Este trabalho focaliza o modelamento teórico via grafos de ligações (bond-graphs) e a identificação experimental do modelo dinâmico de uma servo-válvula eletro-hidráulica de controle de pressão. A servo-válvula possui dois estágios de controle, onde o primeiro estágio é um sistema com duplo bocal-palheta, controlado por um motor de torque a solenoide e o segundo estágio é um sistema com camisa-carretel comandado pelo primeiro. Um modelo de grafo de ligação multi-pórtico é proposto para se determinar as equações não lineares do sistema eletro-hidromecânico. O sistema é então linearizado para se desenvolver uma função de transferência entre a entrada de corrente e a pressão no pórtico de saída; a manipulação simbólica para a obtenção da referida função foi realizada através do software MATHEMATICA. Uma montagem experimental foi implementada para estudos de validação do modelo dinâmico teórico. Esta montagem consiste na alimentação da servo-válvula com uma fonte de pressão constante; no pórtico de utilização foi conectada uma impedância hidráulica para simular a carga no sistema. Um microcomputador PC compatível dotado de conversores AD/DA é utilizado para monitorar a corrente de excitação e a pressão de saída do sistema, sendo a excitação de corrente gerada via "software" SISDIM e a aquisição dos dados de entrada e saída via placa AQDADOS. O "software" MATLAB foi utilizado para ajuste das séries temporais de entrada e saída e identificação de um modelo ARX (auto regressivo exógeno) do sistema eletro-hidráulico. A comparação dos valores numéricos dos coeficientes da função de transferência experimental com as expressões algébricas dos coeficientes da função de transferência teórica nos fornecerá os parâmetros do sistema hidráulico. Finalmente foi realizada uma análise de sensibilidade do modelo estudado com utilização do software VISSIM.

O principal objetivo dessa dissertação é investigar o mecanismo físico de funcionamento do ignitor gás dinâmico para possibilitar uma partida suave do motor L15 e também conhecer as propriedades da chama gerada pelo ignitor, o que possibilirá alteração de parâmetros de operação do ignitor para outros motores. Será apresentada nesse trabalho uma investigação teórica do mecanismo de aquecimento do gás injetado no ressonador do ignitor gás dinâmico, um modelamento matemático para esse mecanismo, incluindo uma rotina de cálculo e ainda, a comparação com os resultados de ensaios. Serão investigados experimentalmente o tempo de ressonância, e como diminuí-lo e a razão de mistura da chama gerada pelo ignitor, de forma que uma chama rica em combustível seja alcançada.

O presente trabalho tem como finalidade estudar a melhoria das características superficiais da liga Ti6Al4V, induzida pelo processo de nitretação iônica. Objetiva-se aumentar a dureza e melhorar as características de hemocompatibilidade, tendo em vista a sua aplicação futura na confecção de válvula cardíaca mecânica. O processo foi desenvolvido em um reator de jato de plasma de nitrogênio e estudou-se a influência de parâmetros do processo como fluxo de nitrogênio, tempo de processamento e porcentagem de N2 na mistura N2 : H2 usada na descarga, nas características físico-químicas de ligas tratadas de Ti6Al4V. Outros parâmetros, como tensão de descarga, pressão da câmara e temperatura, foram ajustadas de maneira a poder sustentar a descarga com 100 mA de corrente elétrica. A formação das fases de nitreto de titânio nas amostras tratadas com diferentes condições pode ser verificada pela análise estrutural feita com a difração de raios-X. As durezas das camadas nitretadas foram qualitativamente analisadas pela técnica de nanoindentação, que identificou de maneira semiquantitativa a espessura da camada de maior dureza formada em cada amostra. A microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de energia dispersiva de raios-X foram utilizadas para avaliar a variação na textura da superfície da amostra em função das condições de nitretação iônica. O melhoramento da propriedade superficial, quanto à tensão de contato que dita a característica da molhabilidade, foi verificado pela técnica da determinação de ângulo de contato. O estudo permitiu verificar que a diminuição do fluxo de nitrogênio, numa faixa entre 1,0 e 0,3 sccm, assim como o aumento no intervalo de tempo de processamento e concentração de N2 na mistura N2 : H2, aumentam monotonicamente os valores das características mecânicas, como dureza e módulo de elasticidade do filme nitretado. A análise energética dos íons produzidos na descarga elétrica foi feita com o analisador de energia construído e colocado na câmara de processamento deste reator. Os resultados obtidos permitiram inferir que uma das principais causas da melhora na característica da camada nitretada é o aumento da energia dos íons de nitrogênio incidentes sobre a amostra processada. Um dos principais e relevantes resultados do presente trabalho foi, sem dúvida, a obtenção de uma liga de titânio nitretada no anodo de um reator do tipo jato de plasma de baixa intensidade, com dureza amplificada por fator da ordem de 7 vezes a da amostra original, classificando o processo desenvolvido entre os trabalhos que apresentaram melhores resultados em nível internacional. Esse jato de plasma de N2 permite concluir sobre a viabilidade técnica da utilização do reator no melhoramento das características físico-químicas da superfície de Ti6Al4V, multiplicando-se o potencial a aplicação da liga como biomaterial, mesmo na área de produção de implantes cardiovasculares.

Atualmente, as doenças relacionadas ao aparelho circulatório respondem por 27% da mortalidade anual no Brasil. Para agravar ainda mais esta situação, o número escasso de doadores de órgãos e falhas no sistema de captação faz um grande número de pacientes não resistir à espera. Desta forma, o desenvolvimento e a utilização de dispositivos de assistência cardíaca durante uma cirurgia, ou na forma implantável como os dispositivos de assistência uni- e bi-ventricular são muito importantes. Dentro do grupo de bombas de sangue existem dispositivos que o elemento responsável direto pelo bombeamento é um motor elétrico sem escovas, ou do inglês "Brushless DC". Para funcionar corretamente, este motor necessita da realimentação da posição instantânea do rotor. Geralmente, esta é obtida por um conjunto de sensores "Hall" e então um controlador eletrônico faz a comutação correta das bobinas do estator de modo que o rotor avance para o passo seguinte. Porém, a falha de um ou mais destes sensores provoca a interrupção do funcionamento do motor.Este trabalho apresenta o estudo de uma técnica para o acionamento de motores "Brushless DC" sem a utilização de sensores de posicionamento. A determinação dos instantes de comutação é feita através da força contra-eletromotriz induzida nas bobinas do estator. A avaliação desta técnica é feita, em um primeiro momento, com o uso do simulador elétrico "PSPICE" e, posteriormente, através de um circuito eletrônico de teste. Os resultados obtidos no simulador mostraram que é possível determinar corretamente os instantes de comutação. Os resultados experimentais obtidos mostraram que o motor funciona adequadamente em uma determinada faixa de rotações. A partir destes resultados, também é sugerida a aplicação desta técnica como um sistema de redundância dos sensores "Hall" visando uma maior segurança

O conjunto válvula e sede de válvula automotiva cumpre a função de garantir a entrada de ar e materiais combustíveis, a saída dos gases de combustão, bem como de garantir vedação no processo de compressão e combustão em um motor de ciclo Otto e Diesel. Para que funcione conforme o rigor de operação com uma queima limpa e baixa emissão de poluentes, é necessário uso de materiais especiais. Temperaturas extremas dos gases de escapamento, aumentos crescentes das velocidades das válvulas e altas pressões são alguns dos parâmetros que ocasionam desgaste nas válvulas. Os materiais usados na sua produção devem ser caracterizados por boa usinabilidade, baixo desgaste, boa resistência mecânica e de fadiga e boa resistência a corrosão em altas temperaturas. Nesse contexto, esse trabalho teve como foco o desenvolvimento de uma bancada e um método para testar novos materiais para válvulas e sedes de válvulas automotivas, por meio de testes de durabilidade que simulam as condições de desgaste do conjunto de válvulas e sedes de válvulas, bem como um procedimento de análise do desgaste e avaliação do seu comportamento sob diversas condições de operação. Para isso desenvolveu-se um equipamento que, de forma sintética, consiste em sistemas hidráulico, de aquecimento, de resfriamento, rotação de válvulas e controle eletrônico que possibilita simular condições de motores de combustão interna, Otto e diesel. O método permite a variação de parâmetros como temperatura, carga, desalinhamento da válvula em relação à sua sede e rotação da válvula. Tanto as válvulas quanto as sedes de válvulas são testadas em suas geometrias finais. Para confirmação da validade científica da bancada e do o método são apresentados os resultados de testes em dois materiais (SAE HNV-3 Sil1 e SAE EV12 21-2N) que são empregados em válvulas automotivas. Com base na análise de variância (ANOVA), verificou-se que a bancada pode ser utilizada na pesquisa destes novos materiais, pois apresentou resultados compatíveis com os encontrados pelos principais equipamentos de testes existentes no mundo; resistência adequada para testes de longa duração; capacidade de realizar ensaios em altas temperaturas e de reproduzir as principais condições operacionais dos motores de combustão interna.

Considerando a segurança e extensão da vida de uma planta industrial, especificamente das válvulas de controle de processo, o estudo de confiabilidade de componentes é um ponto importante a ser investigado em usinas nucleares e em outras áreas, tais como refinaria ou plataforma de petróleo offshore. O desenvolvimento de monitorização não intrusiva e método de diagnóstico possibilita a identificação de defeitos em componentes da planta durante sua operação normal. O objetivo deste trabalho é apresentar uma análise e diagnóstico de válvulas de controle de uma planta de vapor que simula parte do circuito secundário de um reator de água pressurizada. Esta instalação faz parte do laboratório de testes de equipamentos de propulsão da Marinha do Brasil, em Iperó-SP. A metodologia utilizada no projeto é baseada na análise gráfica de dois parâmetros: a pressão de ar do atuador da válvula e o deslocamento de seu obturador. Estes dados são extraídos por um posicionador inteligente do Sistema de Automação Delta VTM. É implementada uma análise para detecção de anomalias por meio de uma abordagem que utiliza Sistemas Especialistas baseados na Lógica Fuzzy, considerando regras e conhecimento de inteligência artificial (IA). Uma vez que as medidas de base de válvulas de controle são tomadas, é possível detectar sintomas de falha, vazamento, atrito, fricção, danos, etc. O monitoramento e o sistema de diagnóstico foram projetados utilizando o programa MATLAB® versão 2009a com o FUZZY LOGIC TOOLBOX, que é um pacote integrante de subrotinas dedicado à lógica nebulosa. A monitoração e o diagnóstico das válvulas de controle são realizados por meio de uma técnica não-invasiva. Desta maneira, é possível conhecer o real status da válvula. O software ValveLink® (desenvolvido pela empresa EMERSON) recebe sinais do componente de hardware, posicionador inteligente, o qual é instalado ao lado da válvula de controle de processos. Estes sinais (corrente eléctrica) transformados em informação são utilizados como parâmetros de entrada: Pressão de ar do atuador e deslocamento do obturador da válvula. Com o uso da lógica fuzzy, esses parâmetros são interpretados. Eles sofrem inferências por regras escritas por especialistas em válvulas. Após essas inferências, as informações são tratadas e enviadas como sinais de saída. Esses sinais contém a informação de diagnóstico do estado da válvula. / The question of components reliability, specifically process control valves, has become an important issue to be investigated in nuclear power plants and other areas such as refinery or offshore oil rig, considering the safety and life extension of the plant. The development of non-intrusive monitoring and diagnostic method allows the identification of defects in components of the plant during normal operation. The objective of this dissertation is to present an analysis and diagnosis of control valves of a steam plant part that simulates the secondary circuit of a pressurized water reactor. This installation is part of propulsion equipment testing laboratory of the Brazilian Navy, at Iperó-SP. The methodology for design is based on graphical analysis of two parameters, the valve air pressure actuator and the displacement of the valve plug. These data are extracted by a smart positioner, part of Delta VTM Automation System. An analysis is implemented in detecting anomalies by an approach using Expert Systems by the technique of fuzzy logic. Once the basic measures of control valves are taken, it is possible to detect symptoms of failure, leakage, friction, damage, etc. The monitoring and diagnostic system has been designed in MATLAB® version 2009th by the complement \"FUZZY LOGIC TOOLBOX \". It is a noninvasive technique. Thus, it is possible to know what is happening with the chosen components, just analyzing the parameters of the valve. The software called ValveLink® (developed by Emerson) receives signals from hardware component (intelligent positioner) installed next to the control valve. These signals (electrical current) are transformed into information which are used input parameters: air pressure valve actuator and valve plug displacement. With the use of fuzzy logic, these parameters are interpreted. They suffer inferences by rules written by experts in valves. After these inferences, the information is processed and sent as output signals. These signals lead to diagnostic information of the state of the valve.

Este trabalho visou mostrar o desenvolvimento de um ventilador pulmonar mecânico, focando principalmente na parte de hardware necessária para que este equipamento pudesse funcionar. Ventilação mecânica é a modalidade da medicina mais importante no cuidado a pacientes criticamente enfermos. O ventilador é um equipamento utilizado principalmente em unidades de terapia intensiva, que basicamente coloca uma mistura de ar e oxigênio para dentro do pulmão de um paciente incapacitado de fazer isto naturalmente, quer seja por força de uma doença que o impossibilita de fazê-lo, ou por uma cirurgia, a qual impossibilitou o movimento do músculo do diafragma para que o ar entrasse no pulmão naturalmente. Este projeto cobriu uma descrição abrangente sobre este ventilador, sua transformação de ar comprimido e oxigênio provenientes de um cilindro em uma mistura controlada de fluxos que entra no pulmão para a inspiração de um volume, ou para atingir uma pressão determinada, e a saída desta mistura, mantendo no pulmão uma pressão também controlada. Foi desenvolvido um protótipo de hardware e firmware para este aparelho, e o intuito foi mostrar o processo de transformação da ideia inicial e as necessidades de projeto em um aparelho testado e certificado para uso no mercado. / This work aimed to present the development of a pulmonary mechanical ventilator, mainly focusing on the hardware part needed in order for this device to work. Mechanical ventilation is the most important medical mode concerning the care of patients that are critically ill. The ventilator is a device very much used in intensive care units (ICUs), and it basically delivers an air and oxygen mixture to the patients lungs that is normally unable to do so naturally, either because the patient is seriously ill that prevents him/her to do so, or due to surgery, in this case prevented the movement of the diaphragm muscle so the air could be naturally delivered to the lung. This work covered a comprehensive description about this ventilator, its transformation of compressed air and oxygen coming from a cylinder in a controlled mixture of flows that enters the lung for the inspiration of a volume, or to achieve a determined pressure, and the output of this mixture, maintaining a controlled pressure in the lung too. A hardware and firmware prototype was developed for this device. The aim was to show the transformation process from the main idea and the need for a project of a tested and certified device to be used in the market.

Alguns aspectos funcionais do aparelho circulatório da baleia têm sido objeto de importantes relatos na literatura, destacando a acentuada bradicardia que ocorre durante o mergulho. Entretanto, existem poucas informações relativas à morfologia dos seus órgãos circulatórios, principalmente os componentes do complexo valvar cardíaco. Este trabalho tem como objetivo, abordar a morfologia macroscópica da valva atrioventricular esquerda da Baleia Minke, abrangendo também, os músculos papilares e as cordas tendíneas. Foram estudados os componentes anatômicos do complexo valvar atrioventricular esquerdo em onze corações de Baleias Minke (Balaenoptera acutorostrata). Esses órgãos foram obtidos no ano de 1980, quando ainda era permitida a caça desses animais no Brasil, no Porto de Cabedelo, Estado da Paraíba. Desde então são mantidos em solução aquosa de formol a 10%, no Laboratório de Anatomia da FMVZ/USP. Fez-se uma abordagem da valva atrioventricular esquerda pelo afastamento, após incisão, da parede direita do ventrículo esquerdo, verificando-se que o coração da baleia Minke se assemelha em sua morfologia ao coração de mamíferos terrestres, apresentando um mínimo de quatro cúspides. A cúspide septal é maior que a parietal. Como nas demais espécies, as cúspides permitem o balonamento durante a sístole ventricular. A cúspide com maior área por corda tendínea é a septal. O complexo valvar atrioventricular esquerdo apresenta feixes compactos de cordas tendíneas, reduzindo o volume de componentes dentro da cavidade ventricular. Caracterizaram-se quatro tipos morfológicos de cordas tendíneas, caracterizadas como dos tipos I, II, III, IV e comissurais. O músculo papilar subatrial é o mais proeminente. A baleia pode apresentar, além dos músculos papilares subatrial e subauricular, um músculo papilar acessório. / A few information exist in the literature relative to the morphology of the circulatory organs of the whale, especially concerning the valvar complex of the heart. It tried to approach in this work, the macroscopic anatomy of the left atrioventricular valve of the whale Minke, as well as the musculi papillaris and Chordae tendineae. It was studied the anatomical components of eleven hearts of the Minke whales. Those organs were obtained in 1980, in the port of Cabedelo - Paraíba - Brazil, when the hunt of those animals was still allowed in Brazil. Those hearts are maintained in aqueous solution of formol at 10%, in the laboratory of Veterinary Anatomy of FMVZ/USP. Do Made himself then the access for the left atrioventricular valve, moving away the wall right ventricular of the cardiac wall by means of magnet incision in \" V \". The analysis of those hearts demonstrated that : the morphology of heart of the Minke whales is similar to the other terrestrial mammals, presenting a minimum of four leaflets. The septal leaflet is larger than to the parietal leaflet. As in the other species, the leaflets balloons during the ventricular systole. The leaflet with larger area for Chordae tendineae is the septal leaflet. The left atrioventricular valvar complex of the whale, presents bunches of strings compact tendineae, reducing the volume of components inside of the cavity ventricular. There is also, strings tendíneas classifieds as I, II, III IV and comissural types. The subatrial papilar muscle is the most prominent. The whale can present, besides the subatrial and subauricular muscles, one accessory papilar muscle.

O presente trabalho investiga o efeito da redução de pressão em rede de distribuição de água, provocada pela instalação de válvulas redutoras de pressão (VPRs), no consumo médio total medido em ligações de água, localizadas em áreas sob influência daquele equipamento. Foi feito um levantamento no estado da arte em gestão de sistemas de abastecimento de água, com ênfase no controle de perdas, focado na gestão de pressão. Para se avaliar a possível redução de consumo, foi desenvolvida uma metodologia estatística, baseada em critérios de filtragem de dados de amostra e em testes paramétricos de hipóteses. O estudo de caso foi feito na Região Metropolitana de São Paulo (RMSP), utilizando sistema de informações geográficas (SIG), que permitiu o relacionamento de limites geográficos, com informações de consumo, através da integração com um sistema de informações comerciais, onde foi possível a obtenção de dados de consumos individuais, de ligações de água. Foram comparados os consumos, antes e depois da implementação de VRPs, com a correspondente redução de pressão, em áreas controladas por VRP e em áreas testemunha (sem influência da redução de pressão), através da realização de testes paramétricos de hipóteses. Foram, ainda, comparadas a variação no consumo médio das áreas de VRP, com a variação no consumo médio das áreas testemunha. Os resultados obtidos indicam que, embora tenha ocorrido uma tendência de redução no consumo de algumas áreas pesquisadas, esta redução não pode ser atribuída à implementação das VRPs. / The following study investigates reduction in average costumers\' consumption due to pressure reduction in water distribution systems, trough installation of pressure reducing valves (PRVs). A research on the state of art on water distributions systems management techniques was carried out, emphasizing water-loss control aspects, with focus on pressure management techniques. A statistical methodology based upon data filtering criteria and on statistical tests of hypothesis was developed to assess a possible effect in the water consumption reduction, for sample areas water consumption data. A case study was carried out in the Metropolitan Region of Sao Paulo (MRSP) using a Geographic Information System (GIS). Relationship between the geographical study areas limits and the costumers\' water consumption information was made by through use of GIS tools. Information on individual customers\' water connections were retrieved from a commercial information data base system. Comparisons between average water consumption before and after PRVs initial operation were carried out. Same comparisons were applied in testimony areas (water distribution areas not submitted to water pressure reduction), in similar conditions to PRVs controlled areas. These comparisons were verified trough statistical parametric tests of hypothesis. The results showed that, despite of a tendency of lowering average water consumption in some of the researched areas it was not confirmed the influence of water pressure reduction on it.

En la incubadora, ocurre el proceso de creación de un microclima para tratar al recién nacido, donde el flujo de oxígeno es una de las variables que conforma este proceso y debe ser controlada debido a que en exceso puede causar secuelas irreversibles en los neonatos. Una manera de controlar el flujo dentro de la incubadora neonatal es mediante el uso de la válvula de control, sin embargo, es necesario obtener la función de transferencia en el plano “s” que describa la dinámica del comportamiento de este tipo de actuador y así poder diseñar aplicaciones de control sobre la válvula. El objetivo de este trabajo es obtener el modelo matemático no paramétrico de la válvula de control Teknocraft 202316 para la incubadora neonatal. Este modelo matemático representa el comportamiento de la válvula de control dentro de un rango de flujo determinado. Para obtener la función de transferencia que describa el comportamiento de la válvula, se usaron los métodos de Ziegler y Nichols, Smith, 123c de Alfaro y Strecj. La captura de los datos de los ensayos se realizó mediante una tarjeta de adquisición de datos (DAQ) instalado en una computadora. Mediante un análisis de comparación gráfica y cualitativa, se seleccionó la función de transferencia que representa mejor la respuesta de la válvula. Los parámetros obtenidos son las constantes de tiempo: t1 y t2, el tiempo muerto tm y la ganancia estática Kp , variando según método. Finalmente, el modelo matemático no paramétrico obtenido mediante el método Smith, función de primer orden, representa mejor el comportamiento de la válvula teknocraft en comparación con los otros métodos propuestos. / Tesis