analysis (FEA) can greatly contribute to the estimation of the remaining useful life (RUL) of turbine blades. However, in this estimation process, there are various uncertainties and aspects that affect the estimated RUL. Understanding the sensitivity of the estimated RUL to these various uncertainties and aspects is of great importance if RUL is to be estimated as accurately as possible. In this dissertation, a sensitivity analysis is performed with the purpose of establishing the sensitivity of the estimated RUL of the last stage rotor of an LP steam turbine, to the number of harmonics used in a nonlinear harmonic (NLH) CFD simulation. The sensitivity of the estimated RUL is evaluated in the HCF regime, where the cyclic stresses occur below the yield strength of the turbine blade. A CFD model, FE model, and fatigue model were therefore developed in such a manner that would suffice, regarding the purpose of the sensitivity analysis. The CFD model is validated by comparing the predicted CFD power to that of actual generated power of a dual 100MW LP steam turbine. The sensitivity analysis is performed for 3 operation conditions, and for each operational condition the aerodynamic forces were computed using 1, 2, and 3 harmonics in an NLH simulation. The estimation process considers a weak coupling between the CFD model and FE model. NLH simulations are firstly performed to calculate the unsteady static surface pressure distributions on the last stage rotor. This is followed by the mapping thereof to the FE model, for which a transient structural analysis is performed. Finally, the RUL is estimated by performing a fatigue analysis on the stress history obtained from the transient structural analysis. Based on the results of the sensitivity analysis, the following recommendations were made, from a conservative point of view. Firstly, in general, if the RUL is to be estimated with reasonable accuracy, just using 1 harmonic in an NLH simulation will not be sufficient and 2 harmonics should be used. Secondly, if the RUL has to be estimated with high accuracy, 3 harmonics should be used. / Dissertation (MEng)--University of Pretoria, 2018. / National Research Foundation (NRF) / Mechanical and Aeronautical Engineering / MEng / Unrestricted

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