DECAT - Departamento de Controle e Automação
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Item Modelagem da transferência de calor de ambientes subterrâneos no programa de simulação EnergyPlus.(2019) Resende, Bruna Cristina; Souza, Henor Artur de; Gomes, Adriano PintoA temperatura do solo é um dos fatores mais influentes nas avaliações de desempenho térmico de ambientes subterrâneos e quase sempre é desconsiderada. Por isso, é necessário avaliar essa influência devido à interação do solo com a edificação, pois a transferência de calor através de paredes e pisos subterrâneos tem uma extensão significativa na carga térmica total de uma edificação. Este trabalho compara e avalia o impacto de diferentes alternativas de modelagem presentes no programa de simulação EnergyPlus por meio da análise das trocas de calor entre o solo, o piso e as paredes de um ambiente subterrâneo de uma edificação unifamiliar de São Paulo, Brasil, não condicionada artificialmente e não isolada termicamente. A comparação das alternativas de modelagem por meio da análise recomendada pela NBR 15575 indicou grande variação nos resultados de temperatura interna do ambiente subterrâneo da edificação. Quando comparado ao pré-processador Basement, os modelos do objeto GroundDomain apresentaram variação de temperatura interna do ambiente subterrâneo de até 6 ºC no verão e de 5,2 ºC no inverno. Tais resultados fornecem indicações da influência e da variabilidade que o uso das diferentes opções de modelagem do EnergyPlus podem gerar em uma análise de desempenho térmico.Item Residência em contêiner : comparativo de estratégias para a melhoria do desempenho térmico.(2019) Viana, Françoíse Santana; Souza, Henor Artur de; Gomes, Adriano PintoA construção civil passa atualmente por desafios em construir de forma mais econômica e ambientalmente correta. Neste trabalho visa-se conhecer melhor o equipamento não convencional utilizado para edificações, o contêiner, avaliando seu desempenho térmico. O contêiner é escolhido como objeto de estudo pois é um módulo que pode ser adaptado para diversos tipos de climas, terrenos e construções. E como no Brasil sua utilização na construção é recente, torna-se necessário uma análise para entender como adaptá-lo de forma eficiente. Neste estudo, a avaliação do desempenho térmico do contêiner é feita via simulação numérica utilizando o programa Energyplus, analisando o impacto da ventilação natural e da massa térmica dos fechamentos no comportamento térmico da edificação. São consideradas as condições climáticas para as zonas bioclimáticas 2, 3 e 8, que englobam o litoral brasileiro, previstas na norma NBR 15.220-2005, observando também os requisitos mínimos da norma NBR 15.575-2013. Para o estudo, projetou-se uma casa com dois módulos de contêiner, totalizando uma área de 29,57 m². Os resultados obtidos mostram a necessidade de adaptações para que o contêiner possua habitabilidade em todas as zonas bioclimáticas analisadas. Constata-se que o uso de isolamento térmico nos fechamentos verticais, de uma cobertura termicamente eficiente, de uma fundação adequada e de cores com tons mais claros no fechamento externo proporcionam um melhor desempenho térmico à edificação, para os climas analisados.Item A relação entre capacidade atencional, psicopedagogia e o conforto térmico em salas de aula.(2019) Marçal, Viviane Gomes; Souza, Henor Artur de; Cristeli, Pablyne Sant’Ana; Marçal, Caio Cesar SousaA interferência do conforto térmico na capacidade de atenção dos estudantes em salas de aula já tem sido relatada em pesquisas nas áreas que desenvolvem os projetos de edifícios escolares. Entretanto, no campo da educação trata-se da temática da capacidade atencional e da aprendizagem sem relacionar ao ambiente construído. Desse modo, verifica-se o quanto é preciso trazer esse debate a fim de subsidiar e inter-relacionar as áreas. Assim, este trabalho teve por objetivo tratar das possíveis relações entre a capacidade atencional, a psicopedagogia e o conforto térmico no ambiente escolar a partir de seus percursos e da produção de conhecimentos, assim como dos dados coletados com os estudantes. Esta pesquisa tem natureza de abordagem qualitativa e quantitativa, com base em levantamentos de dados realizados em duas instituições públicas de educação superior, localizadas na cidade de Belo Horizonte e em Ouro Preto, Minas Gerais. Os resultados em Belo Horizonte indicaram que, a impaciência, dificuldade de concentração e sonolência foram mais percebidas pelos discentes, e ainda 70% têm a atividade de estudo prejudicada no ambiente de sala de aula. Em Ouro Preto ao serem perguntados sobre o prejuízo na atividade de estudo, 79% dos estudantes conseguem desenvolver a atividade de estudo normalmente no interior das salas de aula.Item Analysis of the perception of users of pre-hospital architecture in Light Steel Frame : a case study in Minas Gerais, Brazil.(2019) Melo, Mirvane Vasconcelos Santos; Souza, Henor Artur deThe quality of many physical spaces can be achieved from the use of a flexible architecture. Understanding whether such a building has acceptable comfort conditions, adequate division of its internal spaces, efficiency of functionality, can be possible by consulting its own users/employees, analyzing and considering one of the basic concepts for architectural spatial design: people and environments are inseparable and cannot be thought out separately. Therefore, the purpose of this case study is to analyze the perception of users and managers of three USP (Unidades de Saúde Públicas) (Public Health Units), built in the LSF (Light Steel Framing) system, in relation to the built environment and thus contribute to a reflection on health care architecture based on identified gaps. These Public Health Units in LSF are located in 3 (three) different cities in the interior of the state of Minas Gerais, in the southeastern region of Brazil. To this end, the development of the work is carried out through on-site interviews with users and managers. The answers of the questionnaires are analyzed with the help of the software SPSS (Statistical Package for the Social Sciences), version 19.0. The results show that the buildings present project inadequacies related to the performance of self-supporting closures, extensive to the presence of cracks and infiltrations and to some aspects related to environmental comfort. However, the hospital architecture produced with the LSF can allow flexibility, modifications and probably possible solutions to these issues.Item Influence of cooling methods on the residual mechanical behavior of fire-exposed concrete : an experimental study.(2019) Carvalho, Espedito Felipe Teixeira de; Silva Neto, João Trajano da; Soares Junior, Paulo Roberto Ribeiro; Maciel, Priscila de Souza; Fransozo, Helder Luis; Bezerra, Augusto Cesar da Silva; Gouveia, Antônio Maria Claret deThis work reports the main conclusions of a study on the mechanical behavior of concrete under ISO 834 fire with different cooling methods. The aim of this research was to provide reliable data for the analysis of structures damaged by fire. The experimental program used cylindrical concrete test specimens subjected to ISO 834 heating in a furnace up to maximum gas temperatures of 400, 500, 600, 700, and 800 ◦C. The compressive strength was measured in three situations: (a) at the different temperature levels reached in the furnace; (b) after a natural cooling process; and (c) after aspersion with water at ambient temperature. The results indicate that the concrete residual compressive strength is fairly dependent on the maximum temperature reached in the furnace and revealed that concrete of a lower strength preserved relatively higher levels of strength. The cooling method significantly influenced the strength, albeit at a lower intensity. In all cases, the residual strength remained in the range of 38% to 67% of the strength at ambient temperature. The statistical analysis showed that the data obtained by the experimental program are significant and confirmed the influence of the conditions imposed on the residual strength.Item Capacitive impedance measurement : dual-frequency approach.(2019) Rêgo Segundo, Alan Kardek; Pinto, Érica Silva; Santos, Gabriel Almeida; Monteiro, Paulo Marcos de BarrosThe most widely used technique for measuring capacitive impedances (or complex electrical permittivity) is to apply a frequency signal to the sensor and measure the amplitude and phase of the output signal. The technique, although efficient, involves high-speed circuits for phase measurement, especially when the medium under test has high conductivity. This paper presents a sensor to measure complex electrical permittivity based on an alternative approach to amplitude and phase measurement: The application of two distinct frequencies using a current-to-voltage converter circuit based in a transimpedance amplifier, and an 8-bit microcontroller. Since there is no need for phase measurement and the applied frequency is lower compared to the standard method, the circuit presents less complexity and cost than the traditional technique. The main advance presented in this work is the use of mathematical modeling of the frequency response of the circuit to make it possible for measuring the dielectric constant using a lower frequency than the higher cut-off frequency of the system, even when the medium under test has high conductivity (tested up to 1220 µS/cm). The proposed system caused a maximum error of 0.6% for the measurement of electrical conductivity and 2% for the relative dielectric constant, considering measurement ranges from 0 to 1220 µS/cm and from 1 to 80, respectively.Item Desenvolvimento de um sistema de medição de umidade de minério de ferro em correia transportadora.(2019) Pinto, Érica Silva; Rêgo Segundo, Alan Kardek; Magalhães, Paulo Henrique Vieira; Leal Filho, Laurindo de Salles; Rêgo Segundo, Alan Kardek; Magalhães, Paulo Henrique Vieira; Leal Filho, Laurindo de Salles; Silva Junior, Sávio Augusto Lopes da; Almeida, Silvia Grasiella MoreiraA umidade de materiais é um parâmetro muito utilizado na indústria. Na mineração, por exemplo, é um fator determinante na linha de produção de minério de ferro. Umidades elevadas podem resultar em instabilidade de pilhas em pátios de estocagem, aumentar os custos de produção e, principalmente, tornar o processo de extração, transporte e beneficiamento de minério de ferro ineficaz. Além dessas consequências, quantidades de água acima de limites pré-estabelecidos podem inviabilizar o transporte de minério em navios. Em contrapartida, baixas umidades podem resultar em emissão de particulados de minério na atmosfera e, consequentemente, perda de material comercializável. Neste contexto, este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sensor de umidade de minério de ferro em correia transportadora, em escala laboratorial, que pode, futuramente, ser adaptado ao ambiente industrial. A estrutura que sustenta o sistema de medição se movimenta paralelamente ao transportador de correia e juntamente ao minério, fazendo com que a velocidade relativa entre a célula de medição e o minério seja próxima de zero. Essa montagem permite que a medição do conteúdo de água do minério seja realizada em tempo real e in situ. O elemento sensor utiliza o método capacitivo vii como princípio de medição, sendo capaz de determinar a constante dielétrica relativa do meio onde está inserido e correlacioná-la com a umidade em base seca do minério de ferro. Com o objetivo de diminuir o efeito da componente condutiva na medição da constante dielétrica relativa, um método intitulado real-dual-frequency foi aplicado. O sensor desenvolvido se limita a minerais com condutividade elétrica máxima de 800 μS/cm e foi testado utilizando um minério de granulometria fina (pellet feed com menos de 0,15mm) com 65% de teor de ferro. O sistema desenvolvido possui faixa de medição de umidade em peso de 0 a 14% com base seca e apresenta erro máximo de 1,64%, mesmo com o minério em movimento.Item Desenvolvimento de um sistema de controle para a injeção de gás de eletrólise em um motogerador a diesel utilizado na mineração.(2019) Reis, Gemírson de Paula dos; Leal, Elisângela Martins; Rêgo Segundo, Alan Kardek; Fernandes, Eunírio Zanetti; Leal, Elisângela Martins; Rêgo Segundo, Alan Kardek; Fernandes, Eunírio Zanetti; Bortolaia, Luis Antônio; Silva Junior, Sávio Augusto Lopes da; Pinto, Paulo RaimundoEste trabalho visa desenvolver um sistema de controle de injeção de hidrogênio na câmara de combustão de um motor a diesel, analisar teoricamente o processo de combustão e as emissões de gases poluentes. O óleo diesel é o combustível principal e o hidrogênio é o combustível secundário (aditivo). O hidrogênio é produzido no processo de eletrólise da água e é direcionado para o duto de admissão do motor em produção descentralizada, ou seja, sem que haja o armazenamento do gás. O projeto experimental do sistema de controle consiste em desenvolver um controlador Proporcional-Integral (PI) para a vazão volumétrica de gás de eletrólise em função da corrente elétrica aplicada ao sistema. A análise teórica das emissões do motor e do processo de combustão foi realizada por meio dos softwares NASA CEA e Lotus Engine, respectivamente. Na análise teórica com o software NASA CEA, as emissões de dois combustíveis (Jet-A e óleo diesel) misturados com hidrogênio são comparadas. Já na análise com o software Lotus Engine, o rendimento do motor foi simulado utilizando-se o combustível óleo diesel. Os resultados experimentais mostram que é possível utilizar o sensor de vazão de ar F1012, que possui baixo custo, para medição do gás de eletrólise e para o desenvolvimento de um controlador PI. Os resultados teóricos do NASA CEA indicam que o gás de eletrólise pode ser adicionado na mistura com os combustíveis Jet-A e óleo diesel a fim de promover x menores emissões de CO e CO2 no motor. Na parametrização com o Lotus Engine, tem-se melhor rendimento do motor com alteração de 10º no ângulo de fechamento de válvula de admissão.Item Desenvolvimento e aplicação de robôs industriais e de serviço em processos de mineração.(2019) Torre, Marcos Paulo; Freitas, Gustavo Medeiros; Souza, Marcone Jamilson Freitas; Freitas, Gustavo Medeiros; Cocota Júnior, José Alberto Naves; Rodrigues, Cristiano Lúcio Cardoso; Pessin, GustavoA mineração é uma atividade tradicional no Brasil e apresenta um enorme potencial para aplicação de sistemas robóticos, apesar de poucos casos práticos e de sucesso serem percebidos atualmente. Nos últimos anos, nota-se uma evolução no grau de automação de processos, aplicações de robótica e sistemas autônomos no setor, motivada pela abrangência do escopo de atuação e pelo alto número de tarefas complexas, repetitivas, ergonomicamente desfavoráveis e insalubres encontradas nos mais variados processos. O objetivo desta pesquisa é o desenvolvimento e aplicações práticas de robôs industriais e de serviço em processos de mineração. Foram abordados três casos de estudo específicos, voltados para a utilização de um braço manipulador em um laboratório de análises de amostras de minério de ferro e o uso de plataformas móveis em atividades de inspeção de equipamentos e espaços confinados. Testes de campo foram realizados para validação dos sistemas, resultando em uma aplicação real e dois protótipos funcionais, com foco em produtividade e boas condições de trabalho.Item A primeira teoria matemática da propagação elétrica : uma leitura estendida do artigo “Sobre a teoria do telégrafo elétrico”, de William Thomson.(2018) Tonidandel, Danny Augusto Vieira; Boaventura, Wallace do Couto; Araújo, Antonio Emilio Angueth deEste trabalho tem como focos principais um evento singular ocorrido em meados do século XIX – o lançamento do primeiro cabo para comunicações (elétricas) intercontinentais, o grande “cabo transatlântico” – e um artigo igualmente singular, em que a primeira teoria matematicamente consistente que visava “explicar” como a eletricidade poderia ser transmitida por um condutor foi elaborada por William Thomson (futuro Lorde Kelvin), intitulado “On the theory of the electric telegraph” [Sobre a teoria do telégrafo elétrico], de 1854. Nele foi apresentada uma analogia na qual considerava-se a eletricidade como um fluido que se difundia através do cabo, a exemplo do que havia feito Fourier, anos antes, no problema da condução de calor. Como forma de investigar mais a fundo as relações e analogias entre a formação dos conceitos de eletricidade e calor, apresenta-se uma tradução detalhadamente comentada do referido artigo, que os autores acreditam ter sido um dos motores da grande revolução tecnológica que seria vista no século seguinte.