Uso do GPR na geração de modelos estáticos 3D para o planejamento de lavra de minerais pesados depositados em dunas eólicas

This project was developed as a partnership between the Laboratory of Stratigraphical Analyses of the Geology Department of UFRN and the company Millennium Inorganic Chemicals Mineração Ltda. This company is located in the north end of the paraiban coast, in the municipal district of Mataraca. Millennium has as main prospected product, heavy minerals as ilmenita, rutilo and zircon presents in the sands of the dunes. These dunes are predominantly inactive, and overlap the superior portion of Barreiras Formation rocks. The mining happens with the use of a dredge that is emerged at an artificial lake on the dunes. This dredge removes sand dunes of the bottom lake (after it disassembles of the lake borders with water jets) and directs for the concentration plant, through piping where the minerals are then separate. The present work consisted in the acquisition external geometries of the dunes, where in the end a 3D Static Model could be set up of these sedimentary deposits with emphasis in the behavior of the structural top of Barreiras Formation rocks (inferior limit of the deposit). The knowledge of this surface is important in the phase of the plowing planning for the company, because a calculation mistake can do with that the dredge works too close of this limit, taking the risk that fragments can cause obstruction in the dredge generating a financial damage so much in the equipment repair as for the stopped days production. During the field stages (accomplished in 2006 and 2007) topographical techniques risings were used with Total Station and Geodesic GPS as well as shallow geophysical acquisitions with GPR (Ground Penetrating Radar). It was acquired almost 10,4km of topography and 10km of profiles GPR. The Geodesic GPS was used for the data geopositioning and topographical rising of a traverse line with 630m of extension in the stage of 2007. The GPR was shown a reliable method, ecologically clean, fast acquisition and with a low cost in relation to traditional methods as surveys. The main advantage of this equipment is obtain a continuous information to superior surface Barreiras Formation rocks. The static models 3D were elaborated starting from the obtained data being used two specific softwares for visualization 3D: GoCAD 2.0.8 and Datamine. The visualization 3D allows a better understanding of the Barreiras surface behavior as well as it makes possible the execution of several types of measurements, favoring like calculations and allowing that procedures used for mineral extraction is used with larger safety

Proposta metodológica para o imageamento digital e modelagem virtual 3d de um bloco de rochas travertinas

In this paper we present the methodological procedures involved in the digital imaging in mesoscale of a block of travertines rock of quaternary age, originating from the city of Acquasanta, located in the Apennines, Italy. This rocky block, called T-Block, was stored in the courtyard of the Laboratório Experimental Petróleo "Kelsen Valente" (LabPetro), of Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), so that from it were performed Scientific studies, mainly for research groups universities and research centers working in brazilian areas of reservoir characterization and 3D digital imaging. The purpose of this work is the development of a Model Solid Digital, from the use of non-invasive techniques of digital 3D imaging of internal and external surfaces of the T-Block. For the imaging of the external surfaces technology has been used LIDAR (Light Detection and Range) and the imaging surface Interior was done using Ground Penetrating Radar (GPR), moreover, profiles were obtained with a Gamma Ray Gamae-spectômetro laptop. The goal of 3D digital imaging involved the identification and parameterization of surface geological and sedimentary facies that could represent heterogeneities depositional mesoscale, based on study of a block rocky with dimensions of approximately 1.60 m x 1.60 m x 2.70 m. The data acquired by means of terrestrial laser scanner made available georeferenced spatial information of the surface of the block (X, Y, Z), and varying the intensity values of the return laser beam and high resolution RGB data (3 mm x 3 mm), total points acquired 28,505,106. This information was used as an aid in the interpretation of radargrams and are ready to be displayed in rooms virtual reality. With the GPR was obtained 15 profiles of 2.3 m and 2 3D grids, each with 24 sections horizontal of 1.3 and 14 m vertical sections of 2.3 m, both the Antenna 900 MHz to about 2600 MHz antenna. Finally, the use of GPR associated with Laser Scanner enabled the identification and 3D mapping of 3 different radarfácies which were correlated with three sedimentary facies as had been defined at the outset. The 6 profiles showed gamma a low amplitude variation in the values of radioactivity. This is likely due to the fact of the sedimentary layers profiled have the same mineralogical composition, being composed by carbonate sediments, with no clay in siliciclastic pellitic layers or other mineral carrier elements radioactive

New class of spin projection operators for 3D models

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Structural refinement, optical and microwave dielectric properties of BaZrO3

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Development of a micro heat exchanger made with ceramic multi-layers (LTCC) and its setup to gas flow measurements

A green ceramic tape micro heat exchanger was developed using LTCC technology. The device was designed by using a CAD software and 2D and 3D simulations using a CFD package (COMSOL Multiphysics) to evaluate the fluid behavior in the microchannels. The micro heat exchanger is composed of five thermal exchange plates in cross flow arrangement and two connecting plates; heat exchanger dimensions are 26 × 26 × 6 mm3. Preliminary tests were carried out to characterize the device both in atmospheric pressure and in vacuum. The same techniques used in vacuum technology were applied to check the rotameters and to prevent device leakages. Thermal performance of the micro heat exchanger was experimentally tested. © 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Time reconstruction and performance of the CMS electromagnetic calorimeter

The resolution and the linearity of time measurements made with the CMS electromagnetic calorimeter are studied with samples of data from test beam electrons, cosmic rays, and beam-produced muons. The resulting time resolution measured by lead tungstate crystals is better than 100 ps for energy deposits larger than 10 GeV. Crystal-to-crystal synchronization with a precision of 500 ps is performed using muons produced with the first LHC beams in 2008. © 2010 IOP Publishing Ltd and SISSA.

Chlorophyll a spatial inference using artificial neural network from multispectral images and in situ measurements

Considering the importance of monitoring the water quality parameters, remote sensing is a practicable alternative to limnological variables detection, which interacts with electromagnetic radiation, called optically active components (OAC). Among these, the phytoplankton pigment chlorophyll a is the most representative pigment of photosynthetic activity in all classes of algae. In this sense, this work aims to develop a method of spatial inference of chlorophyll a concentration using Artificial Neural Networks (ANN). To achieve this purpose, a multispectral image and fluorometric measurements were used as input data. The multispectral image was processed and the net training and validation dataset were carefully chosen. From this, the neural net architecture and its parameters were defined to model the variable of interest. In the end of training phase, the trained network was applied to the image and a qualitative analysis was done. Thus, it was noticed that the integration of fluorometric and multispectral data provided good results in the chlorophyll a inference, when combined in a structure of artificial neural networks.

Estudo in vitro para avaliação e validação de medidas lineares na tomografia computadorizada 3D cone beam comparadas às medidas do crânio in situ

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Desenvolvimento de Interface gráfica como suporte para soluções numéricas das equações de Maxwell em coordenadas gerais – 3D

Neste trabalho, é implementada uma interface gráfica de usuários (GUI) usando a ferramenta Qt da Nokia (versão 3.0). A interface visa simplificar a criação de cenários para a realização de simulações paralelas usando a técnica numérica Local Nonorthogonal Finite Difference Time-Domain (LN-FDTD), aplicada para solucionar as equações de Maxwell. O simulador foi desenvolvido usando a linguagem de programação C e paralelizado utilizando threads. Para isto, a biblioteca pthread foi empregada. A visualização 3D do cenário a ser simulado (e da malha) é realizada por um programa especialmente desenvolvido que utiliza a biblioteca OpenGL. Para melhorar o desenvolvimento e alcançar os objetivos do projeto computacional, foram utilizados conceitos da Engenharia de Software, tais como o modelo de processo de software por prototipagem. Ao privar o usuário de interagir diretamente com o código-fonte da simulação, a probabilidade de ocorrência de erros humanos durante o processo de construção de cenários é minimizada. Para demonstrar o funcionamento da ferramenta desenvolvida, foi realizado um estudo relativo ao efeito de flechas em linhas de baixa tensão nas tensões transitórias induzidas nas mesmas por descargas atmosféricas. As tensões induzidas nas tomadas da edificação também são estudadas.

Desenvolvimento de um algoritmo computacional MoM 3D aplicado em nanoplasmônica

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um algoritmo computacional para análise do espalhamento eletromagnético de nanoestruturas plasmônicas isoladas. O Método dos Momentos tridimensional (MoM-3D) foi utilizado para resolver numericamente a equação integral do campo elétrico, e o modelo de Lorentz-Drude foi usado para representar a permissividade complexa das nanoestruturas metálicas. Baseado nesta modelagem matemática, um algoritmo computacional escrito em linguagem C foi desenvolvido. Como exemplo de aplicação e validação do código, dois problemas clássicos de espalhamento eletromagnético de nanopartículas metálicas foram analisados: nanoesfera e nanobarra, onde foram calculadas a resposta espectral e a distribuição do campo próximo. Os resultados obtidos foram comparados com resultados calculados por outros modelos e observou-se uma boa concordância e convergência entre eles.

Modelagem numérica de dados MCSEM 3D usando computação paralela

Desenvolvemos a modelagem numérica de dados sintéticos Marine Controlled Source Electromagnetic (MCSEM) usada na exploração de hidrocarbonetos para simples modelos tridimensionais usando computação paralela. Os modelos são constituidos de duas camadas estrati cadas: o mar e o sedimentos encaixantes de um delgado reservatório tridimensional, sobrepostas pelo semi-espaço correspondente ao ar. Neste Trabalho apresentamos uma abordagem tridimensional da técnica dos elementos nitos aplicada ao método MCSEM, usando a formulação da decomposição primária e secundária dos potenciais acoplados magnético e elétrico. Num pós-processamento, os campos eletromagnéticos são calculados a partir dos potenciais espalhados via diferenciação numérica. Exploramos o paralelismo dos dados MCSEM 3D em um levantamento multitransmissor, em que para cada posição do transmissor temos o mesmo processo de cálculos com dados diferentes. Para isso, usamos a biblioteca Message Passing Interface (MPI) e o modelo servidor cliente, onde o processador administrador envia os dados de entradas para os processadores clientes computar a modelagem. Os dados de entrada são formados pelos parâmetros da malha de elementos nitos, dos transmissores e do modelo geoelétrico do reservatório. Esse possui geometria prismática que representa lentes de reservatórios de hidrocarbonetos em águas profundas. Observamos que quando a largura e o comprimento horizontais desses reservatório têm a mesma ordem de grandeza, as resposta in-line são muito semelhantes e conseqüentemente o efeito tridimensional não é detectado. Por sua vez, quando a diferença nos tamanhos da largura e do comprimento do reservatório é signi cativa o efeito 3D é facilmente detectado em medidas in-line na maior dimensão horizontal do reservatório. Para medidas na menor dimensão esse efeito não é detectável, pois, nesse caso o modelo 3D se aproxima de um modelo bidimensional. O paralelismo dos dados é de rápida implementação e processamento. O tempo de execução para a modelagem multitransmissor em ambiente paralelo é equivalente ao tempo de processamento da modelagem para um único transmissor em uma máquina seqüêncial, com o acréscimo do tempo de latência na transmissão de dados entre os nós do cluster, o que justi ca o uso desta metodologia na modelagem e interpretação de dados MCSEM. Devido a reduzida memória (2 Gbytes) em cada processador do cluster do departamento de geofísica da UFPA, apenas modelos muito simples foram executados.

Modelagens direta e inversa de dados mCSEM 3D

Marine Controlled Source Electromagnetic - mCSEM é um método geofísico eletromagnético que nos últimos dez anos vem sendo usado na prospecção de hidrocarbonetos com bastante êxito. Este método consiste em um dipolo elétrico horizontal (DEH) localizado um pouco acima do assoalho marinho, operando em baixa frequência (0,1-1,0 Hz) e receptores regularmente distribuídos no fundo do mar que captam os campos eletromagnéticos provenientes da difusão de energia gerada pelo dipolo transmissor. Neste trabalho vamos apresentar o problema direto do método mCSEM 3D, propondo soluções numéricas, através do método dos elementos finitos tridimensionais, para modelos geoelétricos mCSEM 3D. Para fins de análise de coerência, os resultados obtidos são comparados com soluções disponíveis na literatura. Em seguida, apresentaremos a inversão de um de seus modelos segundo uma proposta de metodologia de inversão juntamente com a proposta de solução direta para o mCSEM 3D, acima mencionada, realizando assim a inversão de um modelo geoelétrico do mCSEM 3D para duas frequências.

Development of computational 3D MoM algorithm for nanoplasmonics

In this paper, we present an algorithm for full-wave electromagnetic analysis of nanoplasmonic structures. We use the three-dimensional Method of Moments to solve the electric field integral equation. The computational algorithm is developed in the language C. As examples of application of the code, the problems of scattering from a nanosphere and a rectangular nanorod are analyzed. The calculated characteristics are the near field distribution and the spectral response of these nanoparticles. The convergence of the method for different discretization sizes is also discussed.

Desenvolvimento de um sistema moving cameras para reconstrução 3D de movimentos submersos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Novel technique for locating an intruder in 3D environments by using a cooperative system of multistatic radars

The aim of this work is to present a new methodology, based on vector and geometrical techniques, for determining the position of an intruder in a residence (3D problem). Initially, modifications in the electromagnetic responses of the environment, caused by movements of the trespasser, are detected. It is worth mentioning that slight movements are detected by high frequency components of the used pulse. The differences between the signals (before and after any movement) are used to define a sphere and ellipsoids, which are used for estimating the position of the invader. In this work, multiple radars are used in a cooperative manner. The multiple estimates obtained are used to determine a mean position and its standard deviation, introducing the concept of sphere of estimates. The electromagnetic simulations were performed by using the FDTD method. Results were obtained for single and double floor residences.