A presente tese trata da representação e da visualização volumétrica de dados espaciais, através das quais novas possibilidades para visualizar tridimensionalmente as propriedades dos solos são apresentadas. O uso de volumes nos processos avaliativos dos solos permite ver e explorar a estrutura complexa do fenômeno como um corpo contínuo no espaço, incorporando dessa forma a terceira dimensão na cartografia de solos. A metodologia de trabalho adotada compreende a aquisição, organização e codificação dos dados, como também a interpolação, formação e visualização de volumes, através da utilização de um Sistema de Informações Geográficas Tridimensional em conjunto com um programa para visualização de volumes. Os dados de solos são de natureza qualitativa e quantitativa e foram interpolados para sua representação contínua no espaço tridimensional. Os resultados obtidos para as representações volumétricas das propriedades físicas, químicas e morfológicas são uma nova forma de visualizar os solos e se constituem em uma fonte de novos conhecimentos para o estudo deste fenômeno. / This dissertation is on volume representation and visualization of spatial data. It aims at showing new possibilities to visualize soil’s properties on 3D. The use of volumes in soil’s evaluation processes allows one to visualize and to explore the phenomenon as a continuous body in the space bringing third dimension to soil cartography. The methodology of this research entails the acquisition, organization and coding of data, as well as volume interpolation, formation and visualization by means of 3D-GIS environment. Soil’s data are either qualitative or quantitative and they were interpolated in order to be continuously represented in 3D space. The outcome of volume representations of physical, chemical and morphological properties is a new way to visualize the soil and a new source of knowledge to the study of this phenomenon.

A duração da combustão tem implicação direta na determinação do trabalho negativo no ciclo motor. A duração da combustão tem relação inversa com a velocidade de propagação da chama. Assim, quanto maior a velocidade de propagação da chama, menor a duração da combustão. Além disto, a duração da combustão está relacionada com a relação volumétrica de compressão, com a razão de mistura e com o tipo de combustível, entre outros fatores. Neste sentido, quanto maior a velocidade de queima da mistura ar-combustível, menor o trabalho negativo no ciclo. Neste contexto, foram ensaiadas 3 relações de compressão e 3 razões de mistura, para 6 combustíveis de composição conhecida: gasolina comum tipo C, álcool etílico hidratado combustível (AEHC) e AEHC adicionado à gasolina comum tipo C nas proporções de 20%, 40%, 60% e 80%. A variação da pressão no interior da câmara de combustão, para todos os combustíveis, e a posição da centelha de ignição foram determinadas com a utilização da base angular e com variação da relação volumétrica de compressão e da razão de mistura. O diagrama , para fins de cálculo de área, foi traçado por pós-processamento. Os resultados obtidos indicam que a duração da combustão aumenta com o aumento da razão de mistura e diminui com o aumento da relação volumétrica de compressão, para todos os combustíveis ensaiados. Verificou-se que a amplitude da pressão, no interior da câmara de combustão, se comporta inversamente à duração da combustão. Mostrou-se que o aumento da razão de mistura implica na redução do trabalho líquido entregue ao êmbolo ao longo de todo o ciclo do motor. Opostamente ocorre com o aumento da relação volumétrica de compressão, que implica no aumento do trabalho líquido por ciclo. Concluiu-se que o máximo valor para o trabalho líquido ao longo de todo o ciclo foi obtido para a maior relação volumétrica de compressão (8:1) e a menor razão de mistura (λ = 0,9). O combustível que representou este resultado foi o álcool etílico hidratado combustível adicionado à gasolina comum tipo C em 80% (AEHC80). O mínimo valor para o trabalho líquido, ao longo de todo o ciclo foi obtido, para a menor relação volumétrica de compressão (6:1) e a maior razão de mistura dos ensaios (λ = 1,1). O combustível que representou este resultado foi o álcool etílico hidratado combustível (AEHC). / The duration of the combustion is directly implicative on determining the negative work of the motor cycle. The duration of the combustion has an inverse relation with the flame propagation speed. Thus, the higher propagation of the flame, the shorter duration of the combustion. Besides that, the duration of the combustion is related to the relation of compression, to the air/fuel relation and to the type of fuel, among other factors. In this way, the higher burning speed of the air/fuel mixture, the smallest negative work in the cycle. In such a context, there were tried three compression relations and three mixture ratios for six fuels of know compositions: ordinary gasoline C type, combustible hydrated ethyl alcohol and combustible hydrated ethyl alcohol added to ordinary gasoline C type in the proportions of 20%, 40%, 60% and 80%. The pressure variation inside the combustion chamber, for all fuels, and the position of the ignition spark were determined using the angular base and with variation of the compression relation and the mixture ratio. The diagram, for area calculation, was traced by post processing. The obtained results indicate that the combustion duration increases with the rising of the mixture ratio and decreases with the rising of the compression relation, for all the tried combustibles. It was found that the pressure amplitude inside the combustion chamber behaves inversely to the combustion duration behavior. It was shown that the rising of the mixture ratio implies on the reduction of the net work delivered by the piston all through the cycle of the motor. The opposite occurs with the rising of the compression relation, that implies on the increase of the net work by cycle. It was concluded that the maximum value for the net work all through the cycle was obtained for the higher compression relation (8:1) and the least mixture ratio of the tests (λ = 0,9). The combustible that achieved such a result was the combustible hydrated ethyl alcohol added to ordinary gasoline C type in 80%. The least value for the net work all through the cycle was obtained by the least compression relation (6:1) and the highest mixture ratio of the tests (λ = 1,1). The fuel that achieved that result was the combustible hydrated ethyl alcohol.

This work has the goal of explore the triangulated mesh visualization problem in order that geometry and texture information could be computed adaptively according to the view position. As only the essential information from the mesh is going to persist, the main applications involved are linked with real-time mesh visualization which concerns a large number of scientific areas. To adapt the mesh geometry, its resolution is being locally changed through the insertion/removal of vertices, edges and faces, view-dependent considering the number of polygons to preserve smooth forms near to the original mesh. In the texture adaptation, the texture map association of the mesh is being adapted to the resolution changes minimizing or eliminating the texture distortion resulting from the collapse of vertices, edges and faces / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho trata do problema de visualização de malhas triangulares de modo que a geometria e a textura das mesmas possam ser calculadas adaptativamente de acordo com a posição do orientador. Como apenas as informações necessárias de malha tendem a permanecer, as principais aplicações envolvidas estão relacionadas à visualização de malhas em tempo real, as quais têm sido de grande interesse de pesquisa em diversas áreas científicas. Na adaptação da geometria da malha, sua resolução vai sendo localmente alterada através de inserção/remoção de vértices, arestas e faces, de acordo com a posição do observador, de modo que o número de polígonos preserve uma forma visual suave e bem próxima da malha original. Na adaptação da textura, o mapeamento de textura associado `a malha vai sendo adaptado `as mudança as de sua resolução de modo a reduzir ou eliminar as distorções de textura resultantes do colapso de vértices, arestas e faces

O ácido ƴ-poliglutâmico (ƴ-PGA) é uma homopoliamida aniônica, biodegradável, comestível e atóxica, sintetizada por bactérias do gênero Bacillus, podendo ser utilizado nas indústrias alimentícia e de cosméticos, na medicina e no tratamento de águas residuais. Este trabalho teve como objetivo caracterizar e identificar potenciais aplicações para o ƴ-PGA obtido através do cultivo submerso de Bacillus subtilis BL53, conduzido sob condições otimizadas em trabalhos anteriores. Além disso, foi avaliado o efeito de diferentes inóculos e da adição de precursores da rota metabólica na produção do biopolímero. A melhor condição obtida foi testada em biorreatores com adição de polidimetilsiloxano (PDMS) como carreador de oxigênio, com o objetivo de aumentar a produtividade do biopolímrero. A massa molar média (Mw), obtida através de espalhamento de luz estático, na ordem de 106 g mol-1 não apresentou diferenças significativas para o biopolímero obtido após 48 e 96 h de cultivo. As análises reológicas conduzidas em viscosímetro rotacional indicaram que os polímeros obtidos após 48 e 96 horas apresentaram comportamento Newtoniano, sendo que após 96 horas a viscosidade absoluta foi maior. As análises térmicas (calorimetria diferencial exploratória e análise termogravimétrica) indicaram a temperatura de fusão (Tm) de 134 ºC e 128 ºC e o intervalo de degradação (Td) entre 120 ºC - 190 ºC e 120 ºC - 215 ºC, para os biopolímeros obtidos após 48 e 96 horas de cultivo respectivamente. O caldo LB apresentou-se como o melhor inóculo para a produção de ƴ-PGA. A adição dos precursores L-glutamina e ácido -cetoglutárico aumentou em 20 % a produção do biopolímero. A adição de 10 % de PDMS nos cultivos em biorreatores aumentou o coeficiente volumétrico de transferência de massa (KLa) e a produção e produtividade do ƴ-PGA, sendo produzidos 23.5 g L-1 do biopolímero em 24 horas de cultivo, uma produtividade aproximadamente 40 % superior às obtidas por outros autores utilizando o mesmo microrganismo. / Poly-ƴ-glutamicacid (ƴ-PGA) is an anionic, biodegradable, non-toxic and edible homopolyamide, synthesized by bacteria of the genus Bacillus, being used in food, cosmetics, medicine and waste water treatment. The aim of this study is to characterize and indentify potencial applicatiions for the ƴ-PGA obtained by submerged cultivation of Bacillus subtilis BL53, conducted under optimized conditions in previous studies. We also evaluated the effect of different inoculants and addition of precursors in the metabolic pathway of production of the biopolymer. The best condition obtained yet been tested in bioreactors with addition of polydimethylsiloxane (PDMS) as a carrier of oxygen in order to further increase the productivity of biopolymer. The average molecular weight (Mw) obtained by static light scattering, on the order of 106 g mol-1, showed no significant differences for biopolymer obtained after 48 and 96 h of cultivation. Analyses conducted in rotational viscometer indicated that biopolymers after 48 and 96 h have a Newtonian behavior, and the 96 hours had higher absolute viscosity. The thermal analysis (differential scanning calorimetry and thermo gravimetric analysis) indicated the melting temperature (Tm) as 134 ºC and 128 ºC and degradation temperature range (Td) of 120 ºC - 190 ºC and 120 ºC - 215 ºC, after 48 and 96 hours respectively. It was found that the best inoculum medium for biopolymer production was the LB broth. The addition of the precursors L-glutamine and -ketoglutaric acid increased in 20% the ƴ-PGA production. The addition of 10% of PDMS in bioreactors cultures increased the mass transfer volumetric coefficient (KLa) and the production and productivity of ƴ-PGA, being produced 23.5 g l-1 of the biopolymer in 24 hours of cultivation, a productivity about 40 % higher than those obtained by other authors using the same microorganism.

A aplicação prática de resíduos industriais, como cinza volante proveniente da queima de carvão, em bases e sub-bases de rodovias, é de grande interesse para engenheiros geotécnicos, uma vez que reduz o consumo de recursos naturais e oferece um destino a esses resíduos. Nesse sentido, esta dissertação de mestrado avalia o desempenho de misturas cinza volante-cal submetidas a condições climáticas extremas. Foram analisadas as propriedades resistência, rigidez e durabilidade de misturas de cinza volante (25%) com areia de Osório, comparando-se ciclos de molhagem-secagem com ciclos de congelamento-degelo. Para isso variou-se: o teor de cal hidratada (3%, 5%, 7%), o grau de compactação (14,0 kN/m³, 15,0 kN/m³, 16,0 kN/m³), a adição de 0,5% de cloreto de sódio (NaCl) como catalisador e a adição de 0,5% de fibras de polipropileno. Foi estudada a influência da temperatura (23°C e 40°C) em um período de 7 dias de cura, chegando-se à conclusão que o aumento de temperatura proporciona elevados ganhos de durabilidade por congelamento e degelo, resistência e rigidez, assim como a adição de sal e fibras de polipropileno Visando ampliar esta pesquisa foi proposta a troca da matriz da mistura (areia de Osório) por fresado (RAP) e a cal hidratada pela cal de carbureto. Para esse novo tipo de mistura, também foi realizado ensaios triaxiais para análise do comportamento tensão-deformação em relação a adição de 0,5% de NaCl, onde percebeu-se um aumento de 3,4° no ângulo de atrito e de 42,8 kPa no intercepto coesivo. As misturas de RAP e cal de carbureto obtiveram melhores resultados de resistência por compressão e durabilidade do que as misturas com areia de Osório e cal dolomítica, para a mesma temperatura de cura. Posteriormente constatou-se que a perda de massa acumulada após os referidos tipos de ciclos é controlada pelo índice porosidade (η)/teor volumétrico de cal (Liv), para ambas as misturas. Além disso, percebeu-se que menores perdas de massa acumulada foram obtidas para os ciclos de molhagem e secagem comparados aos ciclos de congelamento e degelo, tanto para as misturas com areia quanto para as misturas com RAP. / The practical application of industrial residues, such as coal fly ash, on bases and sub-bases of highways, is of great interest to geotechnical engineers, since it reduces the consumption of natural resources and gives a destination to these residues. In this sense, this master's thesis evaluates the performance of coal fly ash-lime mixtures under extreme climatic conditions. Was analysed the impact of the hydrated lime content (3%, 5%, 7%), the degree of compaction (14.0 kN/m³, 15.0 kN/m³, 16.0 kN/m³), the addition of 0.5% sodium chloride (NaCl) as a catalyst and the addition of 0.5% polypropylene fibers, on strength, stiffness and durability (comparing freezing-thawing to wetting-drying cycles), in fly ash mixtures (25%) with Osório sand. The influence of temperature (23 °C and 40 °C) in a period of 7 days of cure was also studied, this increase in temperature has been shown to provide high durability (for freezeing-thawing cycles), strength and stiffness gains, as well as addition of salt and polypropylene fibers. In order to extend this research, it was propose the exchange of the matrix’s mixture (Osório sand) by reclaimed asphalt paving (RAP) and lime hydrated by carbide lime For this new type of mixture, triaxial tests are also performed to analyze the stress-strain behavior in relation to the addition of 0.5% NaCl, where a 3.4° increase in the friction angle was observed, and 42.8 kPa in the cohesive intercept. The mixtures of RAP and carbide lime obtained better strength and durability results than mixtures with Osório sand and dolomitic lime, for the same cure temperature. Subsequently, It was verified that the accumulated loss of after these kinds of cycles is controlled by the index of porosity (η) / volumetric content of lime (Liv), for both mixtures. Besides that, lower losses of accumulated mass was observed for the wetting and drying cycles, compared to the freezing and thawing cycles.

A questão ambiental vem se tornando tema recorrente nos foros nacionais e internacionais, estando atualmente inserida na opinião pública, nas comunidades e sendo norteadora na geração de novos produtos e serviços na área industrial e comercial voltados para a sustentabilidade. Neste sentido, a indústria da construção é um dos principais causadores de impacto ambiental, pois consome consideráveis recursos naturais e gera grandes quantidades de resíduos. Sendo assim, a utilização de resíduos como matéria prima na indústria da construção possibilita benefícios ambientais e econômicos. Buscando avançar nesta discussão, a presente pesquisa procurou inserir dois resíduos (cinza volante e cal de carbureto), gerados na região metropolitana de Porto Alegre, como possibilidade de solução de Engenharia. Para isto, é necessário um estudo do seu comportamento mecânico decorrente da cimentação proporcionada pela mistura e compactação destes materiais. Contudo, ainda não existe uma formulação de dosagem dessa mistura baseadas em critérios mais racionais. Assim, a presente pesquisa busca fornecer subsídios para que, através do uso da relação porosidade/teor volumétrico de cal obtidas a partir da identificação e quantificação das variáveis mais importantes no controle da resistência da mistura de dois resíduos, possa determinar o seu comportamento. Isto é, a formulação de equações para previsão da resistência à compressão simples do material cimentado em cura acelerada. Para isso, foram realizados ensaios de compressão simples em corpos-de-prova com 5, 10 e 15% de cal, com peso específico aparente seco de 11, 12 e 13 kN/m³; curados por 1, 3 e 7 dias em câmara vaporizadora nas temperaturas 40, 60 e 80°C; e 3, 7 e 14 dias para cura sem vapor a 23°C. Os resultados demonstram que o aumento da quantidade de cal, do peso específico aparente seco, do tempo de cura e da temperatura provoca o aumento da resistência à compressão simples da mistura compactada. Entretanto, a temperatura apresentou um limite de influência para 3 e 7 dias, onde a variação de 60°C para 80°C não aumentou a resistência. A relação porosidade(/teor volumétrico de cal (Lv), ajustado por um expoente [/(Lv)0,11], mostrou-se adequado na formulação de equações na previsão da resistência do material cimentado para todas as temperaturas e tempos de cura estudadas. Além disso, a existência de relações únicas e distintas no controle da resistência à compressão simples em função da porosidade, teor volumétrico de cal e temperatura, assim como para o tempo de cura mostraram-se úteis para formulações de dosagem. Os resultados foram submetidos à análise de variância que comprovou que todos os fatores controláveis escolhidos para o experimento são significativos, assim como todas as interações entre eles. / The environmental issue is becoming a recurring theme in national and international forums, currently inserted in the public opinion, communities and being guiding the generation of new products and services in the industrial and commercial area focused to sustainability. In this sense, the construction industry is a major cause of environmental impact, it consumes considerable natural resources and generates large amounts of waste. Thus, the use of waste as a raw material in the construction industry provides economic and environmental benefits. Looking for progress in this discussion, this research sought to insert two wastes (fly ash and carbide lime), generated in the metropolitan region of Porto Alegre, as a possibility for solution of Engineering. For this, a study of its mechanical behavior due to cementation and compaction provided by the mixture of these materials is necessary. However there is not a rational dosage formulation of this mixture. Therefore, this research seeks to provide subsidy to determine behavior through the use of the relation of porosity/volumetric lime content obtained from the identification and quantification of the most important variables in the controlling of strength to the mixture of two residues. That is, the formulation of equations for predicting the compressive strength of cemented material into accelerated healing. For this, tests were conducted on samples with 5, 10 and 15% of lime; with dry unit weight of 11, 12 and 13 kN/m³; for 1, 3 and 7 curing days with steam in the temperature of 40, 60 and 80°C; and 3, 7 and 14 days without steam for 23°C. The results show that increasing the amount of carbide lime, dry unit weight, curing time and temperature has as consequence the increase of unconfined compression strength of the compacted mixture. However, the temperature had a limit of influence for 3 and 7 days, where the range of 60°C to 80°C did not increase the unconfined compression strength. The porosity()/volumetric lime content (Lv) ratio adjusted by an exponent [/(Lv)0,11], proved to be adequate to formulate equations to predict the strength of the cemented material for all temperatures and curing times studied. Furthermore, the existence of unique and distinct relationships in the control of unconfined compression strength of the mixture studied as a function of porosity, lime volumetric content, temperature, as for the cure time proved to be useful in dosage formulations. The results were subjected to analysis of variance showing that all the controllable factors chosen for the experiment are significant, as well as all interactions between them.

A presente tese trata da representação e da visualização volumétrica de dados espaciais, através das quais novas possibilidades para visualizar tridimensionalmente as propriedades dos solos são apresentadas. O uso de volumes nos processos avaliativos dos solos permite ver e explorar a estrutura complexa do fenômeno como um corpo contínuo no espaço, incorporando dessa forma a terceira dimensão na cartografia de solos. A metodologia de trabalho adotada compreende a aquisição, organização e codificação dos dados, como também a interpolação, formação e visualização de volumes, através da utilização de um Sistema de Informações Geográficas Tridimensional em conjunto com um programa para visualização de volumes. Os dados de solos são de natureza qualitativa e quantitativa e foram interpolados para sua representação contínua no espaço tridimensional. Os resultados obtidos para as representações volumétricas das propriedades físicas, químicas e morfológicas são uma nova forma de visualizar os solos e se constituem em uma fonte de novos conhecimentos para o estudo deste fenômeno. / This dissertation is on volume representation and visualization of spatial data. It aims at showing new possibilities to visualize soil’s properties on 3D. The use of volumes in soil’s evaluation processes allows one to visualize and to explore the phenomenon as a continuous body in the space bringing third dimension to soil cartography. The methodology of this research entails the acquisition, organization and coding of data, as well as volume interpolation, formation and visualization by means of 3D-GIS environment. Soil’s data are either qualitative or quantitative and they were interpolated in order to be continuously represented in 3D space. The outcome of volume representations of physical, chemical and morphological properties is a new way to visualize the soil and a new source of knowledge to the study of this phenomenon.

A duração da combustão tem implicação direta na determinação do trabalho negativo no ciclo motor. A duração da combustão tem relação inversa com a velocidade de propagação da chama. Assim, quanto maior a velocidade de propagação da chama, menor a duração da combustão. Além disto, a duração da combustão está relacionada com a relação volumétrica de compressão, com a razão de mistura e com o tipo de combustível, entre outros fatores. Neste sentido, quanto maior a velocidade de queima da mistura ar-combustível, menor o trabalho negativo no ciclo. Neste contexto, foram ensaiadas 3 relações de compressão e 3 razões de mistura, para 6 combustíveis de composição conhecida: gasolina comum tipo C, álcool etílico hidratado combustível (AEHC) e AEHC adicionado à gasolina comum tipo C nas proporções de 20%, 40%, 60% e 80%. A variação da pressão no interior da câmara de combustão, para todos os combustíveis, e a posição da centelha de ignição foram determinadas com a utilização da base angular e com variação da relação volumétrica de compressão e da razão de mistura. O diagrama , para fins de cálculo de área, foi traçado por pós-processamento. Os resultados obtidos indicam que a duração da combustão aumenta com o aumento da razão de mistura e diminui com o aumento da relação volumétrica de compressão, para todos os combustíveis ensaiados. Verificou-se que a amplitude da pressão, no interior da câmara de combustão, se comporta inversamente à duração da combustão. Mostrou-se que o aumento da razão de mistura implica na redução do trabalho líquido entregue ao êmbolo ao longo de todo o ciclo do motor. Opostamente ocorre com o aumento da relação volumétrica de compressão, que implica no aumento do trabalho líquido por ciclo. Concluiu-se que o máximo valor para o trabalho líquido ao longo de todo o ciclo foi obtido para a maior relação volumétrica de compressão (8:1) e a menor razão de mistura (λ = 0,9). O combustível que representou este resultado foi o álcool etílico hidratado combustível adicionado à gasolina comum tipo C em 80% (AEHC80). O mínimo valor para o trabalho líquido, ao longo de todo o ciclo foi obtido, para a menor relação volumétrica de compressão (6:1) e a maior razão de mistura dos ensaios (λ = 1,1). O combustível que representou este resultado foi o álcool etílico hidratado combustível (AEHC). / The duration of the combustion is directly implicative on determining the negative work of the motor cycle. The duration of the combustion has an inverse relation with the flame propagation speed. Thus, the higher propagation of the flame, the shorter duration of the combustion. Besides that, the duration of the combustion is related to the relation of compression, to the air/fuel relation and to the type of fuel, among other factors. In this way, the higher burning speed of the air/fuel mixture, the smallest negative work in the cycle. In such a context, there were tried three compression relations and three mixture ratios for six fuels of know compositions: ordinary gasoline C type, combustible hydrated ethyl alcohol and combustible hydrated ethyl alcohol added to ordinary gasoline C type in the proportions of 20%, 40%, 60% and 80%. The pressure variation inside the combustion chamber, for all fuels, and the position of the ignition spark were determined using the angular base and with variation of the compression relation and the mixture ratio. The diagram, for area calculation, was traced by post processing. The obtained results indicate that the combustion duration increases with the rising of the mixture ratio and decreases with the rising of the compression relation, for all the tried combustibles. It was found that the pressure amplitude inside the combustion chamber behaves inversely to the combustion duration behavior. It was shown that the rising of the mixture ratio implies on the reduction of the net work delivered by the piston all through the cycle of the motor. The opposite occurs with the rising of the compression relation, that implies on the increase of the net work by cycle. It was concluded that the maximum value for the net work all through the cycle was obtained for the higher compression relation (8:1) and the least mixture ratio of the tests (λ = 0,9). The combustible that achieved such a result was the combustible hydrated ethyl alcohol added to ordinary gasoline C type in 80%. The least value for the net work all through the cycle was obtained by the least compression relation (6:1) and the highest mixture ratio of the tests (λ = 1,1). The fuel that achieved that result was the combustible hydrated ethyl alcohol.

[pt] No presente trabalho foi realizada a construção, montagem, revisão de projeto e avaliação experimental preliminar de um novo motor a combustão interna rotativo por ignição por centelha, que pode ser classificado como cat-and-mouse engine ou Twin-Rotor Piston Engine. Nesse motor, dois pares de deslocadores são montados sobre dois rotores, que giram em velocidade variável em dentro de uma câmara cilindrica, de forma a conferir uma variação da posição angular relativa entre deslocadores e, assim, formar quatro câmaras de volumes variáveis com o tempo, a fim de se realizar processos termodinâmicos equivalentes aos de um motor alternativo de quatro tempos. Esse motor destaca-se por possuir um sistema inovador que permite a mudança do movimento dos rotores e deslocadores, de forma a aumentar o volume deslocado e a taxa de compressão das câmaras onde ocorrem os processos termodinâmicos. Tal dispositivo permite alterar e otimizar a taxa de compressão para diferentes combustíveis. Os componentes do motor foram usinados de acordo com o projeto e o protótipo foi montado, revisado e ajustado, de forma a garantir a operacionalidade do equipamento. Posteriormente, o motor foi montado em uma bancada para se efetuar testes preliminares de acionamento externo, afim de se medir vazão volumétrica, potência fornecida e pressão de compressão no ponto morto superior em função da velocidade angular. A revisão bibliográfica do trabalho contém definições úteis na classificação de motores rotativos, além de discutir suas especificidades características. / [en] The present work describes the construction, assembly, project revision and preliminary experimental evaluation of an innovative rotary spark ignition internal combustion engine. First, a literature survey was carried out. Some useful definitions were found for rotary engines classification as well as some of their specific characteristics were discussed. The engine can be classified as cat-andmouse engine or Twin-Rotor Piston Engine. It is characterized by two pairs of displacers, assembled over two rotors, which rotate at a variable rotational speed within a cylindrical cavity. The driving mechanism is such that the relative distance between each pair of displacers varies continuously, thus providing the positive displacement effect. Therefore, the engine has four chambers, each one with its own time varying volume, so that thermodynamic processes, equivalent to those of a four-stroke reciprocating internal combustion engine, can take place. This engine presents a unique and innovative mechanism by which the compression ratio can be varied during operation, thus optimizing engine efficiency a for a given fuel. Engine components, designed in an effort previous to the present one, were fabricated according to the original project. A prototype was assembled, with all components following a routine of project revision, including measurements, uncertainties and adjustments. The engine was then placed on a test bench where preliminary non-firing external driving tests were carried out. They included: volumetric flow rate, driving (frictional) power and cylinder maximum pressure with displacer at the top dead center, all these parameters in terms of the primary shaft angular velocity.

Submitted by Alison Vanceto (alison-vanceto@hotmail.com) on 2016-10-10T12:43:24Z No. of bitstreams: 1 TeseGYR.pdf: 8156092 bytes, checksum: 727d9cd338ae7ed90fe24238b42228bd (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2016-10-11T20:34:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseGYR.pdf: 8156092 bytes, checksum: 727d9cd338ae7ed90fe24238b42228bd (MD5) / Approved for entry into archive by Ronildo Prado (ronisp@ufscar.br) on 2016-10-11T20:35:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 TeseGYR.pdf: 8156092 bytes, checksum: 727d9cd338ae7ed90fe24238b42228bd (MD5) / Made available in DSpace on 2016-10-11T20:42:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TeseGYR.pdf: 8156092 bytes, checksum: 727d9cd338ae7ed90fe24238b42228bd (MD5) Previous issue date: 2015-03-25 / Outra / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Pneumatic bioreactors are devices free of moving parts which have the purpose of converting raw materials in bio-products of commercial interest by the action of enzymes or cells. They are promising in the biochemical industry, ensuring good oxygen transfer and consuming less energy. Global performance parameters such as global gas hold up and the volumetric oxygen transfer coefficient are important criteria in the design and selection among different geometries of the mentioned devices. In the present work it was carried out modeling and simulation of pneumatic bioreactors based on Computational Fluid Dynamics (CFD) in order to estimate the global gas hold up and the volumetric oxygen transfer coefficient in three different geometries of pneumatic bioreactors: bubble column, concentric tube airlift and split tube airlift. The simulated results of each performance parameter were verified by comparison with the experimental values reported by Thomasi et al. (2010) and Mendes and Badino (2015) for the fluids distilled water, glycerol solution 10 cP and xanthan gum solution 0.2% w/v (weight/volume) in a wide range of specific air flow rate (0 to 5 min- 1). Application suite ANSYS® 14.5 was used for numerical simulations in CFD. Important parameters such as the bubble diameter played a great influence on results of the volumetric oxygen transfer coefficient. It can be observed by the experimental and simulated results that the concentric tube airlift bioreactor was the best alternative to the global gas hold up and the volumetric oxygen transfer coefficient (reaching 14% and 0.06 s-1 for distilled water, respectively). It was found that the results obtained via the CFD agreed with the majority trend of experimental data, capturing the most important hydrodynamic phenomena and mass transfer characteristics, showing that the modeling of different systems with different fluids fulfilled the main objective of obtaining reliable models design and performance of other geometries of pneumatic bioreactors. / Os biorreatores pneumáticos são equipamentos industriais isentos de partes móveis que têm a finalidade de converter matérias-primas em bioprodutos de interesse comercial pela ação de enzimas ou células. São promissores na indústria bioquímica, pois garantem boa transferência de oxigênio consumindo menos energia. Parâmetros globais de desempenho, como a retenção gasosa global e o coeficiente volumétrico de transferência de oxigênio são critérios importantes no projeto e seleção entre geometrias diferentes dos equipamentos mencionados. No presente trabalho foi realizada a modelagem e a simulação de biorreatores pneumáticos baseada na Fluidodinâmica Computacional (CFD - Computational Fluid Dynamics) de forma a estimar a retenção gasosa global e o coeficiente volumétrico de transferência de oxigênio em três geometrias distintas: coluna de bolhas, airlift de cilindros concêntricos e airlift split. Os resultados simulados de cada parâmetro de desempenho foram verificados comparando-se com os valores experimentais reportados nos trabalhos de Thomasi et al. (2010) e Mendes e Badino (2015) para os fluidos água destilada, solução de glicerol 10 cP e solução de goma xantana 0,2% m/v (massa/volume) e vazão de alimentação específica de ar numa ampla faixa (0 a 5 min-1). Foi empregada a suíte de aplicativos ANSYS® 14.5 para as simulações numéricas em CFD. Parâmetros importantes, como o diâmetro de bolha, exerceram grande influência nos resultados referentes ao coeficiente volumétrico de transferência de oxigênio. Destaca-se, pelos resultados experimentais e simulados, que o biorreator pneumático do tipo airlift de cilindros concêntricos apresentou-se como a melhor alternativa para a retenção gasosa global e para o coeficiente volumétrico de transferência de oxigênio (atingindo 14% e 0,06 s-1 para a água destilada, respectivamente). Verificou-se que os resultados obtidos via CFD concordaram com a tendência majoritária dos dados experimentais, capturando os fenômenos mais relevantes das características hidrodinâmicas e da transferência de massa, mostrando que a modelagem dos diferentes sistemas com diferentes fluidos atendeu ao principal objetivo de obter modelos confiáveis para o projeto e comparação de desempenho de outras geometrias de biorreatores pneumáticos. / CNPq: 478472/2011-0 / CNPq: 140466/2011-8