Publicações
Intelligent System Classification of Macroscopic Rock Images for the Oil and Gas Industry
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,
Identificação Sistemática de Propriedades da Elasto-Plasticidade e da Elasto-Viscoplasticidade Cíclicas
O objetivo fundamental deste trabalho é o desenvolvimento de um conjunto de procedimentos sistemáticos inéditos para a identificação experimental de forma simples, rápida e eficaz, de todos os parâmetros que aparecem num conjunto de equações constitutivas elasto-plásticas e elasto-viscoplásticas (conhecidos, respectivamente, como modelos de Marquis e de Chaboche) usados para modelar o comportamento inelástico de metais e ligas metálicas submetidos a solicitações não monótonas. Foram analisadas duas classes de materiais: (i) ligas de alumínio ASTM 6351, ASTM 7050 e ASTM 7475 a temperatura ambiente (comportamento elastoplástico) e (ii) aços inox AISI 304 e AISI 316L a temperatura ambiente (comportamento elasto-viscoplástico). A principal motivação para o estudo realizado é que, embora esses modelos mecânicos sejam bastante adequados para a inelasticidade cíclica e também existam técnicas numéricas confiáveis para a aproximação das soluções dos problemas resultantes, poucos laboratórios no mundo são capazes de obter rapidamente os parâmetros mecânicos necessários, o que limita o uso prático dessas teorias.
TESE
PAULO FELICIANO SOARES FILHO
Publicação 2010
Orientadores: Heraldo Silva da Costa Mattos
Systematic Identification of Cyclic Elasto-Plasticity and Elasto-Viscoplasticity Properties
O objetivo fundamental deste trabalho é o desenvolvimento de um conjunto de procedimentos sistemáticos inéditos para a identificação experimental de forma simples, rápida e eficaz, de todos os parâmetros que aparecem num conjunto de equações constitutivas elasto-plásticas e elasto-viscoplásticas (conhecidos, respectivamente, como modelos de Marquis e de Chaboche) usados para modelar o comportamento inelástico de metais e ligas metálicas submetidos a solicitações não monótonas. Foram analisadas duas classes de materiais: (i) ligas de alumínio ASTM 6351, ASTM 7050 e ASTM 7475 a temperatura ambiente (comportamento elastoplástico) e (ii) aços inox AISI 304 e AISI 316L a temperatura ambiente (comportamento elasto-viscoplástico). A principal motivação para o estudo realizado é que, embora esses modelos mecânicos sejam bastante adequados para a inelasticidade cíclica e também existam técnicas numéricas confiáveis para a aproximação das soluções dos problemas resultantes, poucos laboratórios no mundo são capazes de obter rapidamente os parâmetros mecânicos necessários, o que limita o uso prático dessas teorias.
Metrology Applied to Biodiesel Analysis
Nesta tese, são apresentados estudos de caracterização, homogeneidade e estabilidade, realizados em amostras de biodiesel de sebo bovino transesterificado com etanol, sendo determinadas: a massa específica; a viscosidade e a tensão superficial em uma faixa extensa de temperaturas. Nos estudos de homogeneidade, várias amostras são analisadas nas mesmas temperaturas, no menor intervalo de tempo possível, para se observar se o comportamento das grandezas estudadas é estável. Já nos estudos de estabilidade, as amostras são medidas ao longo de um determinado tempo (pelo menos três meses, que é um tempo considerável em que se costuma armazenar um combustível) e estocadas em diferentes temperaturas, para que sejam simuladas diversas condições de estocagem e transporte do produto, de modo a observar se suas características modificam-se ao longo deste tempo. Também, é analisada a estabilidade de massa específica de biodiesel de canola transesterificado com metanol. São, também, caracterizados biodieseis de girassol, mamona, milho, soja e sebo bovino (todos em rota metílica), com relação à viscosidade. Para todos esses estudos, são elaborados gráficos com os dados obtidos com relação à temperatura e procura-se encontrar qual o melhor modelo matemático para cada grandeza estudada. É apresentado um modelo polinomial para análise de viscosidade. Todas as medições foram realizadas no Laboratório de Fluidos (Laflu) do Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial (Inmetro), o qual é responsável por prover a rastreabilidade no Brasil das grandezas acima mencionadas. Todos os equipamentos utilizados são padrões nacionais, ou seja, todos os resultados obtidos são do ponto de vista metrológico internacionalmente aceitos, uma vez que o Inmetro é signatário de acordos de reconhecimento mútuo com os Institutos Nacionais de Metrologia do mundo. Este estudo permite analisar a viabilidade, para essas grandezas, de se produzir um fluido de referência que possa servir especificamente para controle de qualidade de laboratórios que analisam viscosidade e massa específica de diversos tipos de biodiesel.
Metrologia Aplicada à Análise de Biodiesel
Nesta tese, são apresentados estudos de caracterização, homogeneidade e estabilidade, realizados em amostras de biodiesel de sebo bovino transesterificado com etanol, sendo determinadas: a massa específica; a viscosidade e a tensão superficial em uma faixa extensa de temperaturas. Nos estudos de homogeneidade, várias amostras são analisadas nas mesmas temperaturas, no menor intervalo de tempo possível, para se observar se o comportamento das grandezas estudadas é estável. Já nos estudos de estabilidade, as amostras são medidas ao longo de um determinado tempo (pelo menos três meses, que é um tempo considerável em que se costuma armazenar um combustível) e estocadas em diferentes temperaturas, para que sejam simuladas diversas condições de estocagem e transporte do produto, de modo a observar se suas características modificam-se ao longo deste tempo. Também, é analisada a estabilidade de massa específica de biodiesel de canola transesterificado com metanol. São, também, caracterizados biodieseis de girassol, mamona, milho, soja e sebo bovino (todos em rota metílica), com relação à viscosidade. Para todos esses estudos, são elaborados gráficos com os dados obtidos com relação à temperatura e procura-se encontrar qual o melhor modelo matemático para cada grandeza estudada. É apresentado um modelo polinomial para análise de viscosidade. Todas as medições foram realizadas no Laboratório de Fluidos (Laflu) do Instituto Nacional de Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial (Inmetro), o qual é responsável por prover a rastreabilidade no Brasil das grandezas acima mencionadas. Todos os equipamentos utilizados são padrões nacionais, ou seja, todos os resultados obtidos são do ponto de vista metrológico internacionalmente aceitos, uma vez que o Inmetro é signatário de acordos de reconhecimento mútuo com os Institutos Nacionais de Metrologia do mundo. Este estudo permite analisar a viabilidade, para essas grandezas, de se produzir um fluido de referência que possa servir especificamente para controle de qualidade de laboratórios que analisam viscosidade e massa específica de diversos tipos de biodiesel.
TESE
DALNI MALTA DO ESPÍRITO SANTO FILHO
Publicação 2010
Orientadores: Roberto Guimarães Pereira
Estudo do Desempenho do Motor-Gerador Alimentado com Diferentes Misturas Diesel-Biocombustíveis e Avaliação de Emissões
A tese “Estudo do desempenho do grupo motor-gerador alimentado com diferentes misturas diesel-biocombustíveis e avaliação de emissões” é um trabalho experimental no qual se realizaram provas de desempenho em motor de combustão interna e medição da emissão de poluentes utilizando misturas de hidrocarbonetos de origem mineral e biológico, com dois objetivos principais: 1. Avaliar o desempenho do sistema motor-gerador utilizando combustível diesel misturado com óleos vegetais (canola, coco, dendê e soja), sebo bovino e biodiesel (canola, coco, dendê, soja e sebo) na proporção de 15%; 2. Avaliar o método da espectroscopia de absorção molecular para a medição das emissões de hidrocarbonetos do grupo carbonilo: formaldeído e acetaldeído. Para o desenvolvimento deste trabalho foi elaborado uma montagem experimental com um motor-gerador portátil, um módulo de variação da carga para o controle de potência gerada, um analisador de gases de exaustão e um arranjo óptico para as análises de espectroscopia. Os aditivos e substitutos de origem biológica utilizados são produzidos a partir de matérias-primas com potencial industrial no Brasil.
TESE
OSCAR EDWIN PIAMBA TULCÁN
Publicação 2009
Orientadores: Roberto Guimarães Pereira & Carlos Eduardo Fellows
Study of Engine-Generator Performance Filled up with Different Diesel-Biofuel Blends, and Emissions Assessment
A tese “Estudo do desempenho do grupo motor-gerador alimentado com diferentes misturas diesel-biocombustíveis e avaliação de emissões” é um trabalho experimental no qual se realizaram provas de desempenho em motor de combustão interna e medição da emissão de poluentes utilizando misturas de hidrocarbonetos de origem mineral e biológico, com dois objetivos principais: 1. Avaliar o desempenho do sistema motor-gerador utilizando combustível diesel misturado com óleos vegetais (canola, coco, dendê e soja), sebo bovino e biodiesel (canola, coco, dendê, soja e sebo) na proporção de 15%; 2. Avaliar o método da espectroscopia de absorção molecular para a medição das emissões de hidrocarbonetos do grupo carbonilo: formaldeído e acetaldeído. Para o desenvolvimento deste trabalho foi elaborado uma montagem experimental com um motor-gerador portátil, um módulo de variação da carga para o controle de potência gerada, um analisador de gases de exaustão e um arranjo óptico para as análises de espectroscopia. Os aditivos e substitutos de origem biológica utilizados são produzidos a partir de matérias-primas com potencial industrial no Brasil.
Development of a methodology for repairing metallic pipes with through-thickness defects using epoxy
O presente trabalho tem como objetivo a análise de sistemas de reparo à base de resinas epóxi para dutos metálicos com danos por corrosão localizados. Devido à perda de material por corrosão, esses dutos podem estar submetidos a deformações elásticas ou inelásticas que impedem sua operação. Para o caso de danos transpassantes, o foco principal é assegurar, além da integridade estrutural, uma aplicação adequada do adesivo epóxi em tal maneira que a tubulação não apresente vazamentos após o reparo. Tal procedimento pode ser usado ou não associado com uma luva de material compósito de forma a assegurar um nível satisfatório de integridade estrutural. Exemplos de uso desses sistemas de reparo em situações com diferentes tipos de dano são apresentados e analisados, com o objetivo de mostrar as possibilidades de uso prático da metodologia proposta.
Desenvolvimento de uma Metodologia de Reparo de Defeitos Transpassantes em Dutos Metálicos com Epóxi
O presente trabalho tem como objetivo a análise de sistemas de reparo à base de resinas epóxi para dutos metálicos com danos por corrosão localizados. Devido à perda de material por corrosão, esses dutos podem estar submetidos a deformações elásticas ou inelásticas que impedem sua operação. Para o caso de danos transpassantes, o foco principal é assegurar, além da integridade estrutural, uma aplicação adequada do adesivo epóxi em tal maneira que a tubulação não apresente vazamentos após o reparo. Tal procedimento pode ser usado ou não associado com uma luva de material compósito de forma a assegurar um nível satisfatório de integridade estrutural. Exemplos de uso desses sistemas de reparo em situações com diferentes tipos de dano são apresentados e analisados, com o objetivo de mostrar as possibilidades de uso prático da metodologia proposta.
TESE
RAFAEL FIGUEIREDO SAMPAIO
Publicação 2009
Orientadores: Heraldo Silva da Costa Mattos & João Marciano Laredo dos Reis
A New Riemann Approximation for Flow Simulation with Shock Waves
Este trabalho utiliza um procedimento alternativo para lidar com uma classe de sistemas hiperbólicos não lineares, empregando um modelo preliminar para descrever o movimento de poluentes em uma atmosfera, representado por um sistema hiperbólico não linear de m+2 equações diferenciais parciais, a saber: conservação de massa e momentum para uma mistura com múltiplos componentes de gases e ar e m equações de balanço de massa para os gases. A simulação deste sistema segue um procedimento sistemático, tratando um problema simultâneo como um problema seqüencial, através da fatoração do operador em uma parte ordinária não homogênea (dependente do tempo) e o operador hiperbólico homogêneo associado. Este último é simulado por um esquema de Glimm de evolução no tempo, especificamente indicado para a simulação de problemas hiperbólicos, apresentando precisão assegurada matematicamente, baseado em uma teoria com sólido embasamento termodinâmico. Este esquema é o que melhor preserva a identidade do choque, isto é, a magnitude e a posição da onda de choque. Entretanto, além de sua limitação a problemas unidimensionais, sua implementação requer a solução completa, ou aproximada, do problema de Riemann associado. Neste trabalho emprega-se um aproximante de Riemann – buscando evitar a exigência de uma solução completa do problema de Riemann associado – para cada dois passos consecutivos, aproximando, assim a solução do problema de Riemann associado por funções constantes por partes, sempre satisfazendo a condição de salto sem, necessariamente, satisfazer a condição de entropia. Comparações entre os resultados obtidos através da solução exata do problema de Riemann associado com aqueles obtidos pelo aproximante de Riemann mostram o bom desempenho desta metodologia.