Dissertações/Teses

2024
Dissertações
1
  • EDUARDO CAMPÊLO FONSECA
  • SUPRESSÃO DE FINOS NO CÁLCULO DA VELOCIDADE CRÍTICA DE DEPOSIÇÃO EM BOMBEAMENTO DE POLPA DE MINÉRIO DE FERRO

  • Orientador : CRISTINA ALMEIDA MAGALHÃES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ARTUR CARON MOTTIN
  • CRISTINA ALMEIDA MAGALHÃES
  • PEDRO AMÉRICO ALMEIDA MAGALHÃES JÚNIOR
  • Data: 08/03/2024
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  • No dimensionamento hidráulico de uma tubulação, a velocidade de sedimentação é um parâmetro fundamental na garantia de performance do processo.  O aperfeiçoamento do cálculo estimativo da velocidade de sedimentação em bombeamentos de polpa de minério de ferro com alta porcentagem de finos é objeto desta tese.  O presente trabalho visou realizar uma comparação de resultados de simulações no software AFT Fathom onde os parâmetros de entrada foram baseadas primeiramente em uma estimativa de velocidade de sedimentação sem supressão de finos e posteriormente com supressão de finos, baseando-se da premissa que as partículas em suspensão da polpa que apresentam tamanho abaixo de 50 micrômetros não sofrem deposição, pois são partículas que essencialmente não sedimentam durante as operações normais de bombeamento. As velocidades críticas foram calculadas através do método de Durand. Nos resultados deste trabalho, espera-se que as simulações no software indiquem uma perda de carga consideravelmente menor quando aplicado o método de supressão de finos e consequentemente uma potência de bomba também inferior.


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  • In the hydraulic dimensioning of a pipe, the settling velocity is a fundamental parameter in guaranteeing the performance of the process. The improvement of the estimative calculation of the sedimentation velocity in iron ore slurry pumping with a high percentage of fines is the object of this thesis. The present work aimed to compare the results of simulations in the AFT Fathom software, where the input parameters were based firstly on an estimate of the sedimentation velocity without suppression of fines and later with suppression of fines, based on the premise that the particles in slurry suspensions that are smaller than 50 micrometers in size do not undergo deposition, as they are particles that essentially do not settle during normal pumping operations. Critical velocities were calculated using the Durand method. In the results of this work, it is expected that the simulations in the software indicate a considerably lower head loss when the fines suppression method is applied and, consequently, a lower pump power.

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  • EDER PEREIRA RESENDE SOARES
  • SIMULAÇÃO NUMÉRICA DO DESEMPENHO DE UM MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA OPERANDO COM GASOLINA E25 E DOTADO COM SISTEMA DE IGNIÇÃO POR TOCHA E CARGA ESTRATIFICADA

  • Orientador : FERNANDO ANTONIO RODRIGUES FILHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FERNANDO ANTONIO RODRIGUES FILHO
  • HÉLDER GIOSTRI ALVES DE ALMEIDA
  • JOSE EDUARDO MAUTONE BARROS
  • JOSE GUILHERME COELHO BAETA
  • Data: 05/04/2024
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  • O objetivo deste trabalho foi analisar o funcionamento de um motor Ford SIGMA 1.6, com e sem pré-câmara de ignição, utilizando gasolina (E25) como combustível. Para isso, foram realizadas simulações numéricas unidimensionais com o software GT-POWER. Essas simulações permitiram a calibração e validação de modelos numéricos, a partir de dados experimentais obtidos em testes de bancada dinamométrica. Modelos preditivos e não preditivos foram criados, os quais foram validados com dados experimentais e posteriormente utilizados para avaliar o desempenho do sistema com o uso de pré-câmara em diferentes condições de operação. Os modelos apresentaram resultados consistentes, com erros inferiores a 5% em relação aos dados experimentais. Os resultados evidenciaram ganhos na eficiência de conversão de combustível e, consequentemente, redução na emissão de poluentes, em relação ao motor de ignição por centelha. Os modelos preditivos criados permitiram ainda alterar os parâmetros da geometria da pré-câmara tais como volume e diâmetro de orifício, permitindo o estudo da influência desses parâmetros geométricos da pré-câmara na eficiência de conversão  e no consumo específico de combustível.


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  • The objective of this work was to analyze the operation of a Ford SIGMA 1.6 engine, with and without ignition pre-chamber, using gasoline (E25) as fuel. For this, one-dimensional numerical simulations were carried out with the GT-POWER software. These simulations allowed the calibration and validation of numerical models, based on experimental data obtained in dynamometric tests. Predictive and non-predictive models were created, which were validated with experimental data and subsequently used to evaluate the performance of the system using the pre-chamber in different operating conditions. The models presented consistent results, with errors of less than 5% in relation to experimental data. The results showed gains in fuel conversion efficiency and, consequently, a reduction in pollutant emissions, in relation to the spark ignition engine. The predictive models created also allowed changing the pre-chamber geometry parameters such as volume and orifice diameter, allowing the study of the influence of these pre-chamber geometric parameters on fuel conversion efficiency and to minimize specific fuel consumption.

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  • LARISSA FERNANDA NUNES ILDEFONSO
  • AVALIAÇÃO TÉCNICA E ECONÔMICA DE ARRANJOS DE PLANTAS SOLAR FOTOVOLTAICA, EÓLICA E HÍBRIDA PARA PRODUÇÃO DE HIDROGÊNIO VERDE VIA ÁGUA DESSALINIZADA DO MAR, ARMAZENAMENTO DE HIDROGÊNIO E GERAÇÃO DE POTÊNCIA ELÉTRICA

  • Orientador : JOSÉ HENRIQUE MARTINS NETO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FREDERICO ROMAGNOLI SILVEIRA LIMA
  • JOSÉ HENRIQUE MARTINS NETO
  • LUIS GUILHERME MONTEIRO OLIVEIRA
  • Data: 04/06/2024
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  • Plantas de potência solar fotovoltaica "FV" e eólica "EO" vêm sendo utilizados para a produção de hidrogênio verde via eletrólise da água DOCE visando os mercados externo e interno. A utilização da água DESSALINIZADA do mar para produção deste hidrogênio pode contribuir para preservar a água doce para fins mais nobres e mitigar os efeitos da escassez hídrica principalmente nas áreas em que a disponibilidade é limitada. Adicionalmente, o hidrogênio verde pode ser armazenado e reconvertido posteriormente em energia elétrica para atender períodos de condições climáticas desfavoráveis, contribuindo para uma maior estabilidade e despachabilidade da planta de potência renovável. Neste trabalho foi desenvolvido um modelo técnico-econômico utilizado para simular plantas de potência do tipo "FV", "EO" e híbrida (FV / EO) utilizando como insumo água DESSALINZADA e água DOCE, considerando cenários SEM e COM armazenamento de hidrogênio, visando a realização de análises técnicas e econômicas. Posteriormente, foram realizadas análises paramétricas das diferentes configurações variando-se a fração de hidrogênio produzido e a fração de hidrogênio armazenado para reconversão em energia elétrica via uma planta do tipo célula a combustível. Variáveis como a produção de hidrogênio e de água dessalinizada, potência elétrica gerada, CAPEX, LCOH e LCOE foram analisadas e os resultados comparados.


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  • Solar photovoltaic "PV" and wind "EO" power plants have been used to produce green hydrogen via 

    electrolysis of fresh water targeting foreign and domestic markets. The use of DESALINIZED seawater to 

    produce this hydrogen can contribute to preserving fresh water for more noble purposes and mitigating 

    effects of water scarcity mainly in areas where availability is limited. Additionally, the green hydrogen can 

    be stored and later reconverted into electrical energy to meet periods of unfavorable climatic conditions, 

    contributing to greater stability and dispatchability of the plant renewable power. In this work, a 

    technical-economic model was developed to simulate power of the type "FV", "EO" and hybrid (FV / EO) 

    using DESALINIZED water and FRESH water as input, considering scenarios WITHOUT and WITH 

    hydrogen storage, aiming to carry out technical and economic. Subsequently, parametric analyzes of the 

    different configurations were carried out, varying the fraction of hydrogen produced and the fraction of 

    hydrogen stored for conversion into electrical energy via a fuel cell type plant. Variables such as hydrogen 

    and desalinated water production, power electricity generated, CAPEX, LCOH and LCOE were analyzed 

    and the results compared.

2023
Dissertações
1
  • VITOR FERREIRA VIEIRA
  • ESTUDO DA SIMULAÇÃO DO ENSAIO DE NANOIDENTIFICAÇÃO EM SUBSTRATO DE AÇO RÁPIDO COM FILME DLC PELO MÉTODO DOS ELEMENTOS FINITOS

  • Orientador : YUKIO SHIGAKI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • YUKIO SHIGAKI
  • SANDRO CARDOSO SANTOS
  • JÁNES LANDRE JÚNIOR
  • PAULO SÉRGIO MARTINS
  • Data: 24/05/2023
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  • O recobrimento de carbono tipo diamante (DLC) é um filme fino que apresenta grande dureza, inércia química e baixo coeficiente de atrito, características que podem aperfeiçoar a performance de ferramentas de corte e componentes mecânicos. Para identificar essas características é de grande importância a realização de ensaios mecânicos, como a nanoindentação, que podem revelar informações de grande valia no que se trata do entendimento e melhoria de técnicas de recobrimento e, quando combinadas ao método dos elementos finitos, leva a resultados detalhados do comportamento do corpo de prova durante o ensaio. Tendo isso em vista, o presente trabalho teve como objetivo a elaboração de um modelo em elementos finitos para o ensaio de nanoindentação de uma amostra composta de aço rápido com um recobrimento de um filme fino de DLC, de forma a verificar a viabilidade da utilização do modelo como substituto do ensaio de nanoindentação. Para isso, foi criado um modelo em elementos finitos para o ensaio. Foram avaliados o impacto da simplificação de somente uma indentação, a variação do raio de ponta do indentador, a utilização de um modelo bidimensional para o ensaio e a influência do atrito durante o ensaio. Notou-se que a utilização de somente uma indentação para descrever o ensaio de indentações parciais causa grande impacto para os resultados. A variação do raio de ponta para o ensaio de nanoindentação não apresenta impacto expressivo na curva de força de indentação x deslocamento do indentador ou dureza obtida para o material. A simplificação do modelo para bidimensional apresenta como impacto a simplificação do indentador Berkovich de piramidal para cônico, impactando também de forma expressiva no tempo de processamento do modelo do ensaio. A variação do coeficiente de atrito não foi relevante para os resultados. Após isso a espessura do filme foi variada de 1,5 µm para 1,0 µm e 2,0 µm. Notaram-se melhores características mecânicas de dureza, de comportamento das tensões e de deformações durante o ensaio para o filme fino de 2,0 µm. Foi possível verificar a viabilidade da utilização de um modelo matemático pelo método dos elementos finitos para simulação do ensaio de nanoindentação de forma a complementar ou substituir a realização de ensaios experimentais tendo como limitante o propósito para realização dos ensaios


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  • The diamond-like carbon (DLC) coating is a thin film that has high hardness, chemical inertia and low coefficient of friction, characteristics that can improve the performance of cutting tools and mechanical components. In order to identify these characteristics, it is of great importance to carry out mechanical tests, such as nanoindentation, which can reveal valuable information regarding the understanding and improvement of coating techniques and, when combined with the finite element method, lead to detailed results of the behavior of the specimen during the test. Taking this into consideration, the present work aimed to develop a finite element model for the nanoindentation test of a sample composed of high-speed steel coated with a thin film of DLC, in order to verify the feasibility of using the model as a substitute for the nanoindentation test. For this, a finite element model was elaborated for the test. The impact of simplifying only one indentation, the variation of the indenter tip radius, the use of a two-dimensional model for the test and the influence of friction during the test were evaluated. It was noted that the use of only one indentation to describe the partial indentation test has a great impact on the results. Changing the tip radius for the nanoindentation test does not have a significant impact on the curve of indentation force x displacement of the indenter or the hardness obtained for the material. The simplification of the model to two-dimensional has the impact of simplifying the Berkovich indenter from pyramidal to conical, also significantly impacting the test processing time. The variation in the coefficient of friction was not relevant to the results. After that, the film thickness was varied from 1.5 µm to 1.0 µm and 2.0 µm. Better mechanical characteristics of hardness, stress behavior and deformation were noted during the test for the 2.0 µm thin film. It was possible to verify the feasibility of using a mathematical model using the finite element method to simulate the nanoindentation test in order to complement or replace the performance of experimental tests, having as a limiting factor the purpose for carrying out the tests.

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  • HENRIQUE SANTOS LIGEIRO
  • REPAROS DE LINHAS PRESSURIZADAS COM MANUFATURA ADITIVA: QUALIFICAÇÃO, INTEGRIDADE, DURABILIDADE E SEGURANÇA

  • Orientador : ARTUR CARON MOTTIN
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ARTUR CARON MOTTIN
  • CAROLINE SALVAN PAGNAN
  • CRISTINA ALMEIDA MAGALHÃES
  • Data: 31/05/2023
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  • A continuidade da demanda por petróleo no cenário mundial a médio prazo implica na perseverança da industria petrolífera no Brasil, bem como estimula a criação de novas tecnologias para a manutenção das plantas de processamento offshore. Com o intuito de diminuir a presença de fontes de ignição em plantas de hidrocarboneto, pesquisadores vêm desenvolvendo alternativas aos reparos soldados com bandagens compostas de material compósito e polimérico. Apesar das inúmeras pesquisas, poucos estudos são dedicados a aplicação de resinas de manufatura aditiva para fabricação de componentes pressurizados. A impressão 3D de um reparo qualificado ou um trecho de tubulação, durante a manutenção corretiva de uma plataforma de petróleo, é algo que pode solucionar os problemas de logística típicos do ambiente offshore. O trabalho tem por objetivo analisar a viabilidade técnica da execução de reparos emergenciais de elementos pressurizados com manufatura aditiva por fotopolimerização, O resultados preliminares do trabalho demonstram a possibilidade de emprego desses materiais e processos nas aplicações de baixo risco operacional de forma promissora.


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  • The continuity of demand for oil on the world stage in the medium term implies the perseverance of the oil industry in Brazil, as well as stimulating the creation of new technologies for the maintenance of offshore processing plants. In order to reduce the presence of ignition sources in hydrocarbon plants, researchers have been developing alternatives to welded repairs with bandages composed of composite and polymeric material. Despite numerous researches, few studies are dedicated to the application of additive manufacturing resins for the manufacture of pressurized components. The 3D printing of a qualified repair or a section of pipeline, during the corrective maintenance of an oil platform, is something that can solve the logistical problems typical of the offshore environment. The objective of the work is to analyze the technical feasibility of carrying out emergency repairs of pressurized elements with additive manufacturing by photopolymerization. The preliminary results of the work demonstrate the possibility of using these materials and processes in low operational risk applications in a promising way.

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  • RAPHAELA ZOLINI MEDEIROS
  • CONTROLE DE ELEVAÇÃO DE TENSÃO NA REDE ELÉTRICA POR MEIO DE AJUSTES NOS PARÂMETROS DOS INVERSORES FOTOVOLTAICOS – ESTUDO DE CASO

  • Orientador : PATRICIA ROMEIRO DA SILVA JOTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • PATRICIA ROMEIRO DA SILVA JOTA
  • FREDERICO ROMAGNOLI SILVEIRA LIMA
  • DEILTON GONCALVES GOMES
  • Data: 09/08/2023
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  • Em busca de uma economia de baixo carbono, os investimentos em tecnologias de geração de energia por meio de fontes renováveis em substituição aos combustíveis fósseis têm sido cada vez mais elevados. Dentre as tecnologias renováveis de geração de energia, os sistemas fotovoltaicos têm tido o maior crescimento líquido mundial, em razão da redução do seu preço nos últimos anos (IRENA, 2020) e de políticas, incentivos e regulamentações governamentais (IEA, 2019). Esse aumento, principalmente em zonas rurais e fim de linha, nos momentos de alta geração de energia e baixa demanda, tem resultado na elevação de tensão da rede elétrica. Nesse contexto, esse trabalho visa mostrar uma forma de manter a tensão da rede dentro dos limites regulamentados, de modo a permitir que a quantidade de sistemas fotovoltaicos de geração distribuída continue a aumentar. Para isso, foi realizado um Estudo de Caso, no qual o método de controle Volt-VAr foi aplicado em um inversor fotovoltaico que apresentava falhas de sobretensão. A definição dos parâmetros da curva Volt-VAr levou em consideração as normativas brasileiras NBR 16149 e o Módulo 8 do Prodist.


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  • In search of a low-carbon economy, investments in renewable energy generation technologies in place of fossil fuels have been increasingly high. Among renewable energy technologies, photovoltaic systems have had the highest net growth in the world, due to the reduction in their price in recent years (IRENA, 2020) and government policies, incentives and regulations (IEA, 2019). This growth, especially in rural and end-of-line areas, in times of high power generation and low demand, has resulted in the increase of the electricity grid voltage. In this context, this work aims to show a way to maintain the voltage of the network within the regulated limits, so as to allow the amount of photovoltaic distributed generation systems to keep increasing. For this, a Case Study was carried out, in which the Volt-VAr control method was applied in a photovoltaic inverter that presented overvoltage failures. The  definition of the Volt-VAr curve parameters took into account the following Brazilian regulations: NBR 16149 and Module 8 of the Prodist.

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  • WALMIR NUNES VIEIRA JUNIOR
  • ESTUDO COMPUTACIONAL PARA AVALIAÇÃO DA EFICIÊNCIA ENERGÉTICA DE SISTEMA FOTOVOLTAICO E TÉRMICO ASSOCIADO A BOMBA DE CALOR

  • Orientador : FREDERICO ROMAGNOLI SILVEIRA LIMA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FREDERICO ROMAGNOLI SILVEIRA LIMA
  • ANDRE GUIMARAES FERREIRA
  • CRISTIANA BRASIL MAIA
  • Data: 14/08/2023
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  • Estudos são necessários para avaliar a eficiência de sistemas PVT-HP em situações específicas, como por exemplo, para aquecimento de água destinado a residências em diferentes localidades. Esta pesquisa tem como objetivo avaliar um sistema fotovoltaico e térmico assistido por bomba de calor indireta de tanque duplo, para aquecimento de água de uso doméstico, em localidades brasileiras. Para tanto, a metodologia de simulação computacional foi empregada para a realização do projeto, por meio do software Transient System Simulation – TRNSYS. Foi realizada a comparação dos valores simulados com bibliográficas semelhantes e constatou-se a validade dos sistemas elaborados. O sistema PVT-HP apresentou uma redução de aproximadamente 80% de consumo elétrico da rede se comparado a um sistema totalmente elétrico, e de cerca de 70% se comparado a sistemas convencionais de aquecimento solar de água. As cidades que apresentaram maiores valores de economia de energia elétrica foram Belo Horizonte, Brasília e Florianópolis. As temperaturas de banda morta dos controladores, superior e inferior, mais adequadas para o projeto são 1 e 0 °C, para o loop solar e 6 e 2 °C para o loop da bomba de calor.


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  • Studies are needed to evaluate the efficiency of PVT-HP systems in specific situations, such as, for example, for heating water for homes in different locations. This research aims to evaluate a photovoltaic and thermal system assisted by a double tank indirect heat pump for domestic water heating in Brazilian locations. Therefore, the computational simulation methodology was used to carry out the project, using the Transient System Simulation – TRNSYS software. A comparison of simulated values with similar bibliographical ones was carried out and the validity of the elaborated systems was verified. The PVT-HP system showed a reduction of approximately 80% in electricity consumption from the grid compared to a fully electric system, and around 70% compared to conventional solar water heating systems. The cities that showed the highest values of electricity savings were Belo Horizonte, Brasília and Florianópolis. The most suitable top and bottom controller deadband temperatures for the project are 1 and 0 °C for the solar loop and 6 and 2 °C for the heat pump loop.

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  • DANIEL DE OLIVEIRA SILVA
  • Projeto de um sistema ignição por lança chamas com carga homogênea para um motor do ciclo Otto operando com gás natural

  • Orientador : THIAGO AUGUSTO ARAUJO MOREIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ARTUR CARON MOTTIN
  • FERNANDO ANTONIO RODRIGUES FILHO
  • MARCIO EXPEDITO GUZZO
  • THIAGO AUGUSTO ARAUJO MOREIRA
  • TIAGO SIMÃO FERREIRA
  • Data: 28/09/2023
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  • O Gás Natural Comprimido (GNC) oferece uma alternativa madura, limpa, sustentável em substituição ao diesel, contribuindo para a redução de emissão de poluentes e este quando atrelado ao sistema de ignição por lança chamas é potencializado permitindo uma maior redução das emissões gasosas e melhoria do rendimento térmico. Desta forma este trabalho possui como objetivo o desenvolvimento de uma metodologia de projeto de um sistema de ignição por lança chamas com carga homogênea para um moto ciclo Otto alimentado com GNC com o foco de utilização em veículos comerciais e ou para sistemas de geração de energia. A elaboração desse projeto e a construção de um protótipo foram baseadas em pesquisas de revisões bibliográficas sobre o assint, sendo dessa forma realizado os dimensionamentos dos principais paraâmetros de funcionamento e desempenho. Os resultados obtidos permitiram realizar o dimensionamento das pré-câmaras de combusrão e as adaptações necessárias do motor de compustão para instalação do sistema de ignição por lança chamas com carga homogênea alimentado com gás natural.


  • Mostrar Abstract
  • Compressed Natural Gas (CNG) offers a mature, clean and sustainable alternative do diesel, helping to reduce pollutant emissions and, when combined with a torch ignition system, it is enhanced, allowing for a greater reduction in gaseous emissions and improved thermal efficiency. The objective of this work is to develop a design methodology for a homogeneously charged torch ignition system for a CNG-fueled Otto cycle engine, with the aim of using it in commercial vehicles and/or power generation systems. The design of the project and the construction of a prototype were based on research into bibliographical reviews on the subject, which enhanced the main operating and performance parameters to be dimensioned. The results obtained made it possible to size the combustion pre chambers and make the necessary adaptations to the combustion engine for the installation of a homogeneously charged torch ignition system powered by natural gas.

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  • GUILHERME HENRIQUE LEITE VIANA
  • VERIFICAÇÃO DE LIGAÇÕES PARAFUSADAS COM CHAPA DE EXTREMIDADE ESTENDIDA CONSIDERANDO AS NÃO LINEARIDADES DO SISTEMA

  • Orientador : CRISTINA ALMEIDA MAGALHÃES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • CRISTINA ALMEIDA MAGALHÃES
  • SANDRO CARDOSO SANTOS
  • PEDRO AMÉRICO ALMEIDA MAGALHÃES JÚNIOR
  • Data: 03/11/2023
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  • Em projetos estruturais, as análises convencionais pressupõem um conjunto de barras interligadas por elementos nodais, sendo essas ligações representadas como pontos completamente rígidos ou flexíveis.
    As ligações completamente rígidas indicam que os conectores transmitem todos os esforços entre os elementos e que existe continuidade rotacional. Por outro lado, as ligações flexíveis aceitam a variação angular durante a aplicação de forças externas.
    Levando em conta o conceito de rigidez rotacional a norma EN 1993-1  classifica as ligações como rígidas ou flexíveis, mas existe uma região intermediária não definida (ligações semirrigidas). Para a análise das ligações semirrigidas, diversas normas estabelecem considerações para simplificar os cálculos e possibilitar o dimensionamento. Além das metodologias apresentadas em normas pode-se realizar a verificação das ligações com auxílio do método do elementos finitos, o que pode levar a resultados precisos, mas exige muitos recursos computacionais.
    O trabalho desenvolvido busca avaliar o conservadorismo das normas e propor uma nova equação para o cálculo de ligações semirrigidas.


  • Mostrar Abstract
  • In structural projects, conventional analysis assumes a set of bars interconnected by nodal elements, and these connections are represented as completely rigid or flexible points.
    The completely rigid connections indicate that the connectors transmit all the efforts between the elements and that there is rotational continuity. On the other hand, flexible bonds accept angular variation during the application of external forces.
    Taking into account the concept of rotational stiffness, the EN 1993-1 standard classifies the connections as rigid or flexible, but there is an undefined intermediate region (semi-rigid connections). For the analysis of semi-rigid connections, several standards establish considerations to simplify the calculations and enable the design. In addition to the methodologies presented in standards, it is possible to verify the connections with the aid of the finite element method, which can lead to accurate results, but requires many computational resources.
    The developed work seeks to evaluate the conservatism of the norms and propose a new equation for the calculation of semirrigid connections.

7
  • AUGUSTO VEIGA DE SOUZA
  • ANÁLISE TERMODINÂMICA E OTIMIZAÇÃO DE UM SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO EM CASCATA MODIFICADO UTILIZANDO UM EJETOR BIFÁSICO PARA FLUIDOS COM BAIXO GWP

  • Orientador : RALNEY NOGUEIRA DE FARIA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • PAULO EDUARDO LOPES BARBIERI
  • RALNEY NOGUEIRA DE FARIA
  • RAPHAEL NUNES DE OLIVEIRA
  • TIAGO DE FREITAS PAULINO
  • Data: 24/11/2023
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  • Sistemas de refrigeração em cascata (SRC) empregam em série duas ou mais unidades de estágio único que são acoplados termicamente com o condensador/evaporador cascata. Diferentes refrigerantes são usados em cada um dos circuitos, dependendo das características ótimas do refrigerante para uma aplicação particular. Um método eficiente para melhorar o desempenho do sistema e reduzir as perdas energéticas através do processo de expansão, pode ser empregado utilizando um ejetor de duas fases (também chamado de ejetor expansor)  junto com uma válvula de estrangulamento convencional. Neste contexto este trabalho realizou uma análise termodinâmica e otimização de um ciclo de refrigeração em cascata modificado com um ejetor bifásico para diferentes fluidos com baixo potencial de aquecimento global (GWP). Os modelos matemáticos do SRC e do ejetor foi desenvolvido no software MATLAB. As propriedades dos fluidos são fornecidas através de um link com a biblioteca REFPROP. Foi realizado um método de otimização multiobjetivo por enxame de partículas (PSO) a fim de encontrar o ponto de máxima eficiência do ciclo em cascata modificado com o ejetor.


  • Mostrar Abstract
  • Cascade refrigeration systems (CRS) employ in series two or more single-stage units that are thermally coupled with the cascade condenser/evaporator. Different refrigerants are used in each of the circuits, depending on the optimum characteristics of the refrigerant for a particular application. An efficient method to improve system performance and reduce energy losses through the expansion process can be employed by using a two-stage ejector (also called an expander ejector) together with a conventional throttling valve. In this context this work performed a thermodynamic analysis and optimization of a modified cascade refrigeration cycle with a two-phase ejector for different fluids with low global warming potential (GWP). The mathematical models of the SRC and the ejector was developed in MATLAB software. The fluid properties are provided through a link to the REFPROP library. A multiobjective particle swarm optimization (PSO) method was performed in order to find the point of maximum efficiency of the modified cascade cycle with the ejector.

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  • DÉBORA CARLA SILVA MÓL
  • ANÁLISE TERMOECONÔMICA DE UM SISTEMA DE REFRIGERAÇÃO EM CASCATA QUE UTILIZA R744, EJETOR E ENERGIA SOLAR 

  • Orientador : PAULO EDUARDO LOPES BARBIERI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • PAULO EDUARDO LOPES BARBIERI
  • RAPHAEL NUNES DE OLIVEIRA
  • TIAGO DE FREITAS PAULINO
  • Data: 24/11/2023
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  • s supermercados têm como características consumir grandes quantidades de energia, principalmente associadas aos sistemas de refrigeração que por sua vez utilizam fluidos refrigerantes que contribuam para o efeito estufa. Dessa forma, a utilização de um Sistemas de refrigeração cascata com ejetor (SRCE) com energia solar é abordado neste estudo, com objetivo de avaliar a redução do consumo de energia e do impacto ambiental através de análises termoeconômicas e ambientais. Ao implementar este sistema, a seleção dos refrigerantes foi um ponto determinante para as análises, cuja seleção foi baseada em propriedades termodinâmicas e ambientais, a partir disso uma comparação é realizada com um fluido tradicional, bastante presente na literatura. A modelagem foi realizada no software Engineering Equation Solver e incluiu balanços de massa, energia, entropia e exergia para os todos os componentes do sistema. Com a utilização do ejetor no SRCE em estudo, espera-se reduzir parte das irreversibilidades causadas pelo processo de estrangulamento no dispositivo de expansão e com isso reduzir também a potência requerida pelo compressor e aumentar o coeficiente de desempenho (COP) do sistema.


  • Mostrar Abstract
  • Supermarkets have the characteristics of consuming large amounts of energy, mainly associated with refrigeration systems, which in turn use refrigerants that contribute to the greenhouse effect. Thus, the use of a cascade refrigeration system with ejector (SRCE) and solar energy is addressed in this study, with the objective of evaluating the reduction of energy consumption and environmental impact through thermoeconomic and environmental analyses. When implementing this system, the selection of refrigerants was a determining point for the analyses, whose selection was based on thermodynamic and environmental properties, from which a comparison is made with a traditional fluid, quite present in the literature. Modeling was performed using Engineering Equation Solver (EES) software and included mass, energy, entropy and exergy balances for all system components. With the use of the ejector in the SRCE under study, it is expected to reduce part of the irreversibilities caused by the throttling process in the expansion device and thereby also reduce the power required by the compressor and increase the coefficient of performance (COP) of the system.

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  • ALEX HENRIQUE COUTINHO SANTOS
  • Air conditioning system integrated with thermal energy storage for buildings

  • Orientador : TIAGO DE FREITAS PAULINO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • TIAGO DE FREITAS PAULINO
  • PAULO EDUARDO LOPES BARBIERI
  • LUIZ MACHADO
  • Data: 27/11/2023
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  • An innovative technology that can collaborate to mitigate environmental problems and make energy consumption more efficient in air conditionig system is thermal energy storage (TES). The TES also helps to decouple the cooling production and the use of it. The main objective of this investigation is to develop a mathematical model that is able to obtain the thermal loads of the environment based on ABNT NBR 15220 and ABNT NBR 16401 standards, and simulate the operation of an air conditioning system integrated with TES, considering the direct consumption of the cold energy, the production for storage and the system working with the stored cold. It simulates the operation of refrigeration systems to evaluate the coefficient of performance of the refrigeration cycle and of refrigeration system, including the TES, during a year for three cities in different regions in Brazil: Fortaleza/CE, Brasília/DF and Belém/PA. In each city will verify the efficiency of two different refrigerant fluids, R410A and R1234yf. Based on the data obtained from the mathematical simulation model, perform a thermal, economic, and environmental impact analysis for Brazil.


  • Mostrar Abstract
  • An innovative technology that can collaborate to mitigate environmental problems and make energy consumption more efficient in air conditionig system is thermal energy storage (TES). The TES also helps to decouple the cooling production and the use of it. The main objective of this investigation is to develop a mathematical model that is able to obtain the thermal loads of the environment based on ABNT NBR 15220 and ABNT NBR 16401 standards, and simulate the operation of an air conditioning system integrated with TES, considering the direct consumption of the cold energy, the production for storage and the system working with the stored cold. It simulates the operation of refrigeration systems to evaluate the coefficient of performance of the refrigeration cycle and of refrigeration system, including the TES, during a year for three cities in different regions in Brazil: Fortaleza/CE, Brasília/DF and Belém/PA. In each city will verify the efficiency of two different refrigerant fluids, R410A and R1234yf. Based on the data obtained from the mathematical simulation model, perform a thermal, economic, and environmental impact analysis for Brazil.

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  • CAIO CÉSAR GONÇALVES COUTINHO BARROSO
  • AVALIAÇÃO DA USINABILIDADE DE UM AÇO FUNDIDO E AUSTEMPERADO NO TORNEAMENTO COM FERRAMENTAS DE METAL DURO E CERÂMICAS

  • Orientador : SANDRO CARDOSO SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SANDRO CARDOSO SANTOS
  • WAGNER SADE
  • DENÍLSON JOSÉ DO CARMO
  • Data: 29/11/2023
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  • Os aços fundidos com altos percentuais de C e Si são ligas amplamente utilizadas na fabricação de peças no setor automotivo e ferroviário e são escassos na literatura análises sobre usinabilidade deste tipo de material. Estas ligas combinam ótimas propriedades mecânicas como resistência ao desgaste, tração e tenacidade devido à sua microestrutura composta predominantemente por bainita, ferrita e austenita retida. Para execução da presente pesquisa, o material foi fundido, realizada análise de composição química, microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura e ensaio de tração. A usinabilidade foi analisada na operação de torneamento a seco com ferramentas cerâmicas e metal duro, com avanço e profundidade de corte constante variando-se a velocidade de corte. Foi analisada a rugosidade superficial e mecanismos de desgaste sendo possível observar que  aumento da velocidade de corte propiciou maior desgaste das ferramentas pelos mecanismos de abrasão, aderência e difusão.


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  • Cast steels with high percentages of C and Si are alloys widely used in the manufacture of parts in the automotive and railway sectors, and analyzes on the machinability of this type of material are scarce in the literature. These alloys combine excellent mechanical properties such as wear resistance, traction and tenacity due to their microstructure predominantly composed of bainite, ferrite and retained austenite. To carry out this research, the material was melted, chemical composition analysis, optical microscopy, scanning electron microscopy and tensile testing were carried out. The machinability was analyzed in the dry turning operation with ceramic and carbide tools, with constant feed and cutting depth varying the cutting speed. Surface roughness and wear mechanisms were analyzed, and it was possible to observe that an increase in cutting speed led to greater tool wear due to abrasion, adhesion and diffusion mechanisms.

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  • RUBENS RINCO CORREA
  • SIMULAÇÃO NUMÉRICA DA APLICAÇÃO DE UM CONCENTRADOR LINEAR FRESNEL NA PRODUÇÃO DIRETA DE VAPOR PARA USO EM PROCESSOS INDUSTRIAIS

  • Orientador : FREDERICO ROMAGNOLI SILVEIRA LIMA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FREDERICO ROMAGNOLI SILVEIRA LIMA
  • ANDRE GUIMARAES FERREIRA
  • CRISTIANA BRASIL MAIA
  • Data: 13/12/2023
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  • Um Concentrador Linear Fresnel (CLF), modular, foi simulado numericamente, através da plataforma TRNSYS-18, software de simulação transiente, adequado para modelar o projeto para viabilizar a produção direta de vapor, gerando energia térmica para atender demanda de processos industriais nos diversos segmentos industriais. Essa energia é originada da radiação solar, uma fonte renovável e naturalmente abundante, evitando poluição da atmosfera. Analisar a dinâmica da radiação solar e suas variações, de acordo com os períodos selecionados e as estações do ano para cada cidade selecionada, sendo elas: Belo Horizonte – MG (Sudeste), Campo Grande – MS (Centro Oeste), Fortaleza – CE (Nordeste) e Porto Alegre – RS (Sul). Comparar os efeitos da radiação em função da geometria solar e das localidades das cidades citadas, a efetividade do projeto modelado, a energia gerada. Verificar a viabilidade técnica e a viabilidade econômica na aquisição de um Concentrador Linear Fresnel para as cidades estudadas.


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  • A modular Linear Fresnel Concentrator (CLF) was numerically simulated using the TRNSYS-18 platform, transient simulation software, suitable for modeling the project to enable the direct production of steam, generating thermal energy to meet the demand of industrial processes in the various industrial segments. This energy originates from solar radiation, a renewable and naturally abundant source, avoiding pollution of the atmosphere. Analyze the dynamics of solar radiation and its variations, according to the selected periods and seasons for each selected city, namely: Belo Horizonte – MG (Southeast), Campo Grande – MS (Center West), Fortaleza – CE (Northeast) and Porto Alegre – RS (South). Compare the effects of radiation depending on solar geometry and the locations of the cities mentioned, the effectiveness of the modeled project, and the energy generated. Verify the technical feasibility and economic viability of acquiring a Linear Fresnel Concentrator for the cities studied.

2022
Dissertações
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  • WESLEY CECÍLIO SILVA
  • ANÁLISE DO DESEMPENHO ENERGÉTICO DE CONDICIONADORES DE AR TIPO SPLIT FIXO E INVERTER EM HABITAÇÕES DE INTERESSE SOCIAL

  • Orientador : FREDERICO ROMAGNOLI SILVEIRA LIMA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ALDOMAR PEDRINI
  • FREDERICO ROMAGNOLI SILVEIRA LIMA
  • PAULO EDUARDO LOPES BARBIERI
  • Data: 29/03/2022
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  • O presente trabalho teve por objetivo analisar o desempenho de condicionadores de ar do tipo Split inverter em relação a equipamentos do tipo Split convencional, considerando um cenário hipotético para uma edificação residencial de interesse social (HlS), em clima quente e úmido. Desta forma, selecionou-se, como referência, uma edificação existente localizada na cidade de Jacarepaguá, Rio de Janeiro. Simulações termoenergéticas, utilizando o programa ©EnergyPlus e o aplicativo, Open Studio foram empregadas para a obtenção de dados de saídas, indispensáveis para as análises comparativas. Para tanto, um modelo de referência da edificação real selecionada foi elaborado a partir dos procedimentos estabelecidos no método de simulação do Regulamento técnico da qualidade para o nível de eficiência energética (RTQ-R, 2012). Por meio do método considerou-se também padrões de uso e ocupação. Como resultado, obteve-se o modelo de energia da edificação e, concomitantemente, foram inseridos dados dos componentes construtivos, do padrão de uso e ocupação, das cargas energéticas do sistema de iluminação artificial, dos equipamentos elétricos, do condicionamento de ar e respectivas curvas de desempenho, conforme disponibilizado por fornecedores, bem como informação sobre a infiltração do ar, conforme disposto na norma NBR 16555-3 (2018). Contudo, foi possível estimar a carga térmica dos equipamentos de ar condicionado e, consequentemente, o desempenho energético foi analisado por meio do consumo de energia elétrica mensal e do EER anual simulado desses equipamentos. Por meio da simulação foi possível verificar a diferença no desempenho operacional dos condicionadores comparados além dos fatores que influenciam no consumo de energia, no que diz respeito às condições climáticas. Desta forma, a substituição hipotética de Split fixo por aparelhos Split inverter, possibilitou redução de até 41% no consumo de eletricidade anual, bem como aumento da eficiência energética, por meio do alcance de valores superiores a 30%, comparando os dois tipos de condicionadores. Os resultados obtidos nessa pesquisa ainda retratam que a opção por utilizar condicionadores do tipo inverter reduziriam o consumo operacional consideravelmente, proporcionado uma economia mínima de R$ 3.000,00 independente da habitação analisada, tornando-se assim uma escolha atrativa a longo prazo.


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  • The present work aimed to analyze the performance of Split inverter type air conditioners in relation to conventional Split type equipment, considering a hypothetical scenario for a residential building of social interest (HlS), in hot and humid climate. In this way, an existing building located in the city of Jacarepaguá, Rio de Janeiro was selected as a reference. Thermoenergetic simulations, using the program ©EnergyPlus and the application, Open Studio, were used to obtain output data, indispensable for comparative analyses. For that, a reference model of the selected real building was elaborated from the procedures established in the simulation method of the Technical Quality Regulation for the energy efficiency level (RTQ-R, 2012). The method also considered patterns of use and occupation. As a result, the energy model of the building was obtained and, at the same time, data on the constructive components, the pattern of use and occupation, the energy loads of the artificial lighting system, electrical equipment, air conditioning and respective curves were entered. of performance, as provided by suppliers, as well as information on air infiltration, as provided for in standard NBR 16555-3 (2018). However, it was possible to estimate the thermal load of the air conditioning equipment and, consequently, the energy performance was analyzed through the monthly electric energy consumption and the simulated annual EER of these equipments. Through the simulation it was possible to verify the difference in the operational performance of the conditioners compared in addition to the factors that influence energy consumption, with regard to climatic conditions. In this way, the hypothetical replacement of fixed Split by Split inverter devices, allowed a reduction of up to 41% in annual electricity consumption, as well as an increase in energy efficiency, by reaching values above 30%, comparing the two types of conditioners. . The results obtained in this research also show that the option to use inverter-type conditioners would reduce operating consumption considerably, providing a minimum savings of R$ 3,000.00 regardless of the housing analyzed, thus making it an attractive choice in the long term.

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  • FÁBIO MORAIS DE ANDRADE
  • OTIMIZAÇÃO ESTRUTURAL EVOLUCIONÁRIA EM ESTRUTURAS DE ABSORÇÃO DE ENERGIA

  • Orientador : CRISTINA ALMEIDA MAGALHÃES
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ARTUR CARON MOTTIN
  • CRISTINA ALMEIDA MAGALHÃES
  • PEDRO AMÉRICO ALMEIDA MAGALHÃES JÚNIOR
  • Data: 31/03/2022
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  • A utilização de materiais de alto desempenho se tornou importante em diversos campos da engenharia, como na indústria automotiva e aeroespacial, devido aos recursos materiais limitados, impacto ambiental e competição tecnológica. De outro lado, sabe-se que a otimização topológica estrutural é uma ferramenta de desenvolvimento de estruturas com ampla aplicação industrial. Dentre os vários métodos de otimização topológica existentes, a otimização estrutural evolucionária tem se destacado pela sua versatilidade, podendo ser utilizada em diversos tipos de problemas de engenharia. Na tentativa de combinar esses campos, este trabalho consiste no estudo do método de otimização evolucionária BESO (Bi-directional Evolutionary Structural Optimization) aplicado a sistemas estáticos lineares e não lineares sob critério de rigidez e tensão e em estruturas de absorção de energia através de um algoritmo em Python suportado pelo software de elementos finitos Abaqus®. Para verificar a eficiência e versatilidade do método, ele é aplicado a uma estrutura 2D em análises lineares e não lineares e é comparado as topologias obtidas pelo método SIMP. Para verificar sua eficiência computacional, a técnica é usada na otimização linear e não linear de uma estrutura 3D. Por fim, o método é estendido para otimização de estruturas de absorção de energia em que é usado dois modelos 2D da literatura para aplicação do método.


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  • The use of high-performance materials has become important in many fields of engineering, such as the automotive and aerospace industries, due to limited material resources, environmental impact and technological competition. On the other hand, it is known that structural topological optimization is a tool for the development of structures with wide industrial application. Among the various existing topological optimization methods, evolutionary structural optimization has stood out for its versatility and can be used in different types of engineering problems. In an attempt to combine these fields, this work consists in the study of the evolutionary optimization method BESO (Bi-directional Evolutionary Structural Optimization) applied to linear and non-linear static systems under stiffness and stress criteria and in energy absorption structures through a Python algorithm supported by Abaqus® finite element software. To verify the efficiency and versatility of the method, it is applied to a 2D structure in linear and non-linear analysis and compared to the topologies obtained by the SIMP method. To check its computational efficiency, the technique is used in linear and non-linear optimization of a 3D structure. Finally, the method is extended to optimization of energy absorption structures in which two 2D models from the literature are used to apply the method.

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  • EDUARDO GONÇALVES MACHADO
  • PONTOS CRÍTICOS DO SISTEMA DE GESTÃO DA QUALIDADE DE ORGANISMOS DE INSPEÇÃO VEICULAR

  • Orientador : SANDRO CARDOSO SANTOS
  • MEMBROS DA BANCA :
  • SANDRO CARDOSO SANTOS
  • YUKIO SHIGAKI
  • CLAUDINEI JOSÉ DE OLIVEIRA
  • Data: 04/04/2022
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  • Os veículos devem passar por inspeções durante seu ciclo de vida, visando atender à legislação de trânsito e do
    meio ambiente, mas também para garantir o pleno funcionamento de todos os sistemas automotivos, promovendo a segurança de seus ocupantes e demais usuários das vias. O Inmetro estabelece diretrizes de qualidade, visando que organismos de inspeção sejam acreditados para realizar essa atividade em seu nome. Para garantir que o trabalho desenvolvido esteja atendendo às expectativas do órgão, são realizadas auditorias anuais baseadas na norma ABNT NBR ISO/IEC 17020:2012, que registram não conformidades quando há evidências do não cumprimento de algum item. O objetivo deste trabalho é avaliar, a partir do histórico de não conformidades de alguns organismos, os itens de mais difícil aplicação na norma. Esses itens são os pontos críticos para a implantação e manutenção dos sistemas de gestão da qualidade utilizados pelos organismos de inspeção, sendo necessária mais atenção para que as empresas não incorram em falhas com potencial de prejudicar o cidadão ou gerar sanções ao organismo por parte do acreditador. Para a consecução dos objetivos, foi criado um banco de dados onde foram inseridas as informações constantes nos formulários FOR-CGCRE-388, que contêm a descrição das não conformidades registradas em auditorias e o tratamento proposto pelo organismo no período de janeiro de 2013 a dezembro de 2021. Foram reunidos 722 registros de não conformidades registradas em 93 auditorias de 14empresas. A análise do inventário de não conformidades demonstra que os organismos, com o passar do tempo, evoluíram em maturidade em seus sistemas de gestão da qualidade, pois a média de não conformidades por auditoria reduziu com o passar do tempo. O resultado deste estudo aponta que o item 7.3.1 da norma é aquele onde mais são registradas falhas dos organismos.


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  • Vehicles must undergo inspections during their life cycle, in order to comply with traffic and environment, but also to ensure the full functioning of all automotive systems, promoting the safety of their occupants and other road users. Inmetro establishes quality guidelines, aiming for inspection bodies to be accredited to carry out this activity on its behalf. To ensure that the work carried out meets the expectations of the body, annual audits are carried out based on the ABNT NBR ISO/IEC 17020:2012 standard, which record non-conformities when there is evidence of non-compliance with any item. The objective of this work is to evaluate, from the history of non-conformities of some organisms, the items that are more difficult to apply in the standard. These items are the critical points for the implementation and maintenance of quality management systems used by inspection bodies, and more attention is needed so that companies do not incur failures with the potential to harm the citizen or generate sanctions against the body by the accreditor. . In order to achieve the objectives, a database was created where the information contained in the FOR-CGCRE-388 forms were inserted, which contain the description of the non-conformities recorded in audits and the treatment proposed by the body in the period from January 2013 to December 2021. A total of 722 records of non-conformities registered in 93 audits of 14 companies were gathered. The analysis of the inventory of non-conformities shows that the organizations, over time, have evolved in maturity in their quality management systems, as the average of non-conformities per audit has reduced over time. The result of this study shows that item 7.3.1 of the standard is the one where most failures of organisms are recorded.

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  • MARCELO SUMAN SILVA ASSIS
  • SIMULAÇÃO NUMÉRICA 1D DO DESEMPENHO DE UM MOTOR MONOCILINDRO COM RAZÃO VOLUMÉTRICA DE COMPRESSÃO VARIÁVEL OPERANDO COM E100

  • Orientador : FERNANDO ANTONIO RODRIGUES FILHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FERNANDO ANTONIO RODRIGUES FILHO
  • JOSE LEONCIO FONSECA DE SOUZA
  • THIAGO AUGUSTO ARAUJO MOREIRA
  • MARCIO EXPEDITO GUZZO
  • JOSE GUILHERME COELHO BAETA
  • Data: 07/04/2022
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  • Segundo a Agência Internacional de Energia (IEA) o setor de transportes é o segundo maior gerador de gases intensificadores do efeito estufa, atrás apenas do setor de aquecimento de ambiente. Por estas razões a busca por soluções ambientalmente sustentáveis para o setor de transporte faz-se necessária. A eletrificação da frota apontada por muitos como a solução para este desafio ambiental não é tão promissora quanto parece, uma vez que 65% da energia elétrica gerada no mundo é oriunda de fonte fóssil. Projeções estatísticas apontam que pelo menos 73% da frota de veículos leves em 2050 no mundo serão equipados com motores de combustão interna. Neste contexto o desenvolvimento de motores com elevada eficiência de conversão de combustível movido a biocombustíveis é de suma importância. A enorme capacidade do Brasil em produzir etanol, associado as suas propriedades físico-químicas que fazem deste combustível uma excelente opção para alimentação dos motores SI e a disponibilidade de uma rede de distribuição deste combustível em todo território nacional fazem dele a alternativa mais interessante para o Brasil. Este trabalho tem como objetivo avaliar o potencial de redução de consumo específico de combustível através do aumento da razão volumétrica de compressão (rc) para um motor movido exclusivamente a etanol. Para este fim um modelo numérico 1D usando o código do GT-Power foi desenvolvido, para um motor monocilíndrico de pesquisa experimental da AVL modelo 5496. A partir de dados experimentais este modelo foi calibrado e validado para todas as condições de operação testadas, onde a razão volumétrica de compressão é variada em 11,5:1, 13:1, e 15:1, operando com etanol hidratado E100. Uma boa concordância entre os resultados numéricos e experimentais foi observada. Os erros numéricos nos parâmetros dedesempenho ficaram abaixo dos 5%, de forma coerente com os dados experimentais o menor consumo específico de combustível foi obtido para a rc de 15,0:1.


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  • According to the International Energy Agency (IEA) the transport sector is the second largest generator of greenhouse gases intensifying the effect, behind only the space heating sector. For these reasons, the search for environmentally sustainable solutions for the transport sector is necessary. The electrification of the fleet pointed out by many as the solution to this environmental challenge is not as promising as it seems, since 65% of the electricity generated in the world comes from fossil sources. Statistical projections indicate that at least 73% of the light vehicle fleet in 2050 in the world will be equipped with internal combustion engines. In this context, the development of engines with high fuel conversion efficiency powered by biofuels is of paramount importance. Brazil's enormous capacity to produce ethanol, associated with its physicochemical properties that make this fuel an excellent option for powering SI engines and the availability of a distribution network for this fuel throughout the national territory make it the most interesting alternative for the Brazil. This work aims to evaluate the potential for reducing specific fuel consumption by increasing the volumetric compression ratio (rc) for an engine powered exclusively by ethanol. For this purpose a 1D numerical model using the GT-Power code was developed, for a single cylinder experimental research engine from AVL model 5496. From experimental data this model was calibrated and validated for all tested operating conditions, where the volumetric compression ratio is varied at 11.5:1, 13:1, and 15:1, operating with E100 hydrated ethanol. A good agreement between numerical and experimental results was observed. Numerical errors in performance parameters were below 5%, consistent with the experimental data, the lowest specific fuel consumption was obtained for the rc of 15.0:1.

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  • DANIEL HELENO DE CASTRO
  • Desenvolvimento de um modelo numérico 1D para simulação do desempenho, consumo específico de combustível e parâmetros de combustão de um motor monocilíndrico de pesquisa operando com injeção direta de etanol

  • Orientador : FERNANDO ANTONIO RODRIGUES FILHO
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FERNANDO ANTONIO RODRIGUES FILHO
  • THIAGO AUGUSTO ARAUJO MOREIRA
  • MARCIO EXPEDITO GUZZO
  • HÉLDER GIOSTRI ALVES DE ALMEIDA
  • Data: 23/06/2022
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  • A crescente utilização de combustíveis alternativos é justificada pela relação existente entre a intensificação do aquecimento global e a emissão de gases de efeito estufa, dentre eles o CO2. No Brasil, pais que figura entre os maiores produtores de etanol, este combustível é uma alternativa interessante para redução de emissões, visto que é amplamente utilizado para motores de combustão interna. Quando se avalia toda a cadeia energética, incluindo a produção do combustível, o etanol surge como um combustível limpo, apresentando resultados de emissões iguais a 0g de CO2 por quilometro percorrido. Isso porque o processo da fotossíntese na produção do etanol, absorve o equivalente as emissões durante a operação do veículo movido com este combustível. A utilização de estratégias e estudos que tornem o motor de combustão interna mais eficiente e menos dependente de fontes fósseis é um fator decisivo no cenário mundial. O presente trabalho tem com objetivo avaliar o efeito da RVC no consumo específico de combustível. É realizado o estudo e a simulação numérica 1D no software GT-Power de um motor de combustão interna monocilindro de pesquisa, modelo AVL 5496, com sistema de injeção direta de combustível, movido a etanol, para avaliar o potencial de redução do consumo específico de combustível em função da variação da razão volumétrica de compressão. O modelo foi calibrado e validado a partir de dados experimentais para 3000 e 4500 rpm na condição de WOT e razão volumétrica de co mpressão de 11,5:1. As diferenças encontradas entre o modelo simulado e os dados experimentais forma inferiores a 5% para os parâmetros de PMEI e BMEP. Pressão máxima no cilindro, ângulo de pressão máxima, torque indicado e ISFC, demonstrando a validação do modelo e a correta correlação das condições de contorno.


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  • The growing use of alternative fuels is justified by the relationship between the intensification of global warming and the emission of greenhouse gases, including CO2. In Brazil, a country that is among the largest producers of ethanol, this fuel is an interesting alternative for reducing emissions, since it is widely used for internal combustion engines. When the entire energy chain is evaluated, including the production of fuel, ethanol appears as a clean fuel, with emission results equal to 0g of CO2 per kilometer traveled. This is because the process of photosynthesis in the production of ethanol absorbs the equivalent emissions during the operation of the vehicle powered by this fuel. The use of strategies and studies that make the internal combustion engine more efficient and less dependent on fossil sources is a decisive factor in the world scenario. The present work aims to evaluate the effect of RVC on specific fuel consumption. A study and 1D numerical simulation are carried out in the GT-Power software of a research single-cylinder internal combustion engine, model AVL 5496, with a direct fuel injection system, powered by ethanol, to evaluate the potential for reducing the specific consumption of fuel. fuel as a function of the variation in the volumetric compression ratio. The model was calibrated and validated from experimental data for 3000 and 4500 rpm in the WOT condition and volumetric compression ratio of 11.5:1. The differences found between the simulated model and the experimental data were less than 5% for the parameters of PMEI and BMEP. Maximum cylinder pressure, maximum pressure angle, indicated torque and ISFC, demonstrating model validation and correct correlation of boundary conditions.

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  • RENAN BUENO WOJCIECHOWSKI
  • Validação do modelo de Elementos Finitos 3D/Método dos Blocos para laminação de produtos planos

  • Orientador : YUKIO SHIGAKI
  • MEMBROS DA BANCA :
  • YUKIO SHIGAKI
  • WAGNER SADE
  • LUCIANO PESSANHA MOREIRA
  • Data: 29/06/2022
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  • O avanço da tecnologia atual para laminar produtos planos está ligado, entre outros fatores, à produção de chapas finas e sem defeitos de planicidade. Para isso, é imprescindível utilizar modelos que podem prever o processo, e assim, auxiliam a viabilizar e otimizar a produção. Os já existentes fornecem resultados precisos e diversos, porém demandam muito tempo para implementar e executar os cálculos. Em contraste, o modelo de Elementos Finitos 3D/Método dos Blocos (modelo híbrido) demonstrou, para apenas um único caso experimental, obter mais rapidamente respostas similares. Em sua metodologia, a distribuição da carga gerada devido à conformação do metal é calculada por uma formulação tridimensional de Bland Ford com o raio corrigido de Hitchcook para ser depois aplicada em uma simulação estática em Elementos Finitos que visa calcular o perfil de espessuras da chapa que sai do equipamento. Os resultados incluem, entre outros, campos de tensões, deformações e pressões de contato. Este trabalho propõe testar mais profundamente a validade do modelo híbrido, aplicando-o em uma nova simulação na qual os dados de entrada foram obtidos experimentalmente para uma cadeira de laminação a frio, 4-HIGH que produz uma chapa com espessura de final de 0,288 mm. As seguintes características dos resultados serão avaliadas das respectivas formas: precisão, comparando o perfil de espessuras da chapa calculado e o medido; consistência e o baixo tempo para cálculo, pela execução de uma análise de sensibilidade; adequação das considerações inerentes, através da enumeração delas e testes da validade para o caso estudado. Para alcançar estes objetivos, o algoritmo do modelo híbrido será aprimorado de diversas formas, dentre as quaisse destaca a compatibilização com a não simetria no plano da chapa. Estas modificações serão registradas no manual de operação. Os resultados preliminares demonstram precisão, baixo tempo de cálculo (14 min) e serem baseados em considerações válidas.


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  • he advancement of current technology for laminating flat products is linked, among other factors, to the production of thin sheets without flatness defects. For this, it is essential to use models that can predict the process, and thus help to enable and optimize production. The existing ones provide accurate and diverse results, but they take a lot of time to implement and execute the calculations. In contrast, the 3D Finite Element/Blocks Method model (hybrid model) demonstrated, for only a single experimental case, to obtain similar responses faster. In his methodology, the distribution of the load generated due to the forming of the metal is calculated by a three-dimensional formulation of Bland Ford with the corrected radius of Hitchcook to be then applied in a static simulation in Finite Elements that aims to calculate the thickness profile of the sheet that exits the equipment. The results include, among others, stress fields, strains and contact pressures. This work proposes to further test the validity of the hybrid model, applying it in a new simulation in which input data were obtained experimentally for a 4-HIGH cold rolling mill that produces a plate with a final thickness of 0.288 mm . The following characteristics of the results will be evaluated in their respective ways: accuracy, comparing the calculated and measured sheet thickness profile; consistency and low time for calculation, by performing a sensitivity analysis; adequacy of inherent considerations, through their enumeration and validity tests for the case studied. To achieve these goals, the hybrid model algorithm will be improved in several ways, among which the compatibility with non-symmetry in the plate plane stands out. These modifications will be registered in the operation manual. Preliminary results demonstrate accuracy, low calculation time (14 min) and are based on valid considerations.

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  • FERNANDO AZALIM JÚNIOR
  • ANÁLISE ENERGÉTICA E EXERGÉTICA DA SECAGEM DE MILHO EM SECADOR CILÍNDRICO COM FLUXO VERTICAL DE AR UTILIZANDO O MÉTODO DOS VOLUMES FINITOS

  • Orientador : JOSE LEONCIO FONSECA DE SOUZA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • JOSE LEONCIO FONSECA DE SOUZA
  • ANDRE GUIMARAES FERREIRA
  • RAFAEL PINHEIRO AMANTÉA
  • Data: 05/07/2022
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  • A secagem de grãos é um processo para remoção de umidade de produtos agrícolas a fim de preservar sua
    qualidade. Porém este processo tem um alto gasto energético, que varia de 10 a 25% do uso nacional da energia a cada ano. Logo, são relevantes os estudos de secagem a fim do melhor uso dos recursos energéticos. O presente trabalho realizou o estudo de um modelo matemático de secagem de grãos de milho em leito fixo. O modelo matemático foi baseado na literatura e os resultados numéricos foram resolvidos pelo Método dos Volumes Finitos com o software ANSYS Fluent e a ferramenta User-Defined Function. Os dados experimentais foram obtidos de Dias (2019) que realizou 6 experimentos com as temperaturas 40, 50 e 60°C e as velocidades 0,8 e 1,3 m/s para o ar de secagem em um secador cilíndrico com 130mm de diâmetro e 200mm de altura. Os dados experimentais foram confrontados com os resultados numéricos para validação do modelo matemático. A validação considerou 3 parâmetros: coeficiente de determinação R^2, raiz do erro quadrático médio (RMSE) e percentual BIAS (PBIAS). Os valores medidos para os 6 experimentos apresentaram ótima concordância com os valores simulados para o modelo bidimensional, com o valor de R^2 variando entre 0,997 e 0,999 e os valores de RMSE e PBIAS próximos de zero. Três equações de propriedades do milho vindas da literatura foram adicionadas ao modelo matemático emsubstituições as equações antigas. Ao realizar a validação, concluiu que essas equações podem ser utilizadas no modelo matemático. O modelo tridimensional também previu o comportamento da secagem e os valores foram próximos do modelo bidimensional. Foi realizada uma análise energética e exergética dos 6 experimentos de secagem, onde, o experimento com temperatura de 40°C e velocidade de 0,8m/s, obteve a maior média de eficiência energética, sendo igual a 17,5% e o experimento com temperatura de 60°C e velocidade de 0,8m/s, obteve a maior média de eficiência exergética, sendo igual a 2,5%.


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  • Grain drying is a process for removing moisture from agricultural products in order to preserve their quality. However, this process has a high energy expenditure, which varies from 10 to 25% of the national energy use each year. Therefore, drying studies are relevant in order to better use energy resources. The present work carried out the study of a mathematical model for drying corn grains in a fixed bed. The mathematical model was based on the literature and the numerical results were solved by the Finite Volume Method with the ANSYS Fluent software and the User-Defined Function tool. The experimental data were obtained from Dias (2019) who carried out 6 experiments with temperatures of 40, 50 and 60°C and speeds of 0.8 and 1.3 m/s for the drying air in a cylindrical dryer with a diameter of 130mm and 200mm high. The experimental data were compared with the numerical results to validate the mathematical model. The validation considered 3 parameters: coefficient of determination R^2, root mean square error (RMSE) and BIAS percentage (PBIAS). The values measured for the 6 experiments showed excellent agreement with the values simulated for the two-dimensional model, with the value of R^2 varying between 0.997 and 0.999 and the values of RMSE and PBIAS close to zero. Three corn property equations from the literature were added to the mathematical model to replace the old equations. When carrying out the validation, he concluded that these equations can be used in the mathematical model. The three-dimensional model also predicted the drying behavior and the values were close to the two-dimensional model. An energetic and exergetic analysis of the 6 drying experiments was carried out, where the experiment with a temperature of 40°C and a speed of 0.8 m/s, obtained the highest average of energy efficiency, being equal to 17.5% and the experiment with temperature of 60°C and speed of 0.8m/s, it obtained the highest average of exergetic efficiency, being equal to 2.5%.

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  • DIOGO NUNES DOMINGOS
  • DESENVOLVIMENTO DE UMA FERRAMENTA OTIMIZADA PARA EXECUÇÃO DE DIAGNÓSTICO ENERGÉTICO EM PRÉDIOS ADMINISTRATIVOS: ESTUDO DE CASO APLICADO EM UMA INSTITUIÇÃO DE ENSINO

  • Orientador : PATRICIA ROMEIRO DA SILVA JOTA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • DEILTON GONCALVES GOMES
  • FREDERICO ROMAGNOLI SILVEIRA LIMA
  • PATRICIA ROMEIRO DA SILVA JOTA
  • Data: 19/07/2022
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  • Em resposta ao aquecimento global e ao forte aumento do preço dos combustíveis fósseis nas últimas três décadas, governos, empresas e organizações internacionais têm buscado promover a eficiência energética enquanto medida para mitigação das emissões de gases de efeito estufa e como um importante motor do desenvolvimento econômico sustentável. Portanto, metodologias de diagnóstico energético que sejam de fácil assimilação, cuja aplicação ocorra via ferramentas digitais práticas que auxiliam na operacionalização do processo, tem se mostrado de grande importância para a promoção da conservação da energia em larga escala. Desta forma, o presente trabalho visa apresentar a implementação de uma metodologia de diagnóstico energético específica para prédios administrativos de uso público em uma ferramenta digital desenvolvida para este propósito. Também são apresentados os resultados alcançados a partir de um estudo de caso executado em uma instituição de ensino, onde foram diagnosticados através da ferramenta desenvolvida os sistemas associados aos sistemas de iluminação. Os resultados demonstraram que o uso da ferramenta é funcional e prático, cuja aplicação é viável para diferentes tipos de instalações administrativas


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  • In response to global warming and the sharp increase in the price of fossil fuels over the last three decades, governments, companies and international organizations have sought to promote energy efficiency as a measure to mitigate greenhouse gas emissions and as an important driver of economic development. sustainable. Therefore, energy diagnosis methodologies that are easy to assimilate, whose application occurs via practical digital tools that help in the operationalization of the process, have been shown to be of great importance for the promotion of energy conservation on a large scale. In this way, the present work aims to present the implementation of a specific energy diagnosis methodology for administrative buildings of public use in a digital tool developed for this purpose. The results obtained from a case study carried out in an educational institution are also presented, where the systems associated with the lighting systems were diagnosed through the developed tool. The results showed that the use of the tool is functional and practical, whose application is feasible for different types of administrative installations.

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  • MATHEUS DE ANDRADE DUARTE
  • SIMULAÇÃO ENERGÉTICA DE UMA EDIFICAÇÃO COMERCIAL COM FOTOBIORREATORES INTEGRADOS PARA REDUÇÃO DA CARGA TÉRMICA DO SISTEMA DE CLIMATIZAÇÃO E APROVEITAMENTO DE ENERGIA TÉRMICA PARA AQUECIMENTO DE ÁGUA

  • Orientador : FREDERICO ROMAGNOLI SILVEIRA LIMA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FREDERICO ROMAGNOLI SILVEIRA LIMA
  • JOSÉ HENRIQUE MARTINS NETO
  • LEANDRO SOARES DE OLIVEIRA
  • Data: 31/08/2022
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  • O Plano Nacional de Energia 2050 tem como premissa principal a transição energética. Nesse sentido, surge o interesse da diversificação da matriz energética brasileira por meio de fontes renováveis de energia e da expansão da micro e minigeração distribuída. Fotobiorreatores de microalgas associados a edificações surgem como alternativas para atender tal interesse. A proposta dessa integração é que os fotobiorreatores além de produzirem bioenergia para o prédio, poderiam atuar como sistema passivo de climatização e fornecer calor excedente do cultivo para o sistema de aquecimento da edificação. O presente trabalho avaliou alternativas iniciais para utilização de fotobiorreatores em um prédio comercial do sudeste brasileiro por meio de um modelo termoenergético. Os softwares Energyplus e Engineering Equation Solver foram utilizados para análise energética e térmica dos fotobiorreatores integrados à edificação. Os resultados indicaram que fotobiorreatores podem auxiliar o sistema de climatização do prédio ao serem modelados como vidraça da envoltória do prédio e, quando modelados na cobertura, podem auxiliar o sistema de aquecimento de água da edificação.


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  • The National Energy Plan (PNE) 2050 of Brazil has as its main premise issues related to the energy transition. In this sense, the Brazilian energy matrix diversification is noticed through renewable energy sources and the expansion of micro and distributed mini-generation. Microalgae photobioreactors associated with buildings emerge as alternatives to meet this goal. The proposal of this integration is that photobioreactors, in addition to producing bioenergy for the building, could act as a passive air conditioning system and provide excess heat from the cultivation for the heating system of the building. The present work evaluated initial alternatives for the use of photobioreactors in a commercial building in southeastern Brazil through a thermoenergetic model. Energyplus and Engineering Equation Solver software were udes for energy and thermal analysis of photobioreactors integrated into the building. The results indicated that photobioreactors can assist the building's air conditioning system by being modeled as a glazing of the building's envelope and, when modeled on the roof, can assist the building's water heating system.

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  • PAULO RICARDO DA PENHA
  • Simulação de Knock em Motores de Ignição por Centelha: Comparação e Validação dos Modelos para E27

  • Orientador : THIAGO AUGUSTO ARAUJO MOREIRA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • FERNANDO ANTONIO RODRIGUES FILHO
  • JOSE EDUARDO MAUTONE BARROS
  • JOSE GUILHERME COELHO BAETA
  • THIAGO AUGUSTO ARAUJO MOREIRA
  • Data: 09/09/2022
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  • Os motores de combustão interna são a forma de propulsão ainda predominante em veículos de pequeno porte, além de estarem presentes em diversas outras aplicações de transporte, geração de energia e trabalho de grande porte. A detonação é uma forma de combustão anormal que impõe severas restrições a eficiência dos motores de ignição por centelha. Também chamado de knock, termo que doravante será utilizado neste trabalho, este fenômeno é caracterizado pela propagação de ondas de choque supersônicas que excitam a estrutura do motor podendo causar danos severos e irreparáveis. Por tais motivos, o knock é um fenômeno de grande importância para o desenvolvimento dos motores e sua identificação representa significativa possibilidade de se produzir maquinas térmicas mais eficientes. O presente trabalho tem o objetivo de comparar métodos de detecção de knock com as equações básicas de modelos computacionais de knock, incluindo modelos utilizados em softwares comerciais disponíveis no mercado, e verificar a aplicabilidade destes modelos para a situação experimental apresentada.


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  • nternal combustion engines are still the predominant propulsion method for light vehicles, and are also present in different applications for transport, energy generation and heavy workload. According to ANFAVEA, 91% of the light vehicle registered in Brazil in the year 2019 were equipped with spark ignition engines. Given this context, development of spark ignition engines continues to be a relevant approach to transportation and energy research, aiming to improve efficiency and to reduce fuel consumption and pollutant formation. Knock is an abnormal form of combustion that imposes harsh restrictions to performance and efficiency of internal combustion engines. This phenomenon is characterized by the propagation of supersonic shockwaves that excite the engine structure and can cause severe and irreparable damage. Nonetheless, knock is a phenomenon of great importance to engines research and its identification represents a relevant opportunity to produce more efficient thermal machines. The present work aims to confront data from different methods of knock detection with data from knock computational models, including models applied in commercial software available in the market.

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  • ISABELA CORRÊA E CASTRO
  • Estudo teórico de um sistema de ar condicionado central acoplado à usina solar de coletores parabólicos do CEFET-MG

  • Orientador : FREDERICO ROMAGNOLI SILVEIRA LIMA
  • MEMBROS DA BANCA :
  • ANTÔNIO GABRIEL SOUZA ALMEIDA
  • FREDERICO ROMAGNOLI SILVEIRA LIMA
  • PAULO EDUARDO LOPES BARBIERI
  • Data: 09/09/2022
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  • Diante da crescente demanda energética mundial, torna-se cada vez mais relevante a busca pela substituição de fontes de energia não renováveis pelas renováveis. Entre os setores consumidores de uma economia, o das edificações representa consumo significativo. Embora seja crescente o número de edificações que possuem sistemas de energia solar, ainda existem poucas aplicações diretas para alimentar os sistemas de ar condicionado a partir de energia solar. Soma-se a esse contexto, o fato de que os sistemas de ar condicionado representam a maior parcela de consumo das edificações em geral. Torna-se, assim, relevante o desenvolvimento de estudos relacionados à utilização de energias renováveis em sistemas de ar condicionado. Este trabalho teve como objetivo realizar um estudo teórico da usina solar do CEFET-MG, para suprimento total ou parcial de energia térmica para o sistema de ar condicionado com chiller de absorção a ser proposto para o prédio 20, visando a diminuir os custos operacionais com energia elétrica e operar o sistema de maneira mais sustentável. O sistema de climatização estudado é um sistema de ar condicionado central com um chiller de absorção e será utilizado para conforto térmico nas salas de aula do prédio institucional, com perfil de utilização significativo em termos de consumo energético. Verificou-se a viabilidade de substituição ou redução de energia elétrica da concessionária pela energia fornecida pela usina solar instalada no campus Nova Gameleira. Foi utilizado o Software TRNSYS 16 para modelagem de coletores, simulando a usina solar, desenvolvida em parceria com a Companhia Energética de Minas Gerais – CEMIG, por meio de um projeto de pesquisa e desenvolvimento. Além da simulação da usina solar alimentando o sistema de climatização do prédio institucional, foram realizadas análises de viabilidade econômica mais abrangente, levando-se em conta custos, como de instalação, que auxiliaram na conclusão sobre a vantagem de se utilizar o sistema proposto. Os resultados mostraram que a temperatura da água da usina atende ao requerido pelos modelos comerciais de chiller de absorção (em média 70°C), dando a este trabalho uma relevância e potencial de contribuição acadêmcia e prática.


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  • In face of a growing world energy demand, the search for a replacement of non-renewable energy sources with renewable ones becomes increasingly relevant. Among the consuming sectors of an economy, the buildings sector represents significant consumption. Although the number of buildings that have solar energy systems is increasing, there are still few direct applications to power air conditioning systems using solar energy. In addition, there is the fact that air conditioning systems represent the largest share of consumption in buildings in general. Thus, the development of research related to the use of renewable energies in air conditioning systems becomes relevant. This work aims to carry out a theoretical study of the CEFET-MG solar plant, for total or partial supply of thermal energy to the air conditioning system with an absorption chiller direct-fired type for building 20, in order to reduce operating costs with electrical energy and to operate the system more sustainably. The air conditioning system studied is a central air conditioning system and it will be used for thermal comfort in the classrooms of the institutional building, which has a significant usage profile in terms of energy consumption. We intend to verify the feasibility of replacing or reducing the concessionaire's electricity with the energy supplied by the solar plant installed on the Nova Gameleira campus. The software TRNSYS 16 will be used for modeling collectors, simulating the solar plant, developed in partnership with Companhia Energética de Minas Gerais – CEMIG, through a research and development project. In addition to the simulation of the solar plant feeding the air conditioning system of the institutional building, more comprehensive economic feasibility analyses will be carried out, taking into account costs, such as installation, which will help to conclude on the advantage of using the proposed system.

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  • MILTON TELES NETO
  • Análise das propriedades ópticas de revestimentos Ni/NiO com aplicações em tubos receptores de concentradores solares

  • Orientador : WAGNER SADE
  • MEMBROS DA BANCA :
  • WAGNER SADE
  • FREDERICO ROMAGNOLI SILVEIRA LIMA
  • LUÍS ANTÔNIO BORTOLAIA
  • Data: 09/12/2022
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  • Este trabalho teve como objetivo produzir e caracterizar superfícies seletivas de Ni/NiO tendo aço inoxidável como substrato. Uma eletrodeposição foi realizada em cinco intervalos de tempo diferentes: 30s, 60s, 90s, 120s, 150s. As amostras foram levadas ao forno de mufla, o tempo de realização do tratamento térmico foi fixado em 0,5 horas e a temperatura em 450°C. A partir da microscopia óptica foi possível perceber que as amostras que passaram por uma eletrodeposição por maior tempo apresentaram uma maior quantidade NiO. Nas análises feitas em MEV foi possível notar que o aumento do tempo no processo de deposição eletrolítica possibilitou a formação de um filme fino mais homogêneo. A menor espessura é vista na amostra 1A com (1,43 ± 0,043) μm, enquanto a maior foi expressa pela peça 5B, (3,60 ± 0,11) μm. Os valores de rugosidade são inversamente proporcionais ao tempo da eletrodeposição. O teste de dureza mostrou que as condições de trabalho 4A, 4B, 5A e 5B apresentaram a maior dureza. As amostras 4A e 4B apresentaram o maior fator de seletividade, com valores de 6,92 e 6,61. Por outro lado, as peças 1A e 1B apresentaram um fator de 4,50 e 4,56, respectivamente.


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  • This work aimed to produce and characterize selective Ni/NiO surfaces using stainless steel as substrate. An electrodeposition was performed at five different time intervals: 30s, 60s, 90s, 120s, 150s. The samples were taken to the muffle furnace, the time for performing the heat treatment was set at 0.5 hours and the temperature at 450°C. From the optical microscopy, it was possible to perceive that the samples that underwent an electrodeposition for a longer time presented a greater amount of NiO. In the analyzes carried out in SEM, it was possible to notice that the increase in time in the electrolytic deposition process allowed the formation of a more homogeneous thin film. The smallest thickness is seen in sample 1A with (1.43 ± 0.043) μm, while the largest was expressed by part 5B, (3.60 ± 0.11) μm. The roughness values are inversely proportional to the electrodeposition time. The hardness test showed that working conditions 4A, 4B, 5A and 5B presented the highest hardness. Samples 4A and 4B showed the highest selectivity factor, with values of 6.92 and 6.61. On the other hand, parts 1A and 1B presented a factor of 4.50 and 4.56, respectively.

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