Propagação de danos: importância da atualização dinâmica, efeitos da diluição e propriedades termodinâmicas

Neste trabalho investigamos aspectos da propagação de danos em sistemas cooperativos, descritos por modelos de variáveis discretas (spins), mutuamente interagentes, distribuídas nos sítios de uma rede regular. Os seguintes casos foram examinados: (i) A influência do tipo de atualização (paralela ou sequencial) das configurações microscópicas, durante o processo de simulação computacional de Monte Carlo, no modelo de Ising em uma rede triangular. Observamos que a atualização sequencial produz uma transição de fase dinâmica (Caótica- Congelada) a uma temperatura TD ≈TC (Temperatura de Curie), para acoplamentos ferromagnéticos (TC=3.6409J/Kb) e antiferromagnéticos (TC=0). A atualização paralela, que neste caso é incapaz de diferenciar os dois tipos de acoplamentos, leva a uma transição em TD ≠TC; (ii) Um estudo do modelo de Ising na rede quadrada, com diluição temperada de sítios, mostrou que a técnica de propagação de danos é um eficiente método para o cálculo da fronteira crítica e da dimensão fractal do aglomerado percolante, já que os resultados obtidos (apesar de um esforço computacional relativamente modesto), são comparáveis àqueles resultantes da aplicação de outros métodos analíticos e/ou computacionais de alto empenho; (iii) Finalmente, apresentamos resultados analíticos que mostram como certas combinações especiais de danos podem ser utilizadas para o cálculo de grandezas termodinâmicas (parâmetros de ordem, funções de correlação e susceptibilidades) do modelo Nα x Nβ, o qual contém como casos particulares alguns dos modelos mais estudados em Mecânica Estatística (Ising, Potts, Ashkin Teller e Cúbico)

Enfoque de los Modelos de Ruptura Dieléctrica desde la Termodinámica Estadística

Resumen: El modelado del proceso de ruptura dieléctrica de aislantes sometidos a un campo eléctrico intenso es importante para el desarrollo de nuevos materiales en las industrias eléctrica y electrónica. Información experimental generada en el laboratorio muestra que el proceso de ruptura dieléctrica involucra la transferencia de energía con la consecuente acumulación progresiva de carga y daño en el material. Ésta, produce finalmente la ruptura macroscópica, creando un camino conductor que inutiliza al material aislante. A partir de experimentos de simulación se han calculado los parámetros característicos (dos y tres parámetros) de la función de distribución de fallas (distribución de Weibull), para distintas familias de árboles. También se ha estudiado la relación intrínseca entre las distintas familias de árboles, mediante una distribución generalizada de Weibull con un índice entrópico q. Este índice q es representativo de la estructura fractal de los distintos árboles.

Análise global da estabilidade termodinâmica de misturas: um estudo com o método do conjunto gerador

O cálculo do equilíbrio de fases é um problema de grande importância em processos da engenharia, como, por exemplo, na separação por destilação, em processos de extração e simulação da recuperação terciária de petróleo, entre outros. Mas para resolvê-lo é aconselhável que se estude a priori a estabilidade termodinâmica do sistema, a qual consiste em determinar se uma dada mistura se apresenta em uma ou mais fases. Tal problema pode ser abordado como um problema de otimização, conhecido como a minimização da função distância do plano tangente à energia livre de Gibbs molar, onde modelos termodinâmicos, de natureza não convexa e não linear, são utilizados para descrevê-lo. Esse fato tem motivado um grande interesse em técnicas de otimização robustas e eficientes para a resolução de problemas relacionados com a termodinâmica do equilíbrio de fases. Como tem sido ressaltado na literatura, para proporcionar uma completa predição do equilíbrio de fases, faz-se necessário não apenas a determinação do minimizador global da função objetivo do teste de estabilidade, mas também a obtenção de todos os seus pontos estacionários. Assim, o desenvolvimento de metodologias para essa tarefa desafiadora tem se tornado uma nova área de pesquisa da otimização global aplicada à termodinâmica do equilíbrio, com interesses comuns na engenharia química e na engenharia do petróleo. O foco do presente trabalho é uma nova metodologia para resolver o problema do teste de estabilidade. Para isso, usa-se o chamado método do conjunto gerador para realizar buscas do tipo local em uma rede de pontos previamente gerada por buscas globais efetuadas com uma metaheurística populacional, no caso o método do enxame de partículas.Para se obter mais de um ponto estacionário, minimizam-se funções de mérito polarizadas, cujos pólos são os pontos previamente encontrados. A metodologia proposta foi testada na análise de quatorze misturas polares previamente consideradas na literatura. Os resultados mostraram que o método proposto é robusto e eficiente a ponto de encontrar, além do minimizador global, todos os pontos estacionários apontados previamente na literatura, sendo também capaz de detectar, em duas misturas ternárias estudadas, pontos estacionários não obtidos pelo chamado método de análise intervalar, uma técnica confiável e muito difundida na literatura. A análise do teste de estabilidade pela simples utilização do método do enxame de partículas associado à técnica de polarização mencionada acima, para a obtenção de mais de um ponto estacionário (sem a busca local feita pelo método do conjunto gerador em uma dada rede de pontos), constitui outra metodologia para a resolução do problema de interesse. Essa utilização é uma novidade secundária deste trabalho. Tal metodologia simplificada exibiu também uma grande robustez, sendo capaz de encontrar todos os pontos estacionários pesquisados. No entanto, quando comparada com a abordagem mais geral proposta aqui, observou-se que tal simplificação pode, em alguns casos onde a função de mérito apresenta uma geometria mais complexa, consumir um tempo de máquina relativamente grande, dessa forma é menos eficiente.

Primer principio de la termodinámica aplicado a la máquina de Carnot

Duración (en horas): De 21 a 30 horas Destinatario: Estudiante y Docente

Determinação experimental e modelagem termodinâmica do equilíbrio de fases em sistemas com CO2, n-hexano, n-hexadecano e tetralina

A descoberta de petróleo na camada de Pré-Sal possibilita a geração de ganhos em relação à dependência energética do país, mas também grandes desafios econômicos e tecnológicos. Os custos de extração são maiores devido a vários fatores como a exigência de equipamentos de exploração que suportem elevadas pressões, altas temperaturas e grandes concentrações de gases ácidos, tais quais, dióxido de carbono (CO2) e sulfeto de hidrogênio (H2S). Uma das principais preocupações com o CO2 é evitar liberá-lo para a atmosfera durante a produção. Com a modelagem termodinâmica de dados de equilíbrio de sistemas envolvendo CO2 supercrítico e hidrocarbonetos é possível projetar equipamentos utilizados em processos de separação. A principal motivação do trabalho é o levantamento de dados de equilíbrio de fases de sistemas compostos de CO2 e hidrocarbonetos, possibilitando assim prever o comportamento dessas misturas. Os objetivos específicos são a avaliação do procedimento experimental, a estimação e predição dos parâmetros de interação binários para assim prever o comportamento de fases dos sistemas ternários envolvendo CO2 e hidrocarbonetos. Duas metodologias foram utilizadas para obtenção dos dados de equilíbrio: método estático sintético (visual) e método dinâmico analítico (recirculação das fases). Os sistemas avaliados foram: CO2 + n-hexano, CO2 + tetralina, CO2 + n-hexadecano, CO2 + n-hexano + tetralina e CO2 + tetralina + n-hexadecano à alta pressão; tetralina + n-hexadecano à baixa pressão. Para o tratamento dos dados foi utilizada equação de estado cúbica de Peng-Robinson e a regra de mistura clássica

Análise das experiências de outorga de diluição de efluentes em prática no Brasil e proposições de aperfeiçoamento.

A outorga dos direitos de uso é um instrumento da Política Nacional de Recursos Hídricos que tem como objetivo assegurar o controle quantitativo e qualitativo dos usos de água e o efetivo exercício dos direitos de acesso aos recursos hídricos. Neste contexto, insere-se a outorga de diluição de efluentes cujo objetivo é auxiliar na gestão qualitativa dos corpos dágua. As três informações básicas para um sistema de suporte à decisão de concessão de outorgas de diluição de efluentes são: a disponibilidade hídrica natural, o limite de qualidade permitido (enquadramento dos corpos dágua em classes de uso) e a quantidade total de recursos já comprometida com os usos existentes. Com estas três informações, o sistema estará apto a iniciar a operação de controle; quanto mais precisas forem estas informações, mais fiéis à realidade serão as informações retornadas pelo sistema. O objetivo principal deste estudo foi analisar as experiências brasileiras de outorgas de diluição de efluentes, identificar os seus pontos fortes e as limitações na sua aplicação e apresentar propostas de aperfeiçoamento. Foram analisadas as sete experiências em prática no Brasil, a saber: União, Bahia, Espírito Santo, Paraná, Mato Grosso, Distrito Federal e Minas Gerais. A pesquisa desenvolvida compreendeu ampla revisão bibliográfica e entrevistas/discussões com especialistas da área. Os resultados evidenciaram que há uma excessiva simplificação na aplicação da outorga de diluição de efluentes, fazendo com que nenhuma das experiências analisadas tenha conseguido obter a plenitude de suas potencialidades. Foi também possível concluir que a falta de enquadramentos dos corpos hídricos, com base em critérios técnicos e com metas realísticas, torna a aplicação da outorga de diluição de efluentes extremamente difícil, distorcendo a sua funcionalidade e causando inconvenientes aos entes do sistema de gerenciamento de recursos hídricos. Finalmente, foram propostas diretrizes gerais sobre a outorga de diluição de efluentes de modo a torná-la importante instrumento de gestão qualitativa dos corpos hídricos, impedindo que os limites de qualidade estabelecidos pela sociedade sejam ultrapassados e alertando para o nível de comprometimento da disponibilidade hídrica.

Arte e realidade : aproximação, diluição e simbiose no século XX

Tese de doutoramento, Belas-Artes (Ciências da Arte), Universidade de Lisboa, Faculdade de Belas-Artes, 2014

Física II. Termodinámica y Electromagnetismo.

Este libro está dividido en trece capítulos, en los cuales se aborda el estudio de los siguientes temas: 1. Campo eléctrico en el vacío, 2. Campo eléctrico en la materia, 3. Corriente eléctrica contínua, 4. Electromagnetismo, 5. Propiedades magnéticas de la materia, 6. Inducción electromagnética, 7. Corrientes alternas, 8. Corriente eléctrica en medios no metálicos, 9. Termometría y dilatación de sólidos y líquidos, 10. El estado gaseoso, 11. Calorimetría y propagación del calor, 12. Primer principio de la Termodinámica, 13. Segundo principio de la Termodinámica.

Cuestiones de Física. Electromagnetismo y Termodinámica.

Este libro está escrito en forma de preguntas y respuestas. Los temas que refleja son los siguientes: 1. Campo eléctrico en el vacío. 2. Campo eléctrico en la materia. 3. Corriente continua. 4. Electromagnetismo. 5. Inducción electromagnética y corriente alterna. 6. Propiedades magnéticas de la materia. 7. Dilatación, termometría y calorimetría. 8. Termodinámica.

Elaboración de tutoriales web para la enseñanza de la Termodinámica.

Realizado en la E.T.S. de Ingenieros Industriales de la Universidad de Valladolid y en la Escuela Universitaria de Educación de Palencia, por 5 profesores de estos centros para las asignaturas de Termodinámica I y II, Ingeniería Térmica, Tecnología Energética y Ciencias de la Naturaleza y su Didáctica I de Ingeniería Industrial y Maestro en Educación Primaria. Este proyecto se ha desarrollado en el contexto de las TIC como un recurso didáctico que ayude a construir y desarrollar un modelo de enseñanza más flexible, donde prime más la actividad y la construcción del conocimiento por parte del alumnado a través de una gama variada de actividades. Pretende contribuir a la mejora de la enseñanza universitaria con la creación e implementación de tutoriales web en el campo de la termodinámica. Los recursos electrónicos que se han creado comprenden el desarrollo de programas informáticos de simulación de diferentes procesos termodinámicos (CD) y la realización de guías de actividades para alumnos y profesores (texto impreso). El modelo didáctico que se propone es mixto semipresencial sustentando en un aprendizaje colaborativo. La evaluación del proyecto es altamente satisfactoria.

Puntualizaciones acerca de la termodinámica de la ionización de ácidos débiles en disolución acuosa.

Se pretende que el alumno supere el encasillamiento con que se suelen almacenar los conocimientos adquiridos en relación con el temario de Química de COU, y los relacione de manera reflexiva e inteligente, intentando asimilarlos progresivamente. Por ello, se propone que no se planteen al alumno sólo cuestiones y problemas referentes a temas determinados, sino también otros de recapitulación, para que relacionen aspectos varios.

Hacia la convergencia europea en Universidades Públicas : desarrollo de competencias a través de actividades en Termodinámica.

Resumen tomado de la publicación

Estudo da estabilidade termodinâmica de filmes ultrafinos de HfO/sub 2/ sobre Si

O presente estudo relata a composição, transporte atômico, estabilidade termodinâmica e as reações químicas durante tratamentos térmicos em atmosfera de argônio e oxigênio, de filmes ultrafinos de HfO2 depositados pelo método de deposição química de organometálicos na fase vapor (MOCVD) sobre Si, contendo uma camada interfacial oxinitretada em NO (óxido nítrico). A caracterização foi realizada utilizando-se técnicas de análise por feixes de íons e espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X (XPS). Também foram realizadas medidas elétricas sobre os filmes. Os estudos indicaram que esta estrutura é essencialmente estável aos tratamentos térmicos quando é feito um pré-tratamento térmico em atmosfera inerte de argônio, antes de tratamento em atmosfera reativa de oxigênio, exibindo uma maior resistência à incorporação de oxigênio do que quando foi diretamente exposta à atmosfera de oxigênio. Tal estabilidade é atribuída a um sinergismo entre as propriedades do sistema HfO2/Si e a barreira à difusão de oxigênio constituída pela camada interfacial oxinitretada. A composição química dos filmes após os tratamentos térmicos é bastante complexa, indicando que a interface entre o filme e o substrato tem uma composição do tipo HfSixOyNz. Foi observada a migração de Hf para dentro do substrato de Si, podendo esta ser a causa de degradação das características elétricas do filme.

Simulação de reatores de polimerização de estireno : modelagem cinética e termodinâmica

Nesse trabalho, é proposto um modelo fenomenológico para a polimerização de estireno em solução, validado com dados de uma planta industrial. Um modelo matemático para a polimerização do estireno via radicais livres é desenvolvido para predizer o comportamento estacionário e dinâmico do processo contínuo de produção de poliestireno. O modelo inclui a cinética de polimerização, em dois reatores CSTR auto-refrigerados em série, o equilíbrio líquido-vapor na seção de reação e as propriedades do produto final. Os resultados obtidos através do modelo desenvolvido são utilizados para determinar quais são os efeitos da composição de alimentação, temperatura e concentração do iniciador na conversão do monômero, massas molares, polidispersão, formação de dímeros e trímeros, densidade, viscosidade, índice de fluidez, propriedades térmicas e tensão de ruptura. Para o equilíbrio líquido-vapor, um modelo termodinâmico também foi desenvolvido para reatores auto-refrigerados, que usam o calor de evaporação para remover o calor gerado por reações químicas fortemente exotérmicas, e modelado através de uma equação cúbica de estado e uma regra de mistura aplicada ao equilíbrio líquido-vapor a baixas pressões para soluções poliméricas através do emprego de um único parâmetro de interação. O modelo desenvolvido pode ser utilizado para avaliação de estruturas de controle, simulação e otimização do processo de polimerização do estireno.