Navegando por Autor "Estrada, Emanuel da Silva Diaz"

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Arquitetura de navegação autônoma de linhas subterrâneas de distribuição de energia
(2008) Estrada, Emanuel da Silva Diaz; Silveira, Luan; Corrêa, Ulisses Brisolara; Oliveira, Vinícius Menezes de; Botelho, Silvia Silva da Costa
Este trabalho apresenta a arquitetura desenvolvida para um sistema de navegação de robôs, reais e simulados, designados para inspecionar ambientes de distribuição de energia, constituídos por cabos em dutos subterrâneos. A plataforma baseada nesta arquitetura permite o desenvolvimento e validação do sistema de navegação em um ambiente simulado e, subsequentemente, em um ambiente real. Neste sentido, a plataforma inclui aspectos relacionados com simulação de sensores, visão computacional e planejamento aplicado a este tipo de ambiente. A plataforma computacional integra transformada de Hough e Redes Neurais para detectar obstáculos e inferir a melhor ação a ser tomada no ambiente.
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Constructal design of convective cavities inserted into a cylindrical solid body for cooling
(2015) Lorenzini, Giulio; Estrada, Emanuel da Silva Diaz; Santos, Elizaldo Domingues dos; Isoldi, Liércio André; Rocha, Luiz Alberto Oliveira
This work applies Constructal design to study numerically the geometry of cavities bathed by a fluid with constant heat transfer coefficient that are intruded into a cylindrical solid body. The objective is to minimize the maximum excess of temperature between the solid body and the ambient by morphing the cavity geometry. Internal heat generating is distributed uniformly into the solid body which has adiabatic conditions on the outer surfaces. The total volume and the volume of the cavities are fixed. The cavities are rectangular with variable aspect ratio. The optimized geometry and performance are reported as functions of the ratio between the volume of the cavities and the total volume, the number of cavities and the dimensionless parameter that accounts for the convective heat transfer, λ. The main results indicate that for fixed number of cavities, ϕc, and dimensionless parameter λ, there is an optimal number of cavities, No, that minimizes the maximum excess of temperature and this optimal number of cavities in general increases as ϕc and λ increases.
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Desenvolvimento de modelos computacionais de trocadores de calor solo-ar considerando calor sensível e calor latente : estudo de caso no município de Rio Grande-RS
(2022) Cangussu, Tiago Dénis Rodrigues; Estrada, Emanuel da Silva Diaz; Isoldi, Liercio Andre
Vive-se em uma época em que todo o mundo está cada vez mais preocupado com o meio ambiente e os impactos ambientais nele causado, tendo em vista isso os Trocadores de Calor Solo-Ar (TCSAs) se destacam por ajudar a diminuir o consumo energético, já que eles complementam a matriz energética utilizada atualmente. Pois, a fonte de energia utilizada por estes equipamentos para aquecimento ou resfriamento de ambientes encontra-se no subsolo. Eles funcionam se aproveitando da energia térmica armazenada no solo, aquecendo o ambiente quando está frio ou o resfriando em períodos quentes. Este trabalho tem como objetivo efetuar estudos simulados de um TCSA na cidade de Rio Grande - RS, Brasil. Os modelos aqui propostos têm como características a utilização da umidade e consequentemente a troca de calor latente e sensível que ocorre na parede dos dutos soterrados dos TCSAs, além de tornar os modelos mais completos e precisos permitindo assim estudos posteriores sobre a viabilidade de implementação em diversas regiões. Também tem como uma característica importante o seu baixo custo computacional, permitindo ajustes de otimização e simulações. Foram desenvolvidos dois modelos: um tridimensional e um unidimensional, ambos com ótimos resultados quando comparados a um experimento real. Eles foram validados através dos resultados obtidos de um TCSA experimental construído na cidade de Viamão - RS, onde foram obtidos erros médio absoluto (MAE) de 1,59827 e 2,03362, respectivamente. Após o desenvolvimento dos mesmos, foi feito um estudo da eficiência energética dos modelos para avaliar a viabilidade de implementação de um TCSA na cidade de Rio Grande - RS. Para tal, baseou-se no indicador de coeficiente de performance (COP), obtendo-se um resultado médio anual de 1,15 para o modelo 3D e 1,66 para o modelo 1D, quando considerada uma temperatura de operação do TCSA entre 22 °C e 24 °C.
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Design construtal aplicado para avaliação da influência geométrica na vazão mássica de uma chaminé solar de parede passiva inclinada anexa a um ambiente
(2021) Leão, Marta Rodrigues; Santos, Elizaldo Domingues dos; Estrada, Emanuel da Silva Diaz
O presente trabalho visa empregar uma metodologia numérica para análise do escoamento turbulento em uma chaminé solar de parede passiva inclinada conectada a um ambiente (espaço ventilado), avaliando a influência da sua geometria sobre o desempenho do escoamento no ambiente através do método Design Construtal. O funcionamento desse dispositivo se dá a partir da radiação solar que incide na parede inclinada, aquecendo o ar e gerando a movimentação dele no interior da chaminé e consequentemente no ambiente anexo. O escoamento é admitido turbulento, incompressível, com transferência de calor por convecção natural e é analisado no regime transiente em um domínio bidimensional. As equações médias no tempo de conservação de massa, quantidade de movimento e energia são numericamente solucionadas pelo método de volumes finitos utilizando o software Fluent. Para o fechamento da turbulência foi empregada a modelagem clássica (RANS – Reynolds Averaged Navier Stokes) com o modelo padrão k – ε. É considerado um escoamento de ar com Pr = 0,7. Estudos de independência de malha e de passo de tempo foram realizados, bem como a verificação do modelo computacional observando-se uma boa proximidade com resultados apresentados na literatura. Posteriormente, foi realizada a avaliação da influência da geometria da chaminé no comportamento da vazão mássica no ambiente, utilizando o método Design Construtal e submetendo a parede do absorvedor a uma taxa de transferência de calor constante. A área da chaminé e do ambiente são as restrições do problema, que é submetido a variação de três graus de liberdade, sendo eles: o tamanho da abertura de entrada para chaminé pela altura da mesma (Hi/Ha), a base inferior da chaminé pela altura da mesma (Wg/Ha) e a abertura da saída da chaminé pela base inferior da mesma (We/Wg). Os resultados mostraram que os graus de liberdade analisados possuem bastante influência no parâmetro de desempenho, confirmando o método Design Construtal como uma excelente ferramenta para avaliação da sensibilidade dos parâmetros geométricos. Também foi possível visualizar a existência de uma dependência entre os graus de liberdade analisados, já que, com exceção de Hi/Ha sobre (Wg/Ha)o, todas as razões geométricas ótimas foram influenciadas por variações no subsequente grau de liberdade investigado. Além disso, dentro do espaço de busca analisado, a configuração geométrica que conduziu a melhor vazão mássica (ṁ3m = 0,1880 kg/s m) obteve um valor 574,3% superior que o atingido no pior caso estudado.
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Estudo paramétrico de cavidades de resfriamento com base na Teoria Construtal
(2021) Moreira, Rudi da Silva; Souza, Jeferson Avila; Estrada, Emanuel da Silva Diaz
Com base na Teoria Construtal, a presente pesquisa concentra-se no problema de minimização da temperatura máxima de corpos sólidos com formato retangular e geração interna de calor, i.e., maximização da taxa de transferência de calor que deixa o corpo. Dois casos serão estudados: cavidade isotérmica com fonte de calor transiente e cavidade convectiva com coeficiente de troca térmica calculado numericamente. Com a aplicação do Design Construtal as geometrias têm o mesmo formato (I), sendo que para o caso isotérmico e convectivo, a área (A = 1) do domínio (bidimensional) e o volume (V = 0,001) do domínio (tridimensional), respectivamente, são mantidos fixos enquanto as dimensões da cavidade, largura (L0) e altura (H0) são variadas. A otimização da cavidade dá-se pelo método de busca exaustiva (BE). Este processo consiste em determinar a melhor relação entre as dimensões da largura e altura da cavidade para determinada fração de área ocupada para que o fluxo de calor através das paredes seja maximizado. O indicador de desempenho é a resistência térmica global, que deve ser minimizada. O software GMSH foi utilizado para a geração da geometria e discretização do domínio computacional. Para a etapa de processamento, que consiste em resolver numericamente o modelo matemático de forma dimensional, foram utilizados os solucionadores (solvers) laplacianFoam para o caso isotérmico (transiente) e o chtMultiRegionFoam para o caso convectivo que são parte integrante do software OpenFOAM. A discretização das equações de transporte é feita com o Método dos Volumes Finitos (MVF). De acordo com a Teoria Construtal a configuração geométrica da cavidade é o fator principal para a minimização da resistência térmica global do sistema. Os estudos realizados mostram que para o caso da cavidade isotérmica a melhor forma geométrica da cavidade, aquela que minimiza a temperatura máxima, ocorre na quase total intrusão da cavidade no interior do sólido. No caso da cavidade convectiva, a configuração geométrica da cavidade dependente do coeficiente de transferência de calor que melhor minimiza a temperatura máxima ocorre para o maior número de Reynolds (1000) e razão de altura por largura do domínio (H/L = 10).
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Modelagem comutacional e método design construtal aplicados a trocadores de calor solo-ar com geometria em T
(2019) Rodrigues, Gerusa Camargo; Isoldi, Liércio André; Estrada, Emanuel da Silva Diaz
O Trocador de Calor Solo-Ar (TCSA) é um dispositivo constituído por um ou mais dutos enterrados no solo, por onde o ar é forçado a escoar. No processo de troca de calor entre o ar e o solo, o ar sai do TCSA com uma temperatura mais amena em relação à sua temperatura de entrada, podendo ser utilizado para a melhoria da condição térmica de edificações. A partir de um TCSA com duto reto (uma entrada e uma saída) adotado como referência, diferentes configurações geométricas de um TCSA com formato T (uma entrada e duas saídas) foram propostas através do método Design Construtal. O objetivo deste trabalho é aliar a modelagem computacional ao método Design Construtal visando a minimização do volume de solo ocupado pelas instalações de TCSA, a maximização do seu potencial térmico e a minimização da perda de carga do escoamento. Os graus de liberdade considerados relacionam o comprimento do ramo bifurcado com o comprimento do ramo principal (L1/L0) e o diâmetros desses ramos (D1/D0). Simulações numéricas realizadas no software FLUENT, baseado no Método dos Volumes Finitos (MVF), permitiram avaliar o potencial térmico do TCSA, enquanto a perda de carga e o volume de solo foram determinados analiticamente. Com o auxílio do método da Busca Exaustiva, os resultados de todas as configurações geométricas foram comparados entre si, de modo a realizar uma otimização geométrica. Os resultados indicaram que à medida que a razão D1/D0 aumenta (casos em que D1>D0) e com L0>L1 o potencial térmico é maximizado. Deste modo, a instalação definida por razões (D1/D0)o=1,5 e (L1/L0)oo=0,5 maximiza o potencial térmico em aproximadamente 21% se comparado à Instalação Referência. A instalação definida por razões (D1/D0)o=0,5 e (L1/L0)oo=7,0 minimiza o volume de solo ocupado em, aproximadamente, 23%. No entanto, há baixa influência do grau de liberdade D1/D0. A perda de carga do escoamento é reduzida em torno de 67% pela instalação definida por (D1/D0)o=1,25 e (L1/L0)oo=7,0. Além disso, a perda de carga só é minimizada nos casos em que a velocidade do escoamento se divide pela metade ou diminui após a bifurcação dos dutos, ou seja, casos em que D0=D1 ou D1>D0. Ao considerar os três parâmetros simultaneamente, a instalação definida por D1/D0=1,5 e L1/L0=7,0 apresenta melhor desempenho.
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Navegação autônoma para um Robô de monitoramento de linhas subterrâneas de distribuição de energia
(2010) Estrada, Emanuel da Silva Diaz; Botelho, Silvia Silva da Costa; Oliveira, Vinícius Menezes de
Neste trabalho é proposta uma arquitetura para navegação autônoma da plataforma TATUBOT, objetivando o monitoramento de de cabos de energia em linhas de dis- tribuição subterrânea. Tal arquitetura é composta de dois principais módulos: i. a extração de características do ambiente; ii a estratégia de navegação. O módulo de extração de características é baseado no uso do algoritmo detector de borda Canny e na transformada de Hough, para identi cação de retas a partir de imagens do ambiente de monitoramento. A retas identi cadas correspondem à conformação dos cabos no interior do duto. Estas informações servirão para auxiliar o sistema de navegação. Para a implementação do sistema de navegação foram propostos dois métodos: navegação através de redes neurais arti ciais e modelagem cinemática com um controle PID. A arquitetura de navegação pode ser usada em um cenário real ou simulado, sendo validada e testada em ambiente simulado.