Modelagem computacional de dados magnetotelúricos marinhos 2-D

O presente trabalho tem como objetivo investigar o espalhamento das ondas planas causados pela variação lateral das propriedades físicas das rochas. Essa é uma das questões mais importante para o sucesso da exploração geofísica. O método geofísico usado nesta dissertação foi método magnetotelúrico (MT) e método Magnetotelúrico marinho (mMT). Umas das ferramentas utilizadas foram o método dos elementos finitos, este método é notável pela flexibilidade em resolver numericamente as equações diferenciais para campos eletromagnéticos secundários, gerados por estruturas geológicas com geometrias complexas, sendo utilizado para obter a solução numérica do espalhamento do campo eletromagnético da onda plana por um dique vertical (modelos bidimensionais). Os algoritmos desenvolvidos foram aplicados em diversos modelos de dique vertical, com diferentes parâmetros geoelétricos.

Modelagem de perfis de indução no domínio do tempo por diferenças finitas

Apresentamos aqui uma metodologia alternativa para modelagem de ferramentas de indução diretamente no domínio do tempo. Este trabalho consiste na solução da equação de difusão do campo eletromagnético através do método de diferenças finitas. O nosso modelo consiste de um meio estratificado horizontalmente, através do qual simulamos um deslocamento da ferramenta na direção perpendicular às interfaces. A fonte consiste de uma bobina excitada por uma função degrau de corrente e o registro do campo induzido no meio é feito através de uma bobina receptora localizada acima da bobina transmissora. Na solução da equação de difusão determinamos o campo primário e o campo secundário separadamente. O campo primário é obtido analiticamente e o campo secundário é determinado utilizando-se o método de Direção Alternada Implícita, resultando num sistema tri-diagonal que é resolvido através do método recursivo proposto por Claerbout. Finalmente, determina-se o valor máximo do campo elétrico secundário em cada posição da ferramenta ao longo da formação, obtendo-se assim uma perfilagem no domínio do tempo. Os resultados obtidos mostram que este método é bastante eficiente na determinação do contato entre camadas, inclusive para camadas de pequena espessura.

Modelamento de perfis de indução

Neste trabalho foi implementado um algoritmo que permite o modelamento das respostas das sondas de indução (2C40-6FF40-ILD) em meios estratificados. O algoritmo é baseado na solução exata do problema de Green para a obtenção do campo eletromagnético em meios estratificados com a fonte no interior dos estratos. O código computacional desenvolvido neste trabalho para meios horizontalmente estratificados tem o objetivo de auxiliar o desenvolvimento de códigos mais avançados, uma vez que é difícil o acesso para a pesquisa dos códigos citados na literatura. Os códigos disponíveis são comerciais, mas estes têm o objetivo único de produção, além de serem, bastante dispendiosos. O código também foi utilizado para a obtenção da resposta da sonda ILD em reservatórios do tipo laminado, onde a sonda tem baixa resolução. E verificamos, a exemplo de outros autores, que a condutividade obtida pela sonda pode ser expressa pela soma das condutividades dos constituintes litológicos do reservatório ponderada pelos seus percentuais em volume. Esta relação foi definida para reservatórios ainda não analisados na literatura, tipo arenito moderadamente silicificado/arenito/folhelho, onde a lâmina de interesse tem resistividade superior a resistividade de uma das lâminas, e inferior a resistividade da outra. Foi analisado também reservatórios tipo arenito moderadamente silicificado/arenito, onde a lâmina de interesse tem a menor resistividade. Com esta relação pode-se obter para estes reservatórios laminados estimativas mais precisas de Rt e consequentemente determinar as saturações água/óleo e produtibilidade, também de forma mais precisa.

Aspectos Clássicos da Eletrodinâmica de Podolsky

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

O risco ambiental representado por campos eletromagnéticos em Presidente Prudente (SP)

Currently the mobile services represent an essential tool in daily life of the population. However, while offering greater convenience to its users, there is growing concern about the harmful effects to human health, derived from daily exposure of the public to electromagnetic fields from radio base stations (RBS), since even today, there is no study proving that longterm exposure to low-level fields are not harmful to health. In Presidente Prudente has not been a study reporting values of measurements of electromagnetic fields from base stations installed in the city. Based on these data, this study aimed to assess the levels of electromagnetic exposure in the city of Presidente Prudente regarding recommended by international bodies, as well as propose measures that can reduce public exposure to electromagnetic fields. For measuring values of electromagnetic fields, we used appliance Electromagnetic Field Meter Portable Digital - DRE-050, the Instrutherm, following the methodology suggested and adapted from the Adilza Condessa Dode’study. In total, 49 points were mapped corresponding to the areas at risk of exposure to electromagnetic fields generated by the substations of power grid, transmission towers and telecommunication towers located in the city of Presidente Prudente (SP)

Correntes de Foucault: Aspectos Básicos.

Este artigo foi escrito para mostrar aos alunos de graduação em Física e Engenharia como estimar as correntes de Foucault. Inicialmente fazemos uma breve análise das condições de contorno entre dois meios com diferentes parâmetros ε, μ e σ, que devem ser obedecidas tanto por campos eletromagnéticos estáticos quanto dependentes do tempo. Em seguida, usando as equações de Maxwell calculamos as “correntes de Foucault”, ou “eddy currents”, que surgem em um condutor plano metálico (paramagnético ou diamagnético) quando sobre ele é aplicado um campo magnético B(t) variável no tempo, gerado por um solenoide longo de seção reta circular.

Algebraic derivative estimation applied to nonlinear control of magnetic levitation.

The subject of this thesis is the real-time implementation of algebraic derivative estimators as observers in nonlinear control of magnetic levitation systems. These estimators are based on operational calculus and implemented as FIR filters, resulting on a feasible real-time implementation. The algebraic method provide a fast, non-asymptotic state estimation. For the magnetic levitation systems, the algebraic estimators may replace the standard asymptotic observers assuring very good performance and robustness. To validate the estimators as observers in closed-loop control, several nonlinear controllers are proposed and implemented in a experimental magnetic levitation prototype. The results show an excellent performance of the proposed control laws together with the algebraic estimators.

Determinação da condutividade do solo para agricultura: uma metodologia utilizando propagação de ondas AM

Agriculture is an essential activity to the human development, the tendency is that their need to increase according to the increase in world population. It is very important to take the maximum performance that is possible of each land without degrading it, a frequently monitoring is essential for the best performance. The purpose of this work is, nondestructively, to monitor the surface electrical conductivity of the soil in a demarcated area, as on a plantation, using low frequency radio waves. The conductivity is directly linked to the amount of water in the area and nutrients, therefore a periodic or even permanent monitoring increases significantly the efficient of the use of the soil. They will be used long-wave radio transmission or medium whose main characteristic to spread over the surface of the earth. It is possible to choose an AM radio with location, frequency and power of the transmission known or generate the signal. The studied method computes the conductivity of the ground in a straight line between two measured points, so it can be used in smaller or larger size fields. Measurements were carried out using an electromagnetic field strength analyzer. The data obtained in the measurements are processed by a numerical calculation program, in our case Matlab. It is concluded that the recommendations of the ITU (International Telecommunication Union) on the conductivity of soil in Brazil is far from reality, on some routes the recommendations indicate the use of the electrical conductivity of the soil 1 mS/m, while the measurements was found 19 mS/m. With the method described a precision farmer, once initial research for about a year, can monitor the humidity and salinity of the land, with the ability to predict the area and the most suitable time for irrigation and fertilization, making management more efficient and less expensive, while optimizing water use, natural resource increasingly precious.

Railgun

Com a presente evolução das railguns na Marinha dos Estados Unidos da América e possível instalação em seus navios num futuro muito próximo, outras marinhas se seguirão. Creio que será do interesse da Marinha Portuguesa acompanhar esta evolução tecnológica, considerando as vantagens que advém da adoção deste tipo de armamento. Neste documento são abordados os princípios básicos subjacentes ao funcionamento da railgun, com principal foco nas questões eletrodinâmicas. Pretende-se adquirir familiaridade com este novo tipo de armamento através do estudo crítico dos seus princípios de funcionamento. O princípio básico de funcionamento de uma railgun, à primeira vista, parece bastante simples, à luz da aplicação imediata da expressão da força de Lorentz sobre um condutor percorrido por corrente elétrica. No entanto, tudo se torna mais complicado no caso de uma variação rápida dos parâmetros envolvidos (regime transitório), que exige uma análise mais aprofundada do comportamento da corrente, campos elétrico e magnético, e todos os materiais envolvidos neste sistema. Este trabalho envolveu ainda a construção de duas railguns, uma primeira de dimensões mais pequenas para ganhar familiaridade com o sistema, e uma última de dimensões de laboratório na qual foram feitos vários disparos para testar diferentes tipos de material e dimensões de projétil. Em suma, é demonstrado neste documento uma análise, no domínio do tempo, da distribuição espacial do campo eletromagnético, corrente elétrica e consequente fluxo de energia, complementados por uma parte experimental.

Modelo matemático de um agitador eletromagnético

O objetivo deste trabalho é estudar os efeitos eletromagnéticos e fluido-dinâmicos induzidos no aço, decorrentes do uso de um agitador eletromagnético. Para tal, foi proposta a construção de um modelo numérico que resolva, de forma acoplada, os problemas de eletromagnetismo e fluido-dinâmica. O modelo numérico do problema eletromagnético, em elementos finitos, foi construído utilizando-se o software Opera-3d/Elektra da Vector Fields. O mesmo foi validado com medidas experimentais de densidade de fluxo magnético feitas na usina. O escoamento decorrente da agitação eletromagnética foi resolvido fazendo-se o acoplamento das forças de Lorentz com as equações de Navier-Stokes. Essas últimas foram resolvidas pelo método de volumes finitos, usando-se o software CFX-4 da AEA Technology. O modelo eletromagnético mostrou que existe um torque máximo dependente da freqüência do campo magnético. Também foi observado que a força magnética aumenta em quatro vezes seu valor, quando a corrente é duplicada. O perfil de escoamento produzido no molde, sob agitação eletromagnética, indica, que as situações de lingotamento testadas, não propiciam o arraste da escória. A velocidade crítica de arraste, determinada via modelo físico, não foi atingida para nenhum caso testado. O modelo fluido-dinâmico e térmico apresentou um aumento do fluxo de calor cedido pelo fluido para a casca solidificada com o uso do agitador eletromagnético. Como conseqüência, observou-se uma queda na temperatura do banho. Também foi observado, que o uso do agitador propicia a remoção de inclusões das camadas mais externas do tarugo. Ao mesmo tempo, notou-se que o uso do agitador aumenta o índice de remoção de inclusões para as duas seções de molde analisadas.

Sistema de sensoriamento eletromagnético utilizado para detecção da contaminação do óleo isolante do motor no método de elevação artificial do tipo bombeio centrífugo submerso

In the artificial lift method by Electrical Submersible Pump (ESP), the energy is transmitted for the well´s deep through a flat electric handle, where it is converted into mechanical energy through an engine of sub-surface, which is connected to a centrifugal pump. This transmits energy to the fluid under the pressure form, bringing it to the surface In this method the subsurface equipment is basically divided into: pump, seal and motor. The main function of the seal is the protect the motor, avoiding the motor´s oil be contaminated by oil production and the consequent burning of it. Over time, the seal will be wearing and initiates a contamination of motor oil, causing it to lose its insulating characteristics. This work presents a design of a magnetic sensor capable of detecting contamination of insulating oil used in the artificial lift method of oil-type Electrical Submersible Pump (ESP). The objective of this sensor is to generate alarm signal just the moment when the contamination in the isolated oil is present, enabling the implementation of a predictive maintenance. The prototype was designed to work in harsh conditions to reach a depth of 2000m and temperatures up to 150°C. It was used a simulator software to defined the mechanical and electromagnetic variables. Results of field experiments were performed to validate the prototype. The final results performed in an ESP system with a 62HP motor showed a good reliability and fast response of the prototype.

Aplicação do método eletromagnético indutivo (EM) no monitoramento de contaminantes em subsuperfície

O uso combinado de poços de amostragem e técnicas geofísicas constitui a maneira mais adequada para identificação e o monitoramento de áreas contaminadas. Este procedimento permite a locação de poços de amostragem e de monitoramento em pontos estratégicos, otimizando resultados e minimizando gastos. O método geofísico Eletromagnético Indutivo (EM) apresenta amplas possibilidades de aplicação em estudos ambientais devido à facilidade na aquisição de dados, versatilidade do equipamento em campo e a possibilidade de varredura de grandes áreas num curto espaço de tempo. Este trabalho realiza uma análise comparativa de dados em obtidos no ano de 1992 e em 2003. O local estudado é uma área industrial que apresenta contaminação do solo e água subterrânea por Benzeno, Tolueno, Xileno, 1,2 dicloroetano, Sódio e Cloreto, produto da infiltração de efluentes químicos diretamente do solo. Os resultados indicam uma acentuada atenuação da pluma contaminante, com provável redução no grau de contaminação. Os compostos de fase leve (LNAPLs) apresentaram maior tendência de migração horizontal, concomitante ao movimento da água subterrânea. Os compostos de fase densa (DNAPLs) apresentaram uma tendência mais acentuada de migração no sentido vertical, possivelmente devido à ausência de superfícies impermeáveis. Os compostos inorgânicos acompanharam o fluxo dos compostos de fase líquida não aquosa (NAPLs), o que por sua vez permitiu a caracterização da pluma de contaminação como um corpo condutivo em relação às áreas adjacentes.

Oscilador eletromagnético caótico

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

O operador espalhamento para férmions num campo externo em Thermofield Dynamics

Pós-graduação em Física - IFT

Modelagem 2,5D dos campos usados no Método Eletromagnético a Multi-Frequência - EMMF

Esta tese mostra a modelagem 2,5D de dados sintéticos do Método Eletromagnético a Multi-frequência (EMMF). O trabalho é apresentado em duas partes: a primeira apresenta os detalhes dos métodos usados nos cálculos dos campos gerados por uma bobina horizontal de corrente colocada sobre a superfície de modelos bidimensionais; e a segunda, usa os resultados obtidos para simular os dados medidos no método EMMF, que são as partes real e imaginária da componente radial do campo magnético gerado pela bobina. Nesta segunda parte, observamos o comportamento do campo calculado em diversos modelos, incluindo variações nas propriedades físicas e na geometria dos mesmos, com o intuito de verificar a sensibilidade do campo observado com relação às estruturas presentes em uma bacia sedimentar. Com esta modelagem, podemos observar as características dos dados e como as duas partes, real e imaginária, contribuem com informações distintas e complementares. Os resultados mostram que os dados da componente radial do campo magnético apresentam muito boa resolução lateral, mesmo estando a fonte fixa em uma única posição. A capacidade desses dados em distinguir e resolver estruturas alvo será fundamental para o trabalho futuro de inversão, bem como para a construção de seções de resistividade aparente.