Proteção passiva de estruturas e sistemas elétricos contra incêndio aplicada a uma unidade de refino de petróleo

Nesta dissertação visa-se estudar e propor alternativas de solução para a proteção de estruturas e sistemas elétricos contra fogo numa unidade de craqueamento catalítico de uma refinaria de petróleo, por meio de proteção passiva. A proteção passiva tem por finalidade garantir a integridade das estruturas sujeitas a incêndio, durante um determinado período de tempo, para possibilitar, no caso da refinaria, a realização de procedimentos de parada da unidade de forma segura e controlar o incêndio a fim de diminuir a possibilidade de propagação do fogo para outras áreas. Com base em técnicas de análise de riscos fez-se a identificação de zonas potencialmente sujeitas a cenários de acidente envolvendo jato de fogo e/ou incêndio em poça. A delimitação das áreas onde haveria necessidade de proteção passiva foi realizada com base em modelos para jatos de fogo e incêndio em poça já estabelecidos na literatura. O dimensionamento da proteção passiva de estruturas e sistemas elétricos com o uso de diversos materiais usados comercialmente para este fim foi estimado com base em equações empíricas desenvolvidas por Jeanes, 1980, Stanzak, 1973 e PABCO, 1984, e, para alguns casos particulares foi feita uma verificação por solução numérica da equação da condução do calor em meio sólido.Assim, foram determinados quais os materiais mais adequados em cada caso de aplicação e qual a espessura em que deve ser aplicado para que a temperatura no elemento estrutural ou no sistema elétrico não atinja a sua determinada temperatura crítica em um período de tempo pré-determinado. Para os casos de elementos estruturais como colunas de sustentação da unidade de seção cilíndrica, o principal material para proteção passiva é a argamassa projetada e para perfil I, é o emprego de placas de gesso. Já para o caso de sistemas elétricos, podem ser utilizadas tanto tintas intumescentes quanto as mantas reforçadas com fibras minerais, esta escolha depende da geometria do sistema em que será empregado. Da comparação entre estes dois métodos pode-se concluir que o dimensionamento da proteção passiva fazendo o uso das correlações empíricas é menos conservativo que para o caso do uso da equação da difusão do calor resolvida por método numérico. Porém, os resultados diferem dentro de um limite considerado aceitável (em torno de 15%) levando-se em consideração os erros embutidos em cada método de cálculo. É importante mencionar que as correlações empíricas são de mais simples aplicação por possuir apenas operações matemáticas básicas. Usando as correlações empíricas para os perfis cilíndricos de aço (diâmetro de 0,1524 m e espessura de parede de 0,0254 m), a espessura de revestimento estimada com o uso das correlações empíricas necessária para garantir que a temperatura na interface entre os dois materiais não atinja 550°C em duas horas seria de 13,5 mm para argamassa projetada, 19,7 mm para vermiculita com silicato de sódio e 34,5 mm para recobrimento com concreto com proteção do tipo contorno. Fazendo o mesmo cálculo pelo método numérico proposto, os resultados foram de 15,53 mm para argamassa projetada, 22,06 mm para vermiculita com silicato de sódio e 38,98 mm para recobrimento com concreto com proteção do tipo contorno. Fazendo o mesmo cálculo pelo método numérico proposto, os resultados foram de 15,53 mm para argamassa projetada, 22,06 mm para vermiculita com silicato de sódio e 38,98 mm para recobrimento com concreto com proteção do tipo contorno. Cabe ressaltar que com a realização desta dissertação busca-se uma integração entre o mestrado acadêmico e o meio empresarial com o desenvolvimento de trabalhos de natureza acadêmica que tenham aplicação direta na prática. Espera-se assim permitir que Universidade dê retorno à sociedade que a mantém e propiciar que setores da sociedade possam usufruir da capacidade disponível na academia.

Desenvolvimento da técnica para determinação dos parâmetros térmicos de contorno aplicados ao projeto de peças forjadas

O presente trabalho descreve os resultados da pesquisa que tem por objetivo a determinação de parâmetros térmicos de um corpo sólido: o valor médio da emissividade total e o coeficiente médio de transferência de calor por convecção. Foi desenvolvido o modelo matemático do processo de resfriamento de um corpo forjado. Foram examinados os métodos da determinação dos parâmetros mencionados, que estão descritos na literatura, e também foram analisadas as possibilidades de aproveitá-los no processo de forjamento. No meio de métodos analisados, o método do Instituto IBF (Institut für Bildsame Formgebung, IBF, RWTH, Aachen, Alemanha), foi considerado o mais apropriado tendo a metodologia deste trabalho seguindo a mesma sistemática. Aproveitando a metodologia do IBF para a determinação dos parâmetros térmicos mencionados e o modelo matemático do resfriamento de um corpo forjado, foi desenvolvida uma nova técnica para determinar o valor médio da emissividade total e o coeficiente médio de transferência de calor por convecção de um corpo sólido. Os materiais analisados foram o aço ABNT 1045 e a liga de alumínio AA 6061. Foram feitas as comparações dos resultados obtidos pela técnica desenvolvida com o método do IBF.

Solução analítica do problema bidimensional transiente de dispersão de poluentes atmosféricos pelo método GITT dupla

Neste trabalho é apresentada uma solução analítica de um problema bidimensional e transiente de dispersão de poluentes atmosféricos. O modelamento utilizado é conhecido na literatura como modelo Kzz para dispersão de poluentes atmosféricos e é representado por uma equação difusivo-advectiva com coeficientes de difusão e advecção variáveis. São utilizados três diferentes coeficientes de difusão nas simulações, bem como as componentes horizontal e vertical do vento são tomadas como variáveis. A solução analítica é gerada através da aplicação da técnica GITT (Generalized Integral Transform Technique) dupla com problema transformado resolvido por Transformada de Laplace e diagonalização de matrizes. Filtros matemáticos são usados para homogenizar as condições de contorno viabilizando o uso da técnica citada. Além disso, o tipo de filtro matemático utilizado permite a sensível diminuição do custo computacional. Resultados numéricos são obtidos e comparados com dados experimentais e outras soluções da literatura.

Análise estática e dinâmica de placas e cascas de materiais compósitos laminados usando elementos finitos hexaédricos de oito nós com integração reduzida

Neste trabalho implementou-se o elemento hexaédrico com um ponto de integração para análise estática e dinâmica de placas e cascas de materiais compósitos laminados com ou sem enrijecedores. O elemento está livre de travamento volumétrico e travamento de cisalhamento, não apresentando modos espúrios. São também incluídos problemas com não-linearidade geométrica A matriz de rigidez e de massa são dadas de forma explícita, reduzindo o tempo computacional, especialmente na análise não-linear. Para evitar o travamento de cisalhamento as componentes de deformações são referidas a um sistema co-rotacional. O travamento volumétrico é também eliminado, já que a parte dilatacional (esférica) da matriz gradiente é avaliada apenas no ponto central do elemento. Para a solução das equações de equilíbrio na análise estática, utilizam-se um método direto baseado na eliminação de Gauss ou um método iterativo de gradientes conjugados com precondicionamento executado através da eliminação incompleta de Choleski. Para a análise dinâmica, as equações de equilíbrio são integradas através do método explícito ou implícito de Taylor-Galerkin ou do método implícito de Newmark. Para análise não-linear utiliza-se o Método Generalizado de Controle dos Deslocamentos. Através de exemplos numéricos demonstra-se a eficiência e o potencial do elemento tridimensional na análise linear e não-linear de placas e cascas de materiais laminados. Os resultados são comparados com trabalhos que utilizam diferentes elementos de placas e cascas.

Solução construtiva com elementos de aço enformados a frio

A atual dissertação consiste numa apreciação global dos vários critérios que integram a aplicação do método construtivo de elementos estruturais de aço enformado a frio, muitas vezes designado por método prescritivo da construção em “aço leve”, “Light Steel Framing” (LSF) ou em alternativa também designado de “Light Gauge Steel Framing” (LGSF) e está especialmente vocacionado para a construção de edifícios de um a três pisos. Este conceito tem origem no facto de se usar chapas de aço de espessura reduzida, respetivamente mais leve, para fabricação dos perfis o que contribui para um menor peso dos elementos estruturais. Será abordado essencialmente o sector dos edifícios de habitação bem como a reabilitação dos mesmos, com recurso à solução em estudo, dado que é um dos setores que detém maior impacte socio-económico e ambiental. O estudo engloba igualmente a descrição e análise dos métodos construtivos, bem como os produtos empregues nesta solução sustentável, definindo desta forma uma resposta ajustada a cada subsistema da construção, desde estrutura, pavimentos, coberturas, fachadas, divisórias, climatização e acústica. Por fim, para obter um retrato da prática na Região Autónoma da Madeira, face a este tipo de construção sustentável, realizou-se uma análise de casos de estudo, nomeadamente no que diz respeito à viabilidade económica desta solução construtiva.

Auditoria de inteligência: um método para o diagnóstico de sistemas de inteligência competitiva e organizacional

CARVALHO, Andréa Vasconcelos ; ESTEBAN NAVARRO, Miguel Ángel. . Auditoria de Inteligência: um método para o diagnóstico de sistemas de inteligência competitiva e organizacional. In: XI ENANCIB - Encontro Nacional de Pesquisa em Ciência da Informação, 2010, Rio de Janeiro. Anais do XI ENANCIB. Rio de Janeiro: ANCIB, 2010.

Efeitos da dieta hipoprotéica na formação e composição de estruturas dentárias. Estudo Experimental em ratos wistar

Protein and caloric malnutrition has been considered one of the most concerned endemic diseases in Brazil and in the world. It has been known that depletion or reduction of proteins as far as meals are concerned can steer irreversible damages upon several organic systems. This study had as aim evaluate the effects the low-protein diet had over the formation and composition of the teeth components. 18 females and 6 males were used for the experiment. 12 from the 18 females had undertaken the low-protein diet (DH) for 03 weeks and the other 6, which remained, and those males had undertaken a controlled diet (DC) for the same period. All animals had the diets during their mating, pregnancy and lactation cycle. As soon as the offsprings had been born, 10 young males and females of each group faced a disease hood analysis to check the teeth germs of their lower fore teeth. The rest of the group had their lactation cycle normally 60 days. Then they were put to death and had their lower fore teeth removed both to be analyzed through a scanning electronic microscopy (SEM) of the structure alterations and to have their calcium checked by an atomic absorption of the phosphorus vanadate-molibdate method and by other minerals EDX method. The animals livers were removed to have their hepatic proteins analyzed as well. The histopatologic study showed that at first day of birth, all animals had their lower fore teeth come out. It was verified that 90% of the animals teeth were in an apposition and calcification period and it was possible to observe the dentin formation from 60% of the 90% already mentioned. Through the SEM method it could be realized that 90% of the animals of the DH group had their lower fore teeth easily broken and no definite shape. In this same group itself, it was also observed long micro fissures 369,66 nm ± 3,45 while the DC group had fissures of 174 nm ± 5,72. Now regarding the calcium and phosphorus concentration, it could be noticed that there was a great reduction of these components and other minerals in the DH group. Almost all minerals, except for the Cl and K, presented higher levels in the DC group enamel.The reduction of the protein input greatly influenced the offsprings´ weight and height. However the hepatic proteins had no important difference between the groups what can make one believe that those animals suffered from protein malnutrition of marasmic kind

Efeito da Gália como aditivo de sinterização em eletrólitos cerâmicos à base de céria sintetizados pelo método de complexação de cátions

Fuel cells are considered one of the most promising ways of converting electrical energy due to its high yield and by using hydrogen (as fuel) which is considered one of the most important source of clean energy for the future. Rare earths doped ceria has been widely investigated as an alternative material for the electrolyte of solid oxide fuel cells (SOFCs) due to its high ionic conductivity at low operating temperatures compared with the traditional electrolytes based on stabilized zirconia. This work investigates the effect of gallium oxide (Gallia) as a sintering aid in Eu doped ceria ceramic electrolytes since this effect has already been investigated for Gd, Sm and Y doped ceria electrolytes. The desired goal with the use of a sintering aid is to reduce the sintering temperature aiming to produce dense ceramics. In this study we investigated the effects on densification, microstructure and ionic conduction caused by different molar fraction of the dopants europium (10, 15 and 20%) and gallium oxide (0.3, 0.6 and 0.9%) in samples sintered at 1300, 1350 and 1450 0 C. Samaria (10 and 20%) doped ceria samples sintered between 1350 and 1450 °C were used as reference. Samples were synthesized using the cation complexation method. The ceramics powders were characterized by XRF, XRD and SEM, while the sintered samples were investigated by its relative density, SEM and impedance spectroscopy. It was showed that gallia contents up to 0.6% act as excellent sintering aids in Eu doped ceria. Above this aid content, gallia addition does not promote significant increase in density of the ceramics. In Ga free samples the larger densification were accomplished with Eu 15% molar, effect expressed in the microstructure with higher grain growth although reduced and surrounded by many open pores. Relative densities greater than 95 % were obtained by sintering between 1300 and 1350 °C against the usual range 1500 - 1600 0 C. Samples containing 10% of Sm and 0.9% of Ga reached 96% of theoretical density by sintering at 1350 0 C for 3h, a gain compared to 97% achieved with 20% of Sm and 1% of Ga co-doped cerias sintered at 1450 0 C for 24 h as described in the literature. It is found that the addition of gallia in the Eu doped ceria has a positive effect on the grain conductivity and a negative one in the grain boundary conductivity resulting in a small decrease in the total conductivity which will not compromise its application as sintering aids in ceria based electrolytes. Typical total conductivity values at 600 and 700 °C, around 10 and 30 mS.cm -1 respectively were reached in this study. Samples with 15% of Eu and 0.9 % of Ga sintered at 1300 and 1350 °C showed relative densities greater than 96% and total conductivity (measured at 700 °C) between 20 and 33 mS.cm -1 . The simultaneous sintering of the electrolyte with the anode is one of the goals of research in materials for SOFCs. The results obtained in this study suggest that dense Eu and Ga co-doped ceria electrolytes with good ionic conductivity can be sintered simultaneously with the anode at temperatures below 1350 °C, the usual temperature for firing porous anode materials

Arranjo de antenas de microfita com substrato anisotrópico com patch supercondutor e aplicações em nanotecnologia

The main objective in this work is the analysis of resonance frequency microstrip structures with glass fiber and electromagnetic band gap (EBG/PBG) substrate and analysis of microstrip antennas with rectangular patch of superconductor of high critical temperature (HTS). In this work was used the superconductors YBCO (critical temperature of 90K), SnBaCaCuOy (critical temperature of 160K), and Sn5InCa2Ba4Cu10Oy (critical temperature of 212K) with results in Gigahertz and Terahertz. Was used microstrip antennas arrays planar and linear phase and linear phase planar with patch with superconductor. It presents a study of the major theories that explain superconductivity. In phase arrays were obtained the factors arrays for such configurations, and the criteria of phase and spacing between the elements compound in the array, which were examined in order to get a main lobe with high directivity and high gain. In the analysis we used the method of Transverse Transmission Line (TTL) used in domain of the Fourier Transform (FTD). The LTT is a full wave method, which obtains the electromagnetic field in terms of the components transverse of the structure. The addition of superconductive patch is made using the boundary condition resistive complex. Results are obtained resonance frequency as a function of the parameters of the antenna, radiation patterns of the E and H Planes, for the phase antenna arrays in linear and planar configurations, for different values of the phase and the spacing between elements

Análise de superfícies seletivas de freqüência através do método dos potenciais vetorias de Hertz

This work presents a theoretical and numerical analysis of Frequency Selective Surfaces (FSS) with elements as rectangular patch, thin dipole and crossed dipole mounted on uniaxial anisotropic dielectric substrate layers for orientations of the optical axis along x, y and z directions. The analysis of these structures is accomplished by combination of the Hertz vector potentials method and the Galerkin's technique, in the Fourier transform-domain, using entire¬domain basis functions. This study consists in the use of one more technique for analysis of FSS on anisotropic dielectric substrate. And presents as the main contribution the introduction of one more project parameter to determinate the transmission and reflection characteristics of periodic structures, from the use of anisotropic dielectric with orientations of the crystal optical axis along x, y and z directions. To validate this analysis, the numerical results of this work are compared to those obtained by other authors, for FSS structures on anisotropic and isotropic dielectric substrates. Also are compared experimental results and the numerical correspondent ones for the FSS isotropic case. The technique proposed in this work is accurate and efficient. ln a second moment, curves are presented for the transmission and reflection characteristics of the FSS structures using conducting patch elements mounted on uniaxial anisotropic dielectric substrate layers with optical axis oriented along x, y and z directions. From analysis of these curves, the performance of the considered FSS structures as function of the optical axis orientation is described

Aplicações de arranjos de antenas de microfita com patch supercondutor

This work has as main objective the study of arrays of microstrip antennas with superconductor rectangular patch. The phases and the radiation patterns are analyzed. A study of the main theories is presented that explain the microscopic and macroscopic phenomena of superconductivity. The BCS, London equations and the Two Fluid Model, are theories used in the applications of superconductors, at the microstrip antennas and antennas arrays. Phase Arrangements will be analyzed in linear and planar configurations. The arrangement factors of these configurations are obtained, and the phase criteria and the spacing between the elements, are examined in order to minimize losses in the superconductor, compared with normal conductors. The new rectangular patch antenna, consist of a superconducting material, with the critical temperature of 233 K, whose formula is Tl5Ba4Ca2Cu9Oy, is analyzed by the method of the Transverse nTransmission Line (TTL), developed by H. C. C. Fernandes, applied in the Fourier Transform Domain (FTD). The TTL is a full-wave method, which has committed to obtaining the electromagnetic fields in terms of the transverse components of the structure. The inclusion of superconducting patch is made using the complex resistive boundary condition, using the impedance of the superconductor in the Dyadic Green function, in the structure. Results are obtained from the resonance frequency depending on the parameters of the antenna using superconducting material, radiation patterns in E-Plane and H -Plane, the phased antennas array in linear and planar configurations, for different values of phase angles and different spacing between the elements

Antenas de microfita com patch supercondutor a 212 K

This work has as main objective to study the application of microstrip antennas with patch and use of superconducting arrays of planar and linear phase. Was presented a study of the main theories that explain clearly the superconductivity. The BCS theory, Equations of London and the Two Fluid Model are theories that supported the implementation of the superconducting microstrip antennas. Arrangements phase was analyzed in linear and planar configuration of its antennas are reported factors such arrays to settings and criteria of phase and the spacing between the elements that make the arrayst was reviewed in order to minimize losses due to secondary lobes. The antenna used has a rectangular patch Sn5InCa2Ba4Cu10Oy the superconducting material was analyzed by the method of Transverse Transmission Line (TTL) applied in the field of Fourier transform (FTD). The TTL is a full-wave method, which has committed to obtaining the electromagnetic fields in terms of cross-cutting components of the structure. The inclusion of superconducting patch is made using the boundary condition, complex resistive. Are obtained when the resonant frequency depending on the parameters of the antenna, radiation pattern of E-Plan and H-Plan for the M-phase arrangements of antennas in the linear and planar configurations for different values of phase and spacing between the elements.

Análise de antenas de microfita com patches circulares sobre substratos anisotrópicos usando o método dos potenciais de Hertz

This work consists on the theoretical and numerical analysis of some properties of circular microstrip patch antennas on isotropic and uniaxial anisotropic substrates. For this purpose, a full wave analysis is performed, using Hertz Vector Potentials method in the Hankel Transform domain. In the numerical analysis, the moment method is also used in order to determine some characteristics of the antenna, such as: resonant frequency and radiation pattern. The definition of Hertz potentials in the Hankel domain is used in association with Maxwell´s equations and the boundary conditions of the structures to obtain the Green´s functions, relating the components of the current density on the patch and the tangential electric field components. Then, the Galerkin method is used to generate a matrix equation whose nontrivial solution is the complex resonant frequency of the structure. In the analysis, a microstrip antenna with only one isotropic dielectric layer is initially considered. For this structure, the effect of using superconductor patches is also analyzed. An analysis of a circular microstrip antenna on an uniaxial anisotropic dielectric layer is performed, using the Hertz vector potentials oriented along the optical axis of the material, that is perpendicular to the microstrip ground plane. Afterwards, the circular microstrip antenna using two uniaxial anisotropic dielectric layers is investigated, considering the particular case in which the inferior layer is filled by air. In this study, numerical results for resonant frequency and radiation pattern for circular microstrip antennas on isotropic and uniaxial anisotropic substrates are presented and compared with measured and calculated results found in the literature

Simulador computacional para poços de petróleo com método de elevação artificial por bombeio mecânico

This work proposes a computer simulator for sucker rod pumped vertical wells. The simulator is able to represent the dynamic behavior of the systems and the computation of several important parameters, allowing the easy visualization of several pertinent phenomena. The use of the simulator allows the execution of several tests at lower costs and shorter times, than real wells experiments. The simulation uses a model based on the dynamic behavior of the rod string. This dynamic model is represented by a second order partial differencial equation. Through this model, several common field situations can be verified. Moreover, the simulation includes 3D animations, facilitating the physical understanding of the process, due to a better visual interpretation of the phenomena. Another important characteristic is the emulation of the main sensors used in sucker rod pumping automation. The emulation of the sensors is implemented through a microcontrolled interface between the simulator and the industrial controllers. By means of this interface, the controllers interpret the simulator as a real well. A "fault module" was included in the simulator. This module incorporates the six more important faults found in sucker rod pumping. Therefore, the analysis and verification of these problems through the simulator, allows the user to identify such situations that otherwise could be observed only in the field. The simulation of these faults receives a different treatment due to the different boundary conditions imposed to the numeric solution of the problem. Possible applications of the simulator are: the design and analysis of wells, training of technicians and engineers, execution of tests in controllers and supervisory systems, and validation of control algorithms

Validação de um método auxiliar de diagnóstico como preditivo da presença de cárie de dentina em dentes decíduos

Esse estudo se propôs a avaliar um método auxiliar de diagnóstico (DIAGNOdent®) na predição de cárie de dentina em dentes decíduos, através de validação histológica e de microdureza. Verificando possíveis diferenças entre os valores obtidos através do método auxiliar, além de determinar um ponto de corte para parada de remoção de tecido cariado. A amostra do estudo foi de 15 crianças que apresentaram 21 cavidades de cárie, tratadas e analisadas desde antes da realização da restauração até quando da exodontia do elemento dentário. Os espécimes foram analisados através do DIAGNOdent® antes da abertura das cavidades, após a remoção do tecido cariado e depois da reabertura das cavidades que se deu após a exodontia dos elementos dentários. Posteriormente, receberam preparo metalográfico para realização de testes de microdureza e microscopia óptica que serviram como forma de validação para as mensurações obtidas pela fluorescência a laser. Houve diferença significativa entre os valores DIAGNOdent® encontrados antes da abertura da cavidade e os demais (p < 0,0001). Havendo correlação significativa (r = 0,432 ; p = 0,019) apenas para as aferições obtidas antes da abertura das cavidades e quando do término da remoção do tecido cariado. Para a microdureza, as médias axiais foram significativamente maiores que as pulpares, existindo correlação entre a microdureza pulpar e os valores do DIAGNOdent® após a reabertura (r = - 0,472 ; p = 0,002). Valores de 15,38% para a sensibilidade, 100% para a especificidade, 100% para o valor preditivo positivo e 71,79% para o valor preditivo negativo, foram obtidos quando se utilizou um ponto de corte de 30 para fluorescência a laser, tendo como padrão-ouro a microdureza pulpar. Partindo da média dos valores de fluorescência a laser obtidos após a remoção do tecido cariado e acrescentando-se um desvio-padrão a esta, o método indicou o valor de 19 como ponto de corte para cessar a remoção de dentina. Concluiu-se que, nas condições analisadas, o método auxiliar de diagnóstico (DIAGNOdent®) é um método acurado na predição de cárie de dentina em dentes decíduos. Além disso, o método comprovou que o padrão usual de remoção de dentina garante a remoção do tecido cariado