Publicações

Investigou-se a geração de energia e as emissões em grupo motor-gerador utilizando biodiesel de soja e de sebo bovino; misturas de biodiesel de soja com sebo bovino, misturas de biodiesel de soja e sebo bovino com diesel e biodiesel aditivado. Desenvolveu-se procedimento para a produção de biodiesel através da rota etílica. Foram testados vários aditivos para o biodiesel com o objetivo de reduzir as emissões de NOx do motor. Também, foi feita a caracterização do biodiesel e de suas misturas que foram utilizados no grupo motor-gerador. Curvas de desempenho e emissões do motor foram geradas para diversas situações envolvendo diferentes cargas e combustíveis.

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O dispositivo concebido no Brasil na década dos oitenta, cujo princípio de operação está baseado na separação dos enrolamentos de um motor de indução convencional para lhe adicionar capacidade de posicionamento radial, em substituição aos seu rolamentos ou mancais mecânicos, o denominado motor-mancal, tem sido objeto de diversos estudos que mostram sua potencialidade mas também algumas dificuldades no que se refere ao seu controle. Neste trabalho, os resultados apresentados exploram alguns aspectos até o momento não contemplados na literatura. Estes se referem à analise da variação das indutâncias do motor, utilizando como ferramenta o método por elementos finitos, e o seus efeitos tanto no posicionamento como no torque resultante. Por outro lado, também é apresentada uma proposta de controle vetorial que toma como referência o fluxo magnético do entreferro, acompanhada de um algoritmo de transformação de coordenadas dos sensores de posição, uma vez que a orientação das forças radiais resultantes é influenciada pela carga mecânica. Os resultados experimentais demonstram a eficácia desta proposta.

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TESE

ELKIN FERNEY RODRIGUEZ VELANDIA

Publicação 2010

Orientadores: José Andrés Santisteban Larrea

O dispositivo concebido no Brasil na década dos oitenta, cujo princípio de operação está baseado na separação dos enrolamentos de um motor de indução convencional para lhe adicionar capacidade de posicionamento radial, em substituição aos seu rolamentos ou mancais mecânicos, o denominado motor-mancal, tem sido objeto de diversos estudos que mostram sua potencialidade mas também algumas dificuldades no que se refere ao seu controle. Neste trabalho, os resultados apresentados exploram alguns aspectos até o momento não contemplados na literatura. Estes se referem à analise da variação das indutâncias do motor, utilizando como ferramenta o método por elementos finitos, e o seus efeitos tanto no posicionamento como no torque resultante. Por outro lado, também é apresentada uma proposta de controle vetorial que toma como referência o fluxo magnético do entreferro, acompanhada de um algoritmo de transformação de coordenadas dos sensores de posição, uma vez que a orientação das forças radiais resultantes é influenciada pela carga mecânica. Os resultados experimentais demonstram a eficácia desta proposta.

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Nesta tese é apresentado um sistema para obter posições angulares de embarcações, a partir de imagens bidimensionais da projeção de modelos sólidos tridimensionais em perspectiva, utilizando técnicas de reconhecimento e extração de características. Na busca pela maximização do desempenho do sistema e avaliação dos métodos de decisão, são utilizadas diferentes arquiteturas de redes neurais artificiais e também o método de classificação K-NN, tendo como base de dados diferentes conjuntos de características. As imagens de navios em diferentes ângulos e ampliações foram capturadas a partir de modelos sólidos gerados computacionalmente. Os conjuntos de características, utilizados para treinamento e teste das diferentes topologias e arquiteturas de redes e para o método de classificação K-NN, foram montados com base em três grupos distintos de características: geométricas, momentos centrais de inércia e os momentos de Hu. A partir dos resultados apresentados nos testes realizados, sugere-se como solução para o sistema proposto, uma arquitetura composta de um conjunto de características e classificador particularizado para cada plataforma. Com uma taxa de acerto, cujos valores estão em média na faixa de 80%, se comprova uma possibilidade em utilizar algoritmos de reconhecimento na determinação de posicionamento angular tridimensional de embarcações a partir de uma única vista, independente das distâncias em relação ao sistema de captura da imagem. Também é apresentado considerações em relação ao desenvolvimento do trabalho que devem ser avaliadas para as futuras aplicações no estudo sobre acompanhamento de alvos (tracking) através de imagens infravermelhas.

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TESE

VILSON BERILLI MENDES

Publicação 2010

Orientadores: Fabiana Rodrigues Leta

Nesta tese é apresentado um sistema para obter posições angulares de embarcações, a partir de imagens bidimensionais da projeção de modelos sólidos tridimensionais em perspectiva, utilizando técnicas de reconhecimento e extração de características. Na busca pela maximização do desempenho do sistema e avaliação dos métodos de decisão, são utilizadas diferentes arquiteturas de redes neurais artificiais e também o método de classificação K-NN, tendo como base de dados diferentes conjuntos de características. As imagens de navios em diferentes ângulos e ampliações foram capturadas a partir de modelos sólidos gerados computacionalmente. Os conjuntos de características, utilizados para treinamento e teste das diferentes topologias e arquiteturas de redes e para o método de classificação K-NN, foram montados com base em três grupos distintos de características: geométricas, momentos centrais de inércia e os momentos de Hu. A partir dos resultados apresentados nos testes realizados, sugere-se como solução para o sistema proposto, uma arquitetura composta de um conjunto de características e classificador particularizado para cada plataforma. Com uma taxa de acerto, cujos valores estão em média na faixa de 80%, se comprova uma possibilidade em utilizar algoritmos de reconhecimento na determinação de posicionamento angular tridimensional de embarcações a partir de uma única vista, independente das distâncias em relação ao sistema de captura da imagem. Também é apresentado considerações em relação ao desenvolvimento do trabalho que devem ser avaliadas para as futuras aplicações no estudo sobre acompanhamento de alvos (tracking) através de imagens infravermelhas.

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A utilização de juntas coladas em substituição aos tradicionais processos de junção mecânica e processos de soldagem vem se tornando uma realidade cada vez maior na indústria de petróleo. Juntas coladas são versáteis, resistentes e não demandam fonte de energia externa para sua confecção, podendo ser utilizadas inclusive com substratos compósitos, especialmente em sistemas de confecção e reparo de grandes estruturas. O trabalho em questão propõe a determinação de fatores de forma que corrijam o valor da força máxima obtida com ensaio da junta padrão de cisalhamento ASTM 1002 para juntas com diferentes geometrias e diferentes carregamentos (cisalhamento puro ou carregamento combinado de cisalhamento e flexão). Os resultados obtidos mostram que os fatores de forma propostos permitem a previsão da resistência de juntas de diversas configurações a partir de um número mínimo de ensaios com juntas padrão ASTM, obtendo-se erros menores do que aqueles obtidos pela relação linear entre força e área prevista no cálculo da tensão de cisalhamento em ASTM D 1002. Os modelos termodinâmicos propostos baseiam-se na mecânica do dano contínuo de juntas coladas e permitiram a modelagem satisfatória das juntas coladas em questão, provendo um dispositivo prático para projeto de juntas coladas, sem necessidade de uso de simulação de elementos finitos ou análise da distribuição microscópica de tensões ao longo da região colada. Os modelos foram ainda testados para carregamentos dinâmicos (análise de vida em fadiga) e para análise do efeito da espessura de juntas coladas em sua resistência final mostrando grande aplicabilidade.

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A utilização de juntas coladas em substituição aos tradicionais processos de junção mecânica e processos de soldagem vem se tornando uma realidade cada vez maior na indústria de petróleo. Juntas coladas são versáteis, resistentes e não demandam fonte de energia externa para sua confecção, podendo ser utilizadas inclusive com substratos compósitos, especialmente em sistemas de confecção e reparo de grandes estruturas. O trabalho em questão propõe a determinação de fatores de forma que corrijam o valor da força máxima obtida com ensaio da junta padrão de cisalhamento ASTM 1002 para juntas com diferentes geometrias e diferentes carregamentos (cisalhamento puro ou carregamento combinado de cisalhamento e flexão). Os resultados obtidos mostram que os fatores de forma propostos permitem a previsão da resistência de juntas de diversas configurações a partir de um número mínimo de ensaios com juntas padrão ASTM, obtendo-se erros menores do que aqueles obtidos pela relação linear entre força e área prevista no cálculo da tensão de cisalhamento em ASTM D 1002. Os modelos termodinâmicos propostos baseiam-se na mecânica do dano contínuo de juntas coladas e permitiram a modelagem satisfatória das juntas coladas em questão, provendo um dispositivo prático para projeto de juntas coladas, sem necessidade de uso de simulação de elementos finitos ou análise da distribuição microscópica de tensões ao longo da região colada. Os modelos foram ainda testados para carregamentos dinâmicos (análise de vida em fadiga) e para análise do efeito da espessura de juntas coladas em sua resistência final mostrando grande aplicabilidade.

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ANTONIO HENRIQUE MONTEIRO DA FONSECA THOMÉ DA SILVA

Publicação 2010

Orientadores: Heraldo Silva da Costa Mattos & Eduardo Martins Sampaio

Neste trabalho são enfocadas aproximações de elementos finitos para o escoamento de fluidos com tensão de escoamento através de uma expansão planar abrupta. O modelo mecânico combina as equações de balanço de massa e momentum com o modelo viscoplástico de Bingham, regularizado pela equação proposta por Papanastasiou, que descreve através de uma única equação as regiões materiais escoadas e não escoadas. Uma metodologia de Galerkin mínimos-quadrados (GLS) multicampos, em termos de tensão-extra, velocidade e pressão é empregada na aproximação dos escoamentos. Este método é construído para contornar a necessidade de satisfazer as condições de compatibilidade entre os subespaços de elementos finitos tanto de pressão e velocidade quanto de tensão e velocidade. Além disso, devido à escolha apropriada de seus parâmetros de estabilização – resíduos dependentes da malha, resultantes da minimização das equações de Euler-Lagrange do problema, que são adicionados à formulação clássica de Galerkin, aumentando sua estabilidade sem prejudicar sua consistência – a metodologia é capaz de manter-se estável e precisa em escoamentos sujeitos a altos números de Bingham e de Reynolds. As simulações numéricas realizadas consideram escoamentos do fluido de Bingham através de uma expansão planar abrupta 1:4. Para escoamentos lentos, investigou-se o efeito da tensão de escoamento na dinâmica de materiais viscoplásticos, variando-se o número de Bingham de 0,2 até 100. Na sequência, foram considerados os efeitos de inércia através da variação do número de Reynolds entre 0 e 50. Os resultados numéricos mostraram-se capazes de caracterizar com precisão a morfologia das superfícies de escoamento para altos valores do número de Bingham em escoamentos com inércia

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Neste trabalho são enfocadas aproximações de elementos finitos para o escoamento de fluidos com tensão de escoamento através de uma expansão planar abrupta. O modelo mecânico combina as equações de balanço de massa e momentum com o modelo viscoplástico de Bingham, regularizado pela equação proposta por Papanastasiou, que descreve através de uma única equação as regiões materiais escoadas e não escoadas. Uma metodologia de Galerkin mínimos-quadrados (GLS) multicampos, em termos de tensão-extra, velocidade e pressão é empregada na aproximação dos escoamentos. Este método é construído para contornar a necessidade de satisfazer as condições de compatibilidade entre os subespaços de elementos finitos tanto de pressão e velocidade quanto de tensão e velocidade. Além disso, devido à escolha apropriada de seus parâmetros de estabilização – resíduos dependentes da malha, resultantes da minimização das equações de Euler-Lagrange do problema, que são adicionados à formulação clássica de Galerkin, aumentando sua estabilidade sem prejudicar sua consistência – a metodologia é capaz de manter-se estável e precisa em escoamentos sujeitos a altos números de Bingham e de Reynolds. As simulações numéricas realizadas consideram escoamentos do fluido de Bingham através de uma expansão planar abrupta 1:4. Para escoamentos lentos, investigou-se o efeito da tensão de escoamento na dinâmica de materiais viscoplásticos, variando-se o número de Bingham de 0,2 até 100. Na sequência, foram considerados os efeitos de inércia através da variação do número de Reynolds entre 0 e 50. Os resultados numéricos mostraram-se capazes de caracterizar com precisão a morfologia das superfícies de escoamento para altos valores do número de Bingham em escoamentos com inércia

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HILDA PARI SOTO

Publicação 2010

Orientadores: Maria Laura Martins Costa & Sérgio Luiz Frey

A descoberta de uma jazida de petróleo é uma tarefa que envolve um longo e dispendioso estudo e análise de dados geofísicos e geológicos das bacias sedimentares. Somente após exaustivo prognóstico do comportamento das diversas camadas do subsolo, os geólogos e geofísicos decidem propor a perfuração de um poço, que é a etapa que mais investimentos exige em todo processo de prospecção. A primeira etapa de um programa exploratório é a realização de um estudo geológico, onde as rochas são classificadas e, dependendo dessa classificação, a área pode ser considerada favorável ou não a acumulações de petróleo. Assim, esse trabalho visa a construção de um sistema capaz de identificar e classificar rochas através de reconhecimento e classificação de imagens. O trabalho consistiu, fundamentalmente, de sete partes: 1) estudo sobre a área de petrologia, especificamente em classificação de rochas; 2) análise das técnicas de identificação e descrição de texturas em imagens; 3) estudo dos métodos de seleção de atributos mais representativos em uma base de dados; 4) estudo sobre os principais métodos de classificação de padrões; 5) análise de sistemas neuro-fuzzy hierárquicos na tarefa de classificação; 6) definição e implementação de três sistemas hierárquicos híbridos específicos para classificação de classes macros e classificação de subclasses das classes macros; e 7) estudo de casos. No estudo sobre rochas, foram investigados as três principais classes em petrologia: ígnea, sedimentar e metamórfica, juntamente com seus métodos de classificação. Na investigação sobre os métodos de classificação, seleção de atributos e técnicas de identificação e descrição de textura, foi feito um levantamento bibliográfico das áreas, onde foram apresentadas as principais técnicas utilizadas para estas tarefas. Entre as principais técnicas para classificação destacaram-se: árvores de decisão, sistemas fuzzy, redes neurais, e os sistemas neuro-fuzzy. No caso de seleção de variáveis pode-se citar: análise de componentes principais, análise de componentes independentes, entropia, algoritmos genéticos e sistemas neuro-fuzzy. Para quantificação de texturas em imagens destacaram-se: os métodos estatísticos, texturais e espectrais. Na análise dos sistemas neuro-fuzzy hierárquicos, em classificação de padrões, levouse em consideração as peculiaridades do modelo, que possui: aprendizado da estrutura, particionamento recursivo do espaço de entrada, além de regras fuzzy recursivas. Foram definidos três novos sistemas para classificação de classes macros e de subclasses das classes macros: NFHB-SubClass, RN-NFHB-SubClass e RNHierárquico-SubClass. O primeiro utiliza um modelo NFHB-Class, pai ou raíz, no topo da hierarquia, como classificador das classes macros e outros sistemas NFHB-Class, subordinados ao sistema classificador macro, para determinar as subclasses. O segundo e o terceiro utilizam uma rede neural, pai ou raiz, no topo da hierarquia, como classificador das classes macros e sistemas NFHB-Class e redes neurais,

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