980 resultados para Ensaios em ANSYS workbench e ANSYS classic
Resumo:
El objetivo de esta tesis es el estudio de la respuesta estructural de los gasoductos sometidas a solicitaciones estticas y dinmicas, enfocando prioritariamente en la respuesta ssmica. Los gasoductos, como las tuberas en general, se utilizan principalmente para la transportacin de fluidos, como agua, gas o petrleo, de ah la importancia de que el diseo y la estructura se realicen adecuadamente. La tubera debe ser capaz de soportar tanto los efectos de cargas estticas como las debidas al peso propio o de la presin de la tierra, as como los diferentes tipos de cargas dinmicas ocurridas durante un evento ssmico, como los debidos a las ondas o el desplazamiento de fallas. En la primera parte de la tesis se describen aspectos generales de la tubera y su uso, y se da una breve historia de uso en la industria y las redes de abastecimiento urbano. Aparte de otros aspectos, se discuten las ventajas y desventajas de los diferentes materiales de las tuberas. En la segunda parte de la tesis se desarrollan las ecuaciones de equilibrio de una seccin transversal de la tubera bajo cargas estticas, tales como la presin interna, peso propio, presin de la tierra y las cargas externas. Un nmero de diferentes combinaciones de carga es analizado por medio de programas codificados como Matlab, los cuales se han desarrollado especficamente para este propsito. Los resultados se comparan con los obtenidos en Ansys utilizando un cdigo de elementos finitos. En la tercera parte se presenta la respuesta dinmica de las tuberas, que abarca los efectos de las ondas y los desplazamientos de fallas. Se presentan las caractersticas relevantes del suelo como las velocidades de ondas, as como los mtodos para estimar el desplazamiento mximo de las fallas. Un estudio paramtrico se emplea para ilustrar la influencia de estos parmetros en la respuesta estructural de la tubera. Con este fin se han utilizado dos mtodos, el Pseudoesttico y el Simplificado. En la ltima parte de la tesis son desarrollados los modelos de elementos finitos que permiten simular adecuadamente el comportamiento no lineal del suelo y la tubera. Los resultados se comparan con los obtenidos por un mtodo simplificado utilizado con frecuencia que fue propuesto por Kennedy en 1977. Estudios paramtricos se presentan con el fin de examinar la validez de las hiptesis del mtodo de Kennedy. La tesis concluye con recomendaciones que indican en qu casos los resultados obtenidos por el mtodo de Kennedy son conservadores y cuando es preferible utilizar modelos de elementos finitos para estimar la respuesta de las tuberas durante los terremotos. ABSTRACT The subject of this thesis is the study of the structural response of pipelines subjected to static and dynamic loads with special attention to seismic design loads. Pipelines, as pipes in general, are used primarily for the transportation of fluids like water, gas or oil, hence the importance of an adequate design and structural behaviour. The pipe must be able to withstand both the effects of static loads like those due to self-weight or earth pressure as well as the different types of dynamic loads during a seismic event like those due to wave passing or fault displacements. In the first part of the thesis general aspects of pipelines and their use are described and a brief history of their usage in industry and for urban supply networks is given. Apart from other aspects, the advantages and disadvantages of different pipe materials are discussed. In the second part of the thesis the equilibrium equations of a transverse section of the pipe under static loads such as internal pressure, self-weight, earth pressure and external loads are developed. A number of different load combinations is analysed by means of programs coded in Matlab that have been specifically developed for this purpose. The results are compared to those obtained with the commercial Finite Element code Ansys. In the third part the dynamic response of pipelines during earthquakes is presented, covering the effects of passing waves and fault displacements. Relevant soil characteristics like wave propagation velocities as well as methods to estimate the maximum fault displacements are presented. A parametric study is employed to illustrate the influences of these parameters on the structural response of the pipe. To this end two methods have been used, the Pseudostatic and the Simplified method. In the last part of the thesis Finite Element models are developed which allow to adequately simulate the nonlinear behaviour of the soil and the pipe. The results are compared to those obtained by a frequently used simplified method which was proposed by Kennedy in 1977. Parametric studies are presented in order to examine the validity of the hypotheses Kennedys method is based on. The thesis concludes with recommendations indicating in which cases the results obtained by Kennedys method are conservative and when it is preferable to use Finite Element models to estimate the response of pipelines during earthquakes.
Resumo:
El presente trabajo denominado Modelo simplificado de neumtico de automvil en elementos finitos para anlisis transitorio de las estructuras de los vehculos ha sido elaborado en la ctedra de Transportes de la Escuela Tcnica Superior de Ingenieros Industriales de la Universidad Politcnica de Madrid. Su principal objetivo es el modelado y estudio de un neumtico mediante el programa de elementos finitos Ansys, con el fin de obtener datos fiables acerca de su comportamiento bajo distintas situaciones. Para ello, en primer lugar se han estudiado los distintos componentes que conforman los neumticos, poniendo especial nfasis en los materiales, que son de vital importancia para el desarrollo del trabajo. Posteriormente, se ha analizado el fundamento matemtico que subyace en los programas comerciales de elementos finitos, adquiriendo una mayor seguridad en el uso de stos, as como un mejor conocimiento de las limitaciones que presentan. Bsicamente, el mtodo matemtico de los elementos finitos (MEF) consiste en la discretizacin de problemas continuos para resolver problemas complejos, algo que por los mtodos tradicionales sera inabordable con ese grado de precisin debido a la cantidad de variables manejadas. Es ampliamente utilizado hoy en da, y cada vez ms, para resolver problemas de distintas disciplinas de la ingeniera como la Mecnica del Slido, la Mecnica de Fluidos o el Electromagnetismo. Por otro lado, como los neumticos son un sistema complejo, el estudio de su comportamiento ha supuesto y supone un desafo importante tanto para los propios fabricantes, como para las marcas de vehculos y, en el mbito de este proyecto, para el equipo Upm Racing. En este Trabajo Fin de Grado se han investigado los distintos modelos de neumtico que existen, los cuales segn su fundamento matemtico pueden ser clasificados en: - Modelos analticos - Modelos empricos - Modelos de elementos finitos Con la intencin de desarrollar un modelo novedoso de elementos finitos, se ha puesto especial hincapi en conocer las distintas posibilidades para el modelizado de neumticos, revisando una gran cantidad de publicaciones llevadas a cabo en los mbitos acadmico y empresarial. Despus de toda esta fase introductoria y de recogida de informacin se ha procedido a la realizacin del modelo. ste tiene tres fases claramente diferenciadas que son: - Pre-procesado - Solucin - Post-procesado La fase de pre-procesado comprende toda la caracterizacin del modelo real al modelo matemtico. Para ello es necesario definir los materiales, la estructura de los refuerzos, la presin del aire, la llanta o las propiedades del contacto neumtico-suelo. Adems se lleva a cabo el mallado del modelo, que es la discretizacin de dicho modelo para despus ser resuelto por los algoritmos del programa. Este mallado es sumamente importante puesto que en problemas altamente no-lineales como ste, una malla no adecuada puede dar lugar a conflictos en la resolucin de los sistemas de ecuaciones, originando errores en la resolucin. Otro aspecto que se ha de incluir en esta fase es la definicin de las condiciones de contorno, que son aquellas condiciones impuestas al sistema que definen el estado inicial del ste. Un ejemplo en resolucin de estructuras podra ser la imposicin de giros y desplazamientos nulos en el extremo de una viga encontrarse empotrado en este punto. La siguiente fase es la de solucin del modelo. En ella se aplican las cargas que se desean al sistema. Las principales que se han llevado a cabo han sido: desplazamientos del eje del neumtico, rodadura del neumtico con aceleracin constante y rodadura del neumtico con velocidad constante. La ltima fase es la de post-procesado. En esta etapa se analizan los resultados proporcionados por la resolucin con el fin de obtener los datos de comportamiento del neumtico que se deseen. Se han estudiado principalmente tres variables que se consideran de suma importancia: - Rigidez radial esttica - Caractersticas de la huella de contacto - Coeficiente de resistencia a la rodadura Seguidamente, se presentan las conclusiones generales de estos resultados, reflexionando sobre los valores obtenidos, as como sobre los problemas surgidos durante la realizacin del trabajo. Adems, se realiza una valoracin de los impactos que puede suponer a nivel econmico, social y medioambiental. Por ltimo, se ha elaborado la planificacin y presupuesto del proyecto para plasmar los tiempos de trabajo y sus costos. Adems, se han propuesto lneas futuras con las que avanzar y/o completar este trabajo.
Resumo:
La fusin nuclear es, hoy en da, una alternativa energtica a la que la comunidad internacional dedica mucho esfuerzo. El objetivo es el de generar entre diez y cincuenta veces ms energa que la que consume mediante reacciones de fusin que se producirn en una mezcla de deuterio (D) y tritio (T) en forma de plasma a doscientos millones de grados centgrados. En los futuros reactores nucleares de fusin ser necesario producir el tritio utilizado como combustible en el propio reactor termonuclear. Este hecho supone dar un paso ms que las actuales mquinas experimentales dedicadas fundamentalmente al estudio de la fsica del plasma. As pues, el tritio, en un reactor de fusin, se produce en sus envolturas regeneradoras cuya misin fundamental es la de blindaje neutrnico, producir y recuperar tritio (fuel para la reaccin DT del plasma) y por ltimo convertir la energa de los neutrones en calor. Existen diferentes conceptos de envolturas que pueden ser slidas o lquidas. Las primeras se basan en cermicas de litio (Li2O, Li4SiO4, Li2TiO3, Li2ZrO3) y multiplicadores neutrnicos de Be, necesarios para conseguir la cantidad adecuada de tritio. Los segundos se basan en el uso de metales lquidos o sales fundidas (Li, LiPb, FLIBE, FLINABE) con multiplicadores neutrnicos de Be o el propio Pb en el caso de LiPb. Los materiales estructurales pasan por aceros ferrtico-martensticos de baja activacin, aleaciones de vanadio o incluso SiCf/SiC. Cada uno de los diferentes conceptos de envoltura tendr una problemtica asociada que se estudiar en el reactor experimental ITER (del ingls, International Thermonuclear Experimental Reactor). Sin embargo, ITER no puede responder las cuestiones asociadas al dao de materiales y el efecto de la radiacin neutrnica en las diferentes funciones de las envolturas regeneradoras. Como referencia, la primera pared de un reactor de fusin de 4000MW recibira 30 dpa/ao (valores para Fe-56) mientras que en ITER se conseguiran <10 dpa en toda su vida til. Esta tesis se encuadra en el acuerdo bilateral entre Europa y Japn denominado Broader Approach Agreement (BA) (2007-2017) en el cual Espaa juega un papel destacable. Estos proyectos, complementarios con ITER, son el acelerador para pruebas de materiales IFMIF (del ingls, International Fusion Materials Irradiation Facility) y el dispositivo de fusin JT-60SA. As, los efectos de la irradiacin de materiales en materiales candidatos para reactores de fusin se estudiarn en IFMIF. El objetivo de esta tesis es el diseo de un mdulo de IFMIF para irradiacin de envolturas regeneradoras basadas en metales lquidos para reactores de fusin. El mdulo se llamar LBVM (del ingls, Liquid Breeder Validation Module). La propuesta surge de la necesidad de irradiar materiales funcionales para envolturas regeneradoras lquidas para reactores de fusin debido a que el diseo conceptual de IFMIF no contaba con esta utilidad. Con objeto de analizar la viabilidad de la presente propuesta, se han realizado clculos neutrnicos para evaluar la idoneidad de llevar a cabo experimentos relacionados con envolturas lquidas en IFMIF. As, se han considerado diferentes candidatos a materiales funcionales de envolturas regeneradoras: Fe (base de los materiales estructurales), SiC (material candidato para los FCIs (del ingls, Flow Channel Inserts) en una envoltura regeneradora lquida, SiO2 (candidato para recubrimientos antipermeacin), CaO (candidato para recubrimientos aislantes), Al2O3 (candidato para recubrimientos antipermeacin y aislantes) y AlN (material candidato para recubrimientos aislantes). En cada uno de estos materiales se han calculado los parmetros de irradiacin ms significativos (dpa, H/dpa y He/dpa) en diferentes posiciones de IFMIF. Estos valores se han comparado con los esperados en la primera pared y en la zona regeneradora de tritio de un reactor de fusin. Para ello se ha elegido un reactor tipo HCLL (del ingls, Helium Cooled Lithium Lead) por tratarse de uno de los ms prometedores. Adems, los valores tambin se han comparado con los que se obtendran en un reactor rpido de fisin puesto que la mayora de las irradiaciones actuales se hacen en reactores de este tipo. Como conclusin al anlisis de viabilidad, se puede decir que los materiales funcionales para mantos regeneradores lquidos podran probarse en la zona de medio flujo de IFMIF donde se obtendran ratios de H/dpa y He/dpa muy parecidos a los esperados en las zonas ms irradiadas de un reactor de fusin. Adems, con el objetivo de ajustar todava ms los valores, se propone el uso de un moderador de W (a considerar en algunas campaas de irradiacin solamente debido a que su uso hace que los valores de dpa totales disminuyan). Los valores obtenidos para un reactor de fisin refuerzan la idea de la necesidad del LBVM, ya que los valores obtenidos de H/dpa y He/dpa son muy inferiores a los esperados en fusin y, por lo tanto, no representativos. Una vez demostrada la idoneidad de IFMIF para irradiar envolturas regeneradoras lquidas, y del estudio de la problemtica asociada a las envolturas lquidas, tambin incluida en esta tesis, se proponen tres tipos de experimentos diferentes como base de diseo del LBVM. stos se orientan en las necesidades de un reactor tipo HCLL aunque a lo largo de la tesis se discute la aplicabilidad para otros reactores e incluso se proponen experimentos adicionales. As, la capacidad experimental del mdulo estara centrada en el estudio del comportamiento de litio plomo, permeacin de tritio, corrosin y compatibilidad de materiales. Para cada uno de los experimentos se propone un esquema experimental, se definen las condiciones necesarias en el mdulo y la instrumentacin requerida para controlar y diagnosticar las cpsulas experimentales. Para llevar a cabo los experimentos propuestos se propone el LBVM, ubicado en la zona de medio flujo de IFMIF, en su celda caliente, y con capacidad para 16 cpsulas experimentales. Cada cpsula (24-22 mm de dimetro y 80 mm de altura) contendr la aleacin eutctica LiPb (hasta 50 mm de la altura de la cpsula) en contacto con diferentes muestras de materiales. sta ir soportada en el interior de tubos de acero por los que circular un gas de purga (He), necesario para arrastrar el tritio generado en el eutctico y permeado a travs de las paredes de las cpsulas (continuamente, durante irradiacin). Estos tubos, a su vez, se instalarn en una carcasa tambin de acero que proporcionar soporte y refrigeracin tanto a los tubos como a sus cpsulas experimentales interiores. El mdulo, en su conjunto, permitir la extraccin de las seales experimentales y el gas de purga. As, a travs de la estacin de medida de tritio y el sistema de control, se obtendrn los datos experimentales para su anlisis y extraccin de conclusiones experimentales. Adems del anlisis de datos experimentales, algunas de estas seales tendrn una funcin de seguridad y por tanto jugarn un papel primordial en la operacin del mdulo. Para el correcto funcionamiento de las cpsulas y poder controlar su temperatura, cada cpsula se equipar con un calentador elctrico y por tanto el mdulo requerir tambin ser conectado a la alimentacin elctrica. El diseo del mdulo y su lgica de operacin se describe en detalle en esta tesis. La justificacin tcnica de cada una de las partes que componen el mdulo se ha realizado con soporte de clculos de transporte de tritio, termohidrulicos y mecnicos. Una de las principales conclusiones de los clculos de transporte de tritio es que es perfectamente viable medir el tritio permeado en las cpsulas mediante cmaras de ionizacin y contadores proporcionales comerciales, con sensibilidades en el orden de 10-9 Bq/m3. Los resultados son aplicables a todos los experimentos, incluso si son cpsulas a bajas temperaturas o si llevan recubrimientos antipermeacin. Desde un punto de vista de seguridad, el conocimiento de la cantidad de tritio que est siendo transportada con el gas de purga puede ser usado para detectar de ciertos problemas que puedan estar sucediendo en el mdulo como por ejemplo, la rotura de una cpsula. Adems, es necesario conocer el balance de tritio de la instalacin. Las prdidas esperadas el refrigerante y la celda caliente de IFMIF se pueden considerar despreciables para condiciones normales de funcionamiento. Los clculos termohidrulicos se han realizado con el objetivo de optimizar el diseo de las cpsulas experimentales y el LBVM de manera que se pueda cumplir el principal requisito del mdulo que es llevar a cabo los experimentos a temperaturas comprendidas entre 300-550C. Para ello, se ha dimensionado la refrigeracin necesaria del mdulo y evaluado la geometra de las cpsulas, tubos experimentales y la zona experimental del contenedor. Como consecuencia de los anlisis realizados, se han elegido cpsulas y tubos cilndricos instalados en compartimentos cilndricos debido a su buen comportamiento mecnico (las tensiones debidas a la presin de los fluidos se ven reducidas significativamente con una geometra cilndrica en lugar de prismtica) y trmico (uniformidad de temperatura en las paredes de los tubos y cpsulas). Se han obtenido campos de presin, temperatura y velocidad en diferentes zonas crticas del mdulo concluyendo que la presente propuesta es factible. Cabe destacar que el uso de cdigos fluidodinmicos (e.g. ANSYS-CFX, utilizado en esta tesis) para el diseo de cpsulas experimentales de IFMIF no es directo. La razn de ello es que los modelos de turbulencia tienden a subestimar la temperatura de pared en mini canales de helio sometidos a altos flujos de calor debido al cambio de las propiedades del fluido cerca de la pared. Los diferentes modelos de turbulencia presentes en dicho cdigo han tenido que ser estudiados con detalle y validados con resultados experimentales. El modelo SST (del ingls, Shear Stress Transport Model) para turbulencia en transicin ha sido identificado como adecuado para simular el comportamiento del helio de refrigeracin y la temperatura en las paredes de las cpsulas experimentales. Con la geometra propuesta y los valores principales de refrigeracin y purga definidos, se ha analizado el comportamiento mecnico de cada uno de los tubos experimentales que contendr el mdulo. Los resultados de tensiones obtenidos, han sido comparados con los valores mximos recomendados en cdigos de diseo estructural como el SDC-IC (del ingls, Structural Design Criteria for ITER Components) para as evaluar el grado de proteccin contra el colapso plstico. La conclusin del estudio muestra que la propuesta es mecnicamente robusta. El LBVM implica el uso de metales lquidos y la generacin de tritio adems del riesgo asociado a la activacin neutrnica. Por ello, se han estudiado los riesgos asociados al uso de metales lquidos y el tritio. Adems, se ha incluido una evaluacin preliminar de los riesgos radiolgicos asociados a la activacin de materiales y el calor residual en el mdulo despus de la irradiacin as como un escenario de prdida de refrigerante. Los riesgos asociados al mdulo de naturaleza convencional estn asociados al manejo de metales lquidos cuyas reacciones con aire o agua se asocian con emisin de aerosoles y probabilidad de fuego. De entre los riesgos nucleares destacan la generacin de gases radiactivos como el tritio u otros radioistopos voltiles como el Po-210. No se espera que el mdulo suponga un impacto medioambiental asociado a posibles escapes. Sin embargo, es necesario un manejo adecuado tanto de las cpsulas experimentales como del mdulo contenedor as como de las lneas de purga durante operacin. Despus de un da de despus de la parada, tras un ao de irradiacin, tendremos una dosis de contacto de 7000 Sv/h en la zona experimental del contenedor, 2300 Sv/h en la cpsula y 25 Sv/h en el LiPb. El uso por lo tanto de manipulacin remota est previsto para el manejo del mdulo irradiado. Por ltimo, en esta tesis se ha estudiado tambin las posibilidades existentes para la fabricacin del mdulo. De entre las tcnicas propuestas, destacan la electroerosin, soldaduras por haz de electrones o por soldadura lser. Las bases para el diseo final del LBVM han sido pues establecidas en el marco de este trabajo y han sido incluidas en el diseo intermedio de IFMIF, que ser desarrollado en el futuro, como parte del diseo final de la instalacin IFMIF. ABSTRACT Nuclear fusion is, today, an alternative energy source to which the international community devotes a great effort. The goal is to generate 10 to 50 times more energy than the input power by means of fusion reactions that occur in deuterium (D) and tritium (T) plasma at two hundred million degrees Celsius. In the future commercial reactors it will be necessary to breed the tritium used as fuel in situ, by the reactor itself. This constitutes a step further from current experimental machines dedicated mainly to the study of the plasma physics. Therefore, tritium, in fusion reactors, will be produced in the so-called breeder blankets whose primary mission is to provide neutron shielding, produce and recover tritium and convert the neutron energy into heat. There are different concepts of breeding blankets that can be separated into two main categories: solids or liquids. The former are based on ceramics containing lithium as Li2O , Li4SiO4 , Li2TiO3 , Li2ZrO3 and Be, used as a neutron multiplier, required to achieve the required amount of tritium. The liquid concepts are based on molten salts or liquid metals as pure Li, LiPb, FLIBE or FLINABE. These blankets use, as neutron multipliers, Be or Pb (in the case of the concepts based on LiPb). Proposed structural materials comprise various options, always with low activation characteristics, as low activation ferritic-martensitic steels, vanadium alloys or even SiCf/SiC. Each concept of breeding blanket has specific challenges that will be studied in the experimental reactor ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor). However, ITER cannot answer questions associated to material damage and the effect of neutron radiation in the different breeding blankets functions and performance. As a reference, the first wall of a fusion reactor of 4000 MW will receive about 30 dpa / year (values for Fe-56) , while values expected in ITER would be <10 dpa in its entire lifetime. Consequently, the irradiation effects on candidate materials for fusion reactors will be studied in IFMIF (International Fusion Material Irradiation Facility). This thesis fits in the framework of the bilateral agreement among Europe and Japan which is called Broader Approach Agreement (BA) (2007-2017) where Spain plays a key role. These projects, complementary to ITER, are mainly IFMIF and the fusion facility JT-60SA. The purpose of this thesis is the design of an irradiation module to test candidate materials for breeding blankets in IFMIF, the so-called Liquid Breeder Validation Module (LBVM). This proposal is born from the fact that this option was not considered in the conceptual design of the facility. As a first step, in order to study the feasibility of this proposal, neutronic calculations have been performed to estimate irradiation parameters in different materials foreseen for liquid breeding blankets. Various functional materials were considered: Fe (base of structural materials), SiC (candidate material for flow channel inserts, SiO2 (candidate for antipermeation coatings), CaO (candidate for insulating coatings), Al2O3 (candidate for antipermeation and insulating coatings) and AlN (candidate for insulation coating material). For each material, the most significant irradiation parameters have been calculated (dpa, H/dpa and He/dpa) in different positions of IFMIF. These values were compared to those expected in the first wall and breeding zone of a fusion reactor. For this exercise, a HCLL (Helium Cooled Lithium Lead) type was selected as it is one of the most promising options. In addition, estimated values were also compared with those obtained in a fast fission reactor since most of existing irradiations have been made in these installations. The main conclusion of this study is that the medium flux area of IFMIF offers a good irradiation environment to irradiate functional materials for liquid breeding blankets. The obtained ratios of H/dpa and He/dpa are very similar to those expected in the most irradiated areas of a fusion reactor. Moreover, with the aim of bringing the values further close, the use of a W moderator is proposed to be used only in some experimental campaigns (as obviously, the total amount of dpa decreases). The values of ratios obtained for a fission reactor, much lower than in a fusion reactor, reinforce the need of LBVM for IFMIF. Having demonstrated the suitability of IFMIF to irradiate functional materials for liquid breeding blankets, and an analysis of the main problems associated to each type of liquid breeding blanket, also presented in this thesis, three different experiments are proposed as basis for the design of the LBVM. These experiments are dedicated to the needs of a blanket HCLL type although the applicability of the module for other blankets is also discussed. Therefore, the experimental capability of the module is focused on the study of the behavior of the eutectic alloy LiPb, tritium permeation, corrosion and material compatibility. For each of the experiments proposed an experimental scheme is given explaining the different module conditions and defining the required instrumentation to control and monitor the experimental capsules. In order to carry out the proposed experiments, the LBVM is proposed, located in the medium flux area of the IFMIF hot cell, with capability of up to 16 experimental capsules. Each capsule (24-22 mm of diameter, 80 mm high) will contain the eutectic allow LiPb (up to 50 mm of capsule high) in contact with different material specimens. They will be supported inside rigs or steel pipes. Helium will be used as purge gas, to sweep the tritium generated in the eutectic and permeated through the capsule walls (continuously, during irradiation). These tubes, will be installed in a steel container providing support and cooling for the tubes and hence the inner experimental capsules. The experimental data will consist of on line monitoring signals and the analysis of purge gas by the tritium measurement station. In addition to the experimental signals, the module will produce signals having a safety function and therefore playing a major role in the operation of the module. For an adequate operation of the capsules and to control its temperature, each capsule will be equipped with an electrical heater so the module will to be connected to an electrical power supply. The technical justification behind the dimensioning of each of these parts forming the module is presented supported by tritium transport calculations, thermalhydraulic and structural analysis. One of the main conclusions of the tritium transport calculations is that the measure of the permeated tritium is perfectly achievable by commercial ionization chambers and proportional counters with sensitivity of 10-9 Bq/m3. The results are applicable to all experiments, even to low temperature capsules or to the ones using antipermeation coatings. From a safety point of view, the knowledge of the amount of tritium being swept by the purge gas is a clear indicator of certain problems that may be occurring in the module such a capsule rupture. In addition, the tritium balance in the installation should be known. Losses of purge gas permeated into the refrigerant and the hot cell itself through the container have been assessed concluding that they are negligible for normal operation. Thermal hydraulic calculations were performed in order to optimize the design of experimental capsules and LBVM to fulfill one of the main requirements of the module: to perform experiments at uniform temperatures between 300-550C. The necessary cooling of the module and the geometry of the capsules, rigs and testing area of the container were dimensioned. As a result of the analyses, cylindrical capsules and rigs in cylindrical compartments were selected because of their good mechanical behavior (stresses due to fluid pressure are reduced significantly with a cylindrical shape rather than prismatic) and thermal (temperature uniformity in the walls of the tubes and capsules). Fields of pressure, temperature and velocity in different critical areas of the module were obtained concluding that the proposal is feasible. It is important to mention that the use of fluid dynamic codes as ANSYS-CFX (used in this thesis) for designing experimental capsules for IFMIF is not direct. The reason for this is that, under strongly heated helium mini channels, turbulence models tend to underestimate the wall temperature because of the change of helium properties near the wall. Therefore, the different code turbulence models had to be studied in detail and validated against experimental results. ANSYS-CFX SST (Shear Stress Transport Model) for transitional turbulence model has been identified among many others as the suitable one for modeling the cooling helium and the temperature on the walls of experimental capsules. Once the geometry and the main purge and cooling parameters have been defined, the mechanical behavior of each experimental tube or rig including capsules is analyzed. Resulting stresses are compared with the maximum values recommended by applicable structural design codes such as the SDC- IC (Structural Design Criteria for ITER Components) in order to assess the degree of protection against plastic collapse. The conclusion shows that the proposal is mechanically robust. The LBVM involves the use of liquid metals, tritium and the risk associated with neutron activation. The risks related with the handling of liquid metals and tritium are studied in this thesis. In addition, the radiological risks associated with the activation of materials in the module and the residual heat after irradiation are evaluated, including a scenario of loss of coolant. Among the identified conventional risks associated with the module highlights the handling of liquid metals which reactions with water or air are accompanied by the emission of aerosols and fire probability. Regarding the nuclear risks, the generation of radioactive gases such as tritium or volatile radioisotopes such as Po-210 is the main hazard to be considered. An environmental impact associated to possible releases is not expected. Nevertheless, an appropriate handling of capsules, experimental tubes, and container including purge lines is required. After one day after shutdown and one year of irradiation, the experimental area of the module will present a contact dose rate of about 7000 Sv/h, 2300 Sv/h in the experimental capsules and 25 Sv/h in the LiPb. Therefore, the use of remote handling is envisaged for the irradiated module. Finally, the different possibilities for the module manufacturing have been studied. Among the proposed techniques highlights the electro discharge machining, brazing, electron beam welding or laser welding. The bases for the final design of the LBVM have been included in the framework of the this work and included in the intermediate design report of IFMIF which will be developed in future, as part of the IFMIF facility final design.
Resumo:
El objetivo del presente trabajo es la caracterizacin, tanto terica como experimental, de un reactor de lecho fluidizado para operaciones de termoqumica solar. En el apartado experimental se emplea un reactor de lecho fluidizado cedido por el CIEMAT. Para la parte numrica, se realiza un anlisis ptico-energtico y un estudio termofluidodinmico (dinmica de fluidos computacional, DFC). Se llevan a cabo ensayos en fro y en caliente para la parte experimental. Los ensayos en fro tienen el objetivo de demostrar la teora establecida de fluidizacin, usando partculas de almina y ferritas de nquel. Los ensayos en caliente se realizan para observar el comportamiento de un reactor de lecho fluidizado irradiado. Se emplean partculas de carburo de silicio (SiC) y ferritas de nquel. El anlisis ptico-energtico se realiza usando el software de trazado de rayos TracePro. La simulacin se hace con partculas de -SiC. Las propiedades del material se obtienen con un software adicional. Por otra parte, el estudio DFC se realiza con una licencia acadmica de Ansys Fluent. Se hacen 2 simulaciones de un modelo euleriano de 2 fases, sin condiciones de calor y con 2 paredes con una temperatura fijada.
Resumo:
In this article, a model for the determination of displacements, deformations and tensions of a submarine pipeline during the construction is presented. The process is carried out from an initial floating situation to the final laying position on the seabed. The existence of currents and small waves are also considered. Firstly, this technique, usually applied to polyethylene pipelines, is described in this paper as well as some real world examples, as well as the variables that can be modified to control the behavior of the structure. A detailed description of the actions in this process is considered, specially the ones related to marine environment, as Archimedes force, current and sea waves. The behavior of the pipeline is modeled with a non linear elasto dynamic model where geometric non linearities are taken into account. A 3-D beam model, without cross section deformation effects, is developed. Special care is taken in the numerical analysis, developed within an updated lagrangian formulation framework, with the sea bed contact, the follower forces due to the external water pressures and the dynamic actions. Finally, some subroutines are implemented into ANSYS to simulate the two dimensional case, where the whole construction process is achieved. With this software, a sensibility analysis of the bending moments, axial forces and stresses obtained with different values of the control variables in order to optimize the construction steps. These control variables are, the axial load in the pipe, the inundated inner length and the distance of the control barge from the coast.
Resumo:
Nesta pesquisa se prope analisar a pastoral evanglica latino-americana elaborada por Orlando Costas. Telogo pastoralista, missilogo e de origem porto-riquenha, Costas elaborou mtodo e metodologia de pastoral a partir de sua confisso religiosa evangelical em dilogo ecumnico e em consonncia crtica com a situao poltica, econmica, social e religiosa de Porto Rico e da Amrica Latina. Costas, juntamente com Emilio Castro, foi um dos primeiros a lanar as bases para uma pastoral evanglica visando ao homem latino-americano. Criticou o modelo da teologia pastoral norte-atlntica centrada no pastor com sujeito da ao pastoral da igreja alegando ser; repetitiva, profissional e eclesiocntrica. A pesquisa foi realizada em trs passos, que se realizam nos captulos um, dois e trs, respectivamente, compreender o contexto poltico, econmico, social e religioso da vida de Orlando Costas a partir de Porto Rico, suas experincias de converso-ruptura dentro da sua tradio religiosa e a nova percepo pastoral; analisar o desenvolvimento histrico teolgico da pastoral evanglica, ou seja, os movimentos, conferncias, instituies e telogos que influenciaram o pensamento de Costas; e, apresentar os fundamentos missiolgicos e teolgicos da pastoral evanglica, em que se demonstra que a pastoral de Costas missiolgico-pastoral, pois assume a missio Dei como princpio arquitetnico e a pastoral como princpio hermenutico para a ao missional e pastoral. Conclui-se que a proposta de Costas de uma pastoral evanglica e ecumnica, contextual e autctone, dentro e fora da igreja.(AU)
Resumo:
Nesta pesquisa se prope analisar a pastoral evanglica latino-americana elaborada por Orlando Costas. Telogo pastoralista, missilogo e de origem porto-riquenha, Costas elaborou mtodo e metodologia de pastoral a partir de sua confisso religiosa evangelical em dilogo ecumnico e em consonncia crtica com a situao poltica, econmica, social e religiosa de Porto Rico e da Amrica Latina. Costas, juntamente com Emilio Castro, foi um dos primeiros a lanar as bases para uma pastoral evanglica visando ao homem latino-americano. Criticou o modelo da teologia pastoral norte-atlntica centrada no pastor com sujeito da ao pastoral da igreja alegando ser; repetitiva, profissional e eclesiocntrica. A pesquisa foi realizada em trs passos, que se realizam nos captulos um, dois e trs, respectivamente, compreender o contexto poltico, econmico, social e religioso da vida de Orlando Costas a partir de Porto Rico, suas experincias de converso-ruptura dentro da sua tradio religiosa e a nova percepo pastoral; analisar o desenvolvimento histrico teolgico da pastoral evanglica, ou seja, os movimentos, conferncias, instituies e telogos que influenciaram o pensamento de Costas; e, apresentar os fundamentos missiolgicos e teolgicos da pastoral evanglica, em que se demonstra que a pastoral de Costas missiolgico-pastoral, pois assume a missio Dei como princpio arquitetnico e a pastoral como princpio hermenutico para a ao missional e pastoral. Conclui-se que a proposta de Costas de uma pastoral evanglica e ecumnica, contextual e autctone, dentro e fora da igreja.(AU)
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Although most ecologists agree that both top-down and bottom-up forces (predation and resource limitation, respectively) act in concert to influence populations of herbivores, it has proven difficult to estimate the relative contributions of such forces in terrestrial systems. Using a combination of timeseries analysis of population counts recorded over 16 years and experimental data, we present the first estimates of the relative roles of top-down and bottom-up forces on the population dynamics of two terrestrial insect herbivores on the English oak (Quercus robur). Data suggest that temporal variation in winter moth, Operophtera brumata, density is dominated by time-lagged effects of pupal predators. By comparison, spatial variation in O. brumata density is dominated by hostplant quality. Overall, top-down forces explain 34.2% of population variance, bottom-up forces explain 17.2% of population variance, and 48.6% remains unexplained. In contrast, populations of the green oak tortrix, Tortrix viridana, appear dominated by bottom-up forces. Resource limitation, expressed as intraspecific competition among larvae for oak leaves, explains 29.4% of population variance. Host quality effects explain an additional 5.7% of population variance. We detected no major top-down effects on T. viridana populations. An unknown factor causing a linear decline in T. viridana populations over the 16-year study period accounts for most of the remaining unexplained variance. We discuss the observed differences between the insect species and the utility of timeseries analysis as a tool in assessing the relative importance of top-down and bottom-up forces on herbivore populations.
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Earlier studies have shown that Kaposi sarcomas contain cells infected with human herpesvirus (HHV) 6B, and in current studies we report that both AIDS-associated and classic-sporadic Kaposi sarcoma contain HHV-7 genome sequences detectable by PCR. To determine the distribution of HHV-7-infected cells relative to those infected with HHV-6, sections from paraffin-embedded tissues were allowed to react with antibodies to HHV-7 virion tegument phosphoprotein pp85 and to HHV-6B protein p101. The antibodies are specific for HHV-7 and HHV-6B, respectively, and they retained reactivity for antigens contained in formalin-fixed, paraffin-embedded tissue samples. We report that (i) HHV-7 pp85 was present in 9 of 32 AIDS-associated Kaposi sarcomas, and in 1 of 7 classical-sporadic HIV-negative Kaposi sarcomas; (ii) HHV-7 pp85 was detected primarily in cells bearing the CD68 marker characteristic of the monocyte/macrophage lineage present in or surrounding the Kaposi sarcoma lesions; and (iii) in a number of Kaposi sarcoma specimens, tumor-associated CD68+ monocytes/macrophages expressed simultaneously antigens from both HHV-7 and HHV-6B, and therefore appeared to be doubly infected with the two viruses. CD68+ monocytes/macrophages infected with HHV-7 were readily detectable in Kaposi sarcoma, but virtually absent from other normal or pathological tissues that harbor macrophages. Because all of the available data indicate that HHV-7 infects CD4+ T lymphocytes, these results suggest that the environment of the Kaposi sarcoma (i) attracts circulating peripheral lymphocytes and monocytes, triggers the replication of latent viruses, and thereby increases the local concentration of viruses, (ii) renders CD68+ monocytes/macrophages susceptible to infection with HHV-7, and (iii) the combination of both events enables double infections of cells with both HHV-6B and HHV-7.
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Neural crest cells arise from the ectoderm and are first recognizable as discrete cells in the chicken embryo when they emerge from the neural tube. Despite the classical view that neural crest precursors are a distinct population lying between epidermis and neuroepithelium, our results demonstrate that they are not a segregated population. Cell lineage analyses have demonstrated that individual precursor cells within the neural folds can give rise to epidermal, neural crest, and neural tube derivatives. Interactions between the neural plate and epidermis can generate neural crest cells, since juxtaposition of these tissues at early stages results in the formation of neural crest cells at the interface. Inductive interactions between the epidermis and neural plate can also result in "dorsalization" of the neural plate, as assayed by the expression of the Wnt transcripts characteristic of the dorsal neural tube. The competence of the neural plate changes with time, however, such that interaction of early neural plate with epidermis generates only neural crest cells, whereas interaction of slightly older neural plate with epidermis generates neural crest cells and Wnt-expressing cells. At cranial levels, neuroepithelial cells can regulate to generate neural crest cells when the endogenous neural folds are removed, probably via interaction of the remaining neural tube with the epidermis. Taken together, these experiments demonstrate that: (i) progenitor cells in the neural folds are multipotent, having the ability to form multiple ectodermal derivatives, including epidermal, neural crest, and neural tube cells; (ii) the neural crest is an induced population that arises by interactions between the neural plate and the epidermis; and (iii) the competence of the neural plate to respond to inductive interactions changes as a function of embryonic age.
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As anlises biplot que utilizam os modelos de efeitos principais aditivos com inter- ao multiplicativa (AMMI) requerem matrizes de dados completas, mas, frequentemente os ensaios multiambientais apresentam dados faltantes. Nesta tese so propostas novas metodologias de imputao simples e mltipla que podem ser usadas para analisar da- dos desbalanceados em experimentos com interao gentipo por ambiente (GE). A primeira, uma nova extenso do mtodo de validao cruzada por autovetor (Bro et al, 2008). A segunda, corresponde a um novo algoritmo no-paramtrico obtido por meio de modificaes no mtodo de imputao simples desenvolvido por Yan (2013). Tambm includo um estudo que considera sistemas de imputao recentemente relatados na literatura e os compara com o procedimento clssico recomendado para imputao em ensaios (GE), ou seja, a combinao do algoritmo de Esperana-Maximizao com os modelos AMMI ou EM-AMMI. Por ltimo, so fornecidas generalizaes da imputao simples descrita por Arciniegas-Alarcn et al. (2010) que mistura regresso com aproximao de posto inferior de uma matriz. Todas as metodologias tm como base a decomposio por valores singulares (DVS), portanto, so livres de pressuposies distribucionais ou estruturais. Para determinar o desempenho dos novos esquemas de imputao foram realizadas simulaes baseadas em conjuntos de dados reais de diferentes espcies, com valores re- tirados aleatoriamente em diferentes porcentagens e a qualidade das imputaes avaliada com distintas estatsticas. Concluiu-se que a DVS constitui uma ferramenta til e flexvel na construo de tcnicas eficientes que contornem o problema de perda de informao em matrizes experimentais.
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Nessa pesquisa so relatados os resultados da determinao das concentraes de microcistina e de biomassa algal aps as vrias etapas de tratamento de amostras de gua coletadas junto ao reservatrio de Barra Bonita-SP visando obteno de gua potvel. O tratamento foi realizado em escala de laboratrio com e sem aplicao de carvo ativado em p (CAP) e as etapas foram: coagulao com aplicao de cloreto frrico, sedimentao, filtrao em papel de filtro. Foi possvel observar que a pr-clarificao desse tipo de gua por coagulao seguida de sedimentao requereu dosagens relativamente elevadas de cloreto frrico (80 mg/L), tendo sido verificada eficincia muito baixa de remoo de microcistina nas etapas de tratamento por sedimentao seguida de filtrao, quando no foi aplicado CAP. Apenas com a aplicao de CAP a microcistina foi reduzida nveis que atendessem os padres de potabilidade previstos na Portaria 518/04 (concentrao menor que 1 μg/L). A determinao de microcistina pelo mtodo que utiliza Imunoadsorventes Ligados Enzima (ELISA) mostrou-se uma ferramenta til e confivel para detectar e quantificar essa toxina, embora ainda apresente custo relativamente elevado.
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Este trabalho trata da proposta para a produo carbonato de glicerila como continuao de trabalho de Mestrado. Prope-se estabelecer uma sequncia para a obteno e a purificao do produto, que envolve remoo e o aproveitamento de amnia e a remoo de eletrlitos, bem como a utilizao de novos catalisadores. De maneira geral, anlises espectrofotomtricas demonstraram que o produto purificado apresentou caractersticas semelhantes s da especificao constante de produto j existente no mercado cedido para comparao (JEFFSOL, Huntsman). Alm disso, foi calculado o custo de produo tanto em escala laboratorial como em escala industrial. Anlises de Ressonncia Magntica Nuclear e Cromatografia a Gs, aliadas Espectrofotometria no Infravermelho permitiram avaliar tanto a evoluo das reaes, bem como os rendimentos reacionais. Foi demonstrada a aplicabilidade das tcnicas de RMN 1H e 13C para o clculo dos rendimentos reacionais, bem como para a elucidao dos mecanismos reacionais. A partir de anlises em escala laboratorial, foi possvel verificar que, para as condies reacionais estudadas foram obtidas baixas converses da glicerina e baixas seletividades para o carbonato de glicerila. E ainda, o sulfato de zinco apresentou o melhor desempenho. importante salientar que, mesmo para baixas converses, sua produo ainda economicamente vivel devido ao seu elevado valor de mercado. O estudo da produo em escala industrial contemplou a sntese de fluxograma de processo e posterior simulao, incluindo o dimensionamento dos principais equipamentos de processo para fins de anlise econmica, via calculo de custos de capital (CAPEX) e operacionais (OPEX). Os resultados indicaram viabilidade econmica do projeto, sendo demonstrado que a implantao de uma nova unidade de produo de carbonato de glicerila pode ser bastante rentvel mesmo para baixos rendimentos. O produto obtido possui diversas e interessantes aplicaes cosmticas e farmacuticas, principalmente por ser um tensoativo no inico, de baixa toxicidade, biodegradvel e produzido a partir de fontes renovveis. Assim, o carbonato de glicerila produzido uma interessante forma de aproveitamento da glicerina proveniente da fabricao de biodiesel.
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O foco do presente trabalho estudar a intensificao da presso de contato entre os dentes de duas engrenagens cilndricas de dentes retos, que ocorre por causa do deslocamento dos componentes de um redutor de velocidades. Essa intensificao ocorre inclusive em um redutor fabricado sem quaisquer erros de usinagem ou de montagem. A correo de hlice uma usinagem realizada na superfcie do dente da engrenagem que compensa os deslocamentos dos eixos e engrenagens, devido flexo e toro, e os deslocamentos dos dentes das engrenagens, devido flexo e presso de contato. Foram estudados efeitos importantes para essa correo de hlice em um redutor de velocidades. Com isso, foi desenvolvido um modelo analtico que calcula a correo necessria para diminuir esse intensificador de presso de contato em funo dos deslocamentos citados acima. Esse modelo analtico foi comparado com um modelo analtico da literatura e com o software comercial RIKOR. Os resultados de correo de hlice propostos so similares aos da literatura e do RIKOR com exceo das bordas das engrenagens, aonde existem algumas divergncias. Posteriormente, foi desenvolvido um modelo slido de engrenagem com o perfil evolvente e com as correes de hlice calculadas analiticamente. Este modelo tridimensional (3D) foi elaborado usando os softwares SolidWorks e Inventor e simulado por elementos finitos por meio do software ANSYS. Verificou-se que as trs correes de hlice - a proposta, a da literatura e a do RIKOR - realmente diminuem a intensificao de presso de contato no flanco do dente da engrenagem. Por fim, foi possvel visualizar que a correo proposta nesta dissertao 3% mais efetiva que a proposta pela literatura e pelo RIKOR para o caso analisado.
