New computer software for defining the three-dimensional geometry for a centrifu- gal compressor impeller

In this thesis, a computer software for defining the geometry for a centrifugal compressor impeller is designed and implemented. The project is done under the supervision of Laboratory of Fluid Dynamics in Lappeenranta University of Technology. This thesis is similar to the thesis written by Tomi Putus (2009) in which a centrifugal compressor impeller flow channel is researched and commonly used design practices are reviewed. Putus wrote a computer software which can be used to define impeller’s three-dimensional geometry based on the basic geometrical dimensions given by a preliminary design. The software designed in this thesis is almost similar but it uses a different programming language (C++) and a different way to define the shape of the impeller meridional projection.

Um método para condução de inventários florestais sem o uso de equações volumétricas

Neste trabalho foram conduzidos testes preliminares sobre o uso do método altura relativa, desenvolvido originalmente por Andrade & Leite (1997), para condução de inventário florestal. O método proposto foi comparado com um dos métodos usuais, que consiste em medir o diâmetro de todas as árvores, a altura de cerca de 15 árvores e a altura de cerca de cinco árvores dominantes por parcela. Para processamento desses dados são utilizadas equações hipsométricas e volumétricas, sendo estas últimas geradas com dados de cubagem de árvores no povoamento. No método da altura relativa são utilizados apenas dados obtidos nas parcelas, não sendo necessário cubar árvores no povoamento. Os dados de quatro parcelas e de 277 árvores-amostra foram utilizados para comparação das duas metodologias (usual e altura relativa). Os volumes estimados pelos dois métodos foram iguais (156,21 e 156,19 m³/ha). Portanto, pode-se concluir que o método alternativo é promissor, resultando ainda em algumas vantagens, como: redução do número de alturas medidas nas parcelas e eliminação das atividades de cubagem de árvores-amostra e de ajuste de modelos volumétricos e, ou, de taper.

Uso do método da altura relativa em inventário florestal de um povoamento de pinus

Neste trabalho é apresentado um teste do método Altura Relativa em povoamentos de pinus. No primeiro estudo de caso foram utilizados dados de 1.200 árvores cubadas do híbrido entre Eucalyptus grandis W. Hill ex Maiden e Eucalyptus urophylla S.T. Blake, para inferir sobre a acurácia proporcionada pelo método e desenvolver uma fórmula que permitisse eliminar ou reduzir o número de árvores-amostra em um inventário florestal. A fórmula desenvolvida foi hr= (Ht - 2)/ 2. Informações geradas por essa fórmula, juntamente com informações de dap e altura total, foram utilizadas para gerar equações de taper empregando-se procedimentos de geometria analítica. Em um segundo caso, testou-se o método Altura Relativa na condução de um inventário florestal de um povoamento de pinus. Esse mesmo povoamento foi inventariado, também, por um processo usual. Por meio das avaliações efetuadas, foi possível concluiu que o método altura relativa resulta em estimativas precisas e não tendenciosas do taper e do volume sólido, podendo ser utilizado em substituição ao usual.

Análise da dinâmica sazonal e separabilidade espectral de algumas fitofisionomias do cerrado com índices de vegetação dos sensores MODIS/TERRA e AQUA

Composições de 16 dias de índices de vegetação do sensor MODerate resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS), com resolução espacial de 1km, a bordo dos satélites TERRA e AQUA, foram usadas para caracterizar a dinâmica sazonal em 2004 de cinco fitofisionomias de Cerrado e analisar a sua separabilidade espectral. Os índices Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) e Enhanced Vegetation Index (EVI), calculados a partir dos dados dos sensores de ambas as plataformas e de uma base comum de pixels, foram comparados entre si. Os resultados indicaram que: (a) dentre as fitofisionomias estudadas, a Floresta Estacional decídua apresentou uma dinâmica sazonal muito marcante em função da perda de folhas da estação chuvosa para a seca (substancial redução nos índices) e do rápido verdejamento com o início da precipitação no final de outubro (rápido incremento de NDVI e EVI); (b) o NDVI mostrou maior variabilidade entre as classes de vegetação do que o EVI apenas na estação seca; (c) a discriminação entre as fitofisionomias melhorou da estação chuvosa para a seca; (d) o NDVI foi mais eficiente do que o EVI para discriminar as classes de vegetação na estação seca, ocorrendo o contrário na estação chuvosa; e (e) na maioria das datas selecionadas para estudo, não houve diferenças estatisticamente significativas entre os índices de vegetação gerados de ambas as plataformas, apesar das variações na qualidade dos pixels selecionados para as composições de 16 dias e na geometria de iluminação e de visada.

Avaliação do desempenho logístico do transporte rodoviário de madeira de áreas de fomento florestal com o uso de rede de Petri

Neste estudo, buscou-se aplicar o modelo de avaliação do desempenho logístico de cadeias produtivas (ADELCAP), baseado nos tempos dos elementos do ciclo operacional do transporte de madeira de áreas de fomento de uma empresa produtora de celulose do Estado do Espírito Santo, objetivando apontar meios de otimizar os recursos físicos para garantir um fluxo de abastecimento ininterrupto e apropriado volume de entrada de madeira nos depósitos regionais. O ciclo operacional de transporte de madeira é ordenado pelas atividades de carregamento de madeira no campo, viagem carregada, descarregamento no depósito e viagem vazia. Utilizou-se a Rede de Petri Temporal, por trabalhar com dois tempos duração de sensibilização. Realizaram-se simulações com os softwares JARP e ARP, a fim de simular, analisar e avaliar o desempenho operacional. As variações empregadas em cada cenário se devem à qualidade da estrada, sob as condições atuais quanto à geometria vertical e horizontal e ao quociente de irregularidade, em cada depósito para os diferentes tipos de veículo e forma de carregamento da madeira adotado. Nas regiões de topografia acidentada, a melhoria das estradas alterando seu nível de qualidade tem maior influência para o aumento do desempenho dos veículos, e os veículos 4x2 e 6x2 apresentaram os melhores resultados. Nas regiões de planícies, a escolha do veículo tem maior influência no aumento do desempenho do transporte, já que a topografia e qualidade das estradas atuais já contribuem para isso. Nesses casos, a relação tonelada transportada por distância e tempo será maior para os veículos com capacidade de carga líquida maior.

Modelagem da biomassa total e da lenha por unidade de área para bracatingais nativos

A bracatinga (Mimosa scabrella Benth.) é uma espécie pioneira nativa da Floresta Ombrófila Mista de rápido crescimento e cultivada, predominantemente, na forma de povoamentos puros ou consorciada com culturas agrícolas pelos pequenos e médios produtores da região metropolitana de Curitiba. O objetivo deste estudo foi selecionar equações estimativas da biomassa total e da lenha de bracatingais por unidade de área nas diferentes idades, disponibilizando, assim, uma ferramenta simples e de fácil aplicação durante o processo de comercialização dos povoamentos. Os dados são provenientes de 272 parcelas temporárias com idades variando de 3 a 18 anos. Foram testados 21 modelos tradicionais: 10 aritméticos e semilogarítmicos e 11 logarítmicos. Foram também desenvolvidas equações pelo processo Stepwise a partir de uma matriz de correlação. As equações ajustadas foram comparadas pelo Coeficiente de determinação ajustado (R²aj), Erro-padrão da estimativa percentual (Syx%), teste F e Distribuição gráfica de resíduos. Duas equações para cada caso foram selecionadas, sendo uma tradicional e a outra desenvolvida por Stepwise. Para a biomassa total, foram selecionadas a equação de Clutter e a equação aritmética desenvolvida por Stepwise; e para a biomassa da lenha, a equação da variável combinada, proposta por Spurr, e a equação aritmética de Stepwise. Por fim, realizou-se teste Qui-quadrado (x²) a partir de uma amostra de 17 parcelas extraídas da base de dados, em que as quatro equações selecionadas foram consideradas válidas para a estimativa da biomassa total e da lenha dos bracatingais da região metropolitana de Curitiba.

Sombreamento arbóreo e orientação de instalações avícolas

Este trabalho teve como objetivo estudar a contribuição do sombreamento arbóreo para amenizar a radiação solar em instalações avícolas. Foram analisadas, por meio de simulação gráfica, instalações com dimensões utilizadas em produção avícola, com a cumeeira orientada na direção leste-oeste, bem como na norte-sul, situadas nas latitudes 0; 10; 20 e 30º S e o sombreamento proporcionado por árvores de geometria de forma globosa. A eficiência do sombreamento foi analisada por meio de um Índice de Sombreamento (Isg), em função da localização temporal e espacial da instalação, que considera o efeito sombreador da árvore, interna e externamente. Para condições de verão, foi observado que, para o Norte e Nordeste do Brasil, o uso do sombreamento foi mais eficiente que para as regiões Sudeste e Sul, tanto para as instalações com orientação leste-oeste quanto para norte-sul, sendo verificado para o Nordeste Isg = 25%, para orientação leste-oeste, enquanto Isg = 33% para orientação norte-sul. Quando analisada a orientação leste-oeste comparativamente à norte-sul, verifica-se que, em todas as latitudes, o sombreamento foi mais eficiente quando adotado para a orientação norte-sul, observando-se, por exemplo, para a região Sudeste Isg = 21% (leste-oeste), enquanto Isg = 32% (norte-sul).

Influência de centrífuga no processamento do mel de abelha

Neste trabalho, estudou-se a influência do tipo de centrífuga utilizado no processamento do mel de abelha sobre os parâmetros reológicos, físico-químicos e sensoriais. Para a análise sensorial, trabalhou-se com 58 provadores que constataram mudanças no sabor das amostras. Na análise reológica, foi utilizado um reômetro RS50 conectado a um banho termostático K20-DC5, ambos da HAAKE, com um sensor de geometria cone-placa. Ocorreram diferenças significativas nos valores da viscosidade entre as duas amostras obtidas por meio dos respectivos modelos de centrífugas. O valor da viscosidade do mel obtido da centrífuga radial foi, aproximadamente, o dobro do valor do mel processado na centrífuga facial. Nenhuma alteração foi observada nos níveis de hidroximetilfurfural e umidade de ambas as amostras. No caso do mel obtido da centrífuga radial, obteve-se umidade de 20,6%, enquanto o mel processado na centrífuga facial apresentou umidade de 20,2%. Na análise sensorial, cerca de 69% dos provadores manifestaram preferência pelo mel processado na centrífuga radial, que consideraram o sabor doce menos acentuado e mais viscoso.

Influência do processo de secagem na qualidade do cogumelo shiitake

Os cogumelos comestíveis são alimentos altamente perecíveis. A secagem apresenta-se como alternativa de proporcionar armazenagem segura e livre do desenvolvimento de microrganismos. Neste trabalho, foram investigados os efeitos dos fatores geometria da matéria-prima (cogumelos inteiros e fatiados), temperatura de secagem (50 °C e 70 ºC) e umidade final (5% e 15% bu) sobre a qualidade de cogumelos Shiitake, após a secagem. Curvas experimentais de secagem foram levantadas e análises de cor e textura foram realizadas no produto fresco e no produto depois de seco e reidratado. O efeito desses parâmetros foi avaliado mediante análise de variância acompanhada de teste de comparações múltiplas. A secagem ocorreu no período decrescente, e os cogumelos fatiados e secos a 70 ºC demandaram menor tempo de processo do que os demais tratamentos. Ocorreu menor escurecimento nos cogumelos secos a 70 ºC, e o tempo de secagem afetou a qualidade, constatada pela maior dureza, gomosidade e escurecimento.

Emprego de ferramentas numéricas na avaliação do módulo de elasticidade em vigas roliças de madeira

Vigas são elementos estruturais encontrados na maioria das construções civis. Dentre os materiais de engenharia, destaca-se a madeira, por ter resistência mecânica satisfatória aliada a baixa densidade. A madeira roliça apresenta-se como boa solução na confecção de vigas, uma vez que não precisa ser processada, como é o caso da madeira serrada. O projeto de elementos estruturais de madeira requer o conhecimento de suas propriedades físicas e mecânicas, obtidas segundo as premissas de documentos normativos. Em se tratando da madeira roliça, os documentos normativos nacionais que tratam da determinação das propriedades de resistência e rigidez estão vigentes há mais de vinte anos sem revisão técnica. De forma geral, tanto as normas nacionais como as internacionais idealizam geometria troncocônica para as peças roliças de madeira, implicando equações simplificadas incapazes de prever a influência das irregularidades da forma na determinação do módulo de elasticidade longitudinal. Este trabalho objetiva avaliar a influência das irregularidades da geometria em peças roliças de madeira Corymbia citriodora e Pinus caribaea no cálculo do módulo de elasticidade longitudinal. Para tanto, utilizou-se do ensaio de flexão estática a três pontos, considerando também um modelo matemático simplificado, assumindo seção circular constante para a forma do elemento. As irregularidades das peças são consideradas nos modelos numéricos, constituídos de elementos finitos de barra e tridimensionais. Os resultados encontrados revelam equivalência estatística entre os módulos de elasticidade para ambas as formas de cálculo, indicando ser plausível a consideração de seção circular constante para as peças de madeira aqui avaliadas.

Aplicação de túnel de vento na avaliação de linhas de fluxo geradas por crepinas de filtros de areia

Visando à obtenção de informações técnicas que auxiliem aprimorar a eficiência hidráulica de filtros de areia nos processos de filtragem e retrolavagem, buscou-se avaliar o potencial de utilização de uma bancada didática de túnel de vento como método de visualização e caracterização das linhas de fluxo geradas pela interação da geometria de um modelo de dreno (crepina) com diferentes velocidades de escoamento. Os ensaios foram realizados, instalando-se um modelo comercial de dreno, do tipo cilíndrico, em um módulo experimental construído para ser acoplado a um túnel de vento vertical. Simularam-se as três vazões de escoamento de ar fornecidas pelo módulo, obtendo-se registros fotográficos com uma câmara de alta velocidade, cujas imagens foram tratadas para destacar a disposição das linhas de fluxo e os caminhos preferenciais de escoamento para os sentidos de escoamento de filtragem e retrolavagem. Correlacionou-se, por similitude, o intervalo de operação do túnel de vento com valores de vazão praticados em processos de filtração com água, em filtros de areia comerciais, com 40; 60 e 100 cm de diâmetro. Os resultados obtidos validaram a metodologia proposta, permitindo analisar o efeito da geometria da crepina nas linhas de fluxo experimentais, tanto no modo de filtragem quanto no de retrolavagem.

Índice geométrico e perda de carga localizada em conexões de emissores "online"

O objetivo deste artigo é apresentar um estudo envolvendo uma relação entre a perda de carga localizada em conexões de emissores em tubulações, com diferentes diâmetros, utilizados em irrigação localizada, com a geometria dos conectores de emissores "online", que permite a fácil quantificação dessas perdas de carga, uma vez conhecida a dimensão dos conectores. O experimento foi conduzido para Números de Reynolds no intervalo de fluxo turbulento, obtidos pela variação da vazão nos tubos a uma temperatura constante da água. Para os tubos considerados, os resultados da investigação indicaram que o fator de atrito da equação de Darcy-Weisbach pode ser estimado pela Equação de Blasius com os coeficientes b = 0,300 e m = 0,25 para a determinação da perda de carga nos tubos avaliados. As perdas de carga provocadas pelas conexões dos emissores nos tubos considerados aumentaram em até 62% em relação às observadas nos tubos sem emissor. Uma relação entre o coeficiente de carga cinética (K) e o índice de obstrução devido à conexão do emissor "online" (IO) no tubo é apresentada por uma relação algébrica do tipo potência, com coeficiente de ajuste de, aproximadamente, 96%.

Modelling of calciner in post-combustion carbon capture process

Climate change has given an impetus to research and developed new technologies to reduce significantly carbon dioxide emissions in energy production in the developed countries. The major pollution source, fossil fuels, will be used as an energy source for many decades, which provides the demand for carbon capture and storage technologies. Over recent years many new technologies has been developed and one of the most promising is calcium-looping in post-combustion carbon capture process, which use carbonation-calcination cycle to capture carbon dioxide from the flue gas of a combustion process. First pilot plant for calcium-looping process has been built in Oviedo, Spain. In this study, a three-dimensional model has been created for the calciner, which is one of the two fluidized bed reactors needed for the process. The calciner is a regenerator where the captured carbon dioxide is removed from the calcium material and then collected after the reactor. Thesis concentrates in creating the calciner 3D-model frame with CFB3D-program and testing the model with two different example cases. Used input parameters and calciner geometry are Oviedo pilot plant design parameters. The calculation results give information about the process and show that pilot plant calciner should perform as planned. This Master’s Thesis is done in participation to EU FP7 project CaOling.

Simulation of structural stress history based on dynamic analysis

Modern machine structures are often fabricated by welding. From a fatigue point of view, the structural details and especially, the welded details are the most prone to fatigue damage and failure. Design against fatigue requires information on the fatigue resistance of a structure’s critical details and the stress loads that act on each detail. Even though, dynamic simulation of flexible bodies is already current method for analyzing structures, obtaining the stress history of a structural detail during dynamic simulation is a challenging task; especially when the detail has a complex geometry. In particular, analyzing the stress history of every structural detail within a single finite element model can be overwhelming since the amount of nodal degrees of freedom needed in the model may require an impractical amount of computational effort. The purpose of computer simulation is to reduce amount of prototypes and speed up the product development process. Also, to take operator influence into account, real time models, i.e. simplified and computationally efficient models are required. This in turn, requires stress computation to be efficient if it will be performed during dynamic simulation. The research looks back at the theoretical background of multibody dynamic simulation and finite element method to find suitable parts to form a new approach for efficient stress calculation. This study proposes that, the problem of stress calculation during dynamic simulation can be greatly simplified by using a combination of floating frame of reference formulation with modal superposition and a sub-modeling approach. In practice, the proposed approach can be used to efficiently generate the relevant fatigue assessment stress history for a structural detail during or after dynamic simulation. In this work numerical examples are presented to demonstrate the proposed approach in practice. The results show that approach is applicable and can be used as proposed.

Metodologia para estudo do volume e densidade absoluta da placenta humana de termo

OBJETIVO: comparar duas metodologias para o cálculo do volume placentário em gestações normais de termo: a do princípio de Arquimedes e a do volume do cilindro, para estimar a densidade absoluta da placenta. Definir a metodologia mais adequada para o cálculo do volume e densidade placentários, que se relacione com o peso e classificação do recém-nascido. MÉTODOS: foram estudadas 50 placentas provenientes de gestações de termo sem complicações e calculados o volume e a densidade absoluta placentários: a) pelo princípio de Arquimedes e b) na suposição de que a placenta seria uma secção de cilindro com duas alturas diferentes do bolo placentário: com a altura média e com a altura da média aritmética do centro e extremidades. As densidades absolutas placentárias foram calculadas pelo quociente entre o peso ao ar da placenta e os diferentes volumes. RESULTADOS: a maioria das gestantes eram multíparas, idade média de 25,4 anos, volume placentário médio entre 547,8 e 610 cm³ e densidade média entre 0,94 e 1,14 g/cm³, dependendo da metodologia empregada. CONCLUSÕES: a metodologia mais adequada para estimar o volume placentário no termo foi a do princípio de Arquimedes, pela melhor correlação com o peso dos recém-nascidos, o índice placentário e a classificação do peso dos recém-nascidos em relação à idade gestacional.