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O presente trabalho tem como objetivo estudar teoricamente, por meio de uma técnica numérica, envolvendo a dinâmica de fluidos computacional, a influência da propulsão elétrica distribuída no campo de escoamento no entorno das seções da semi-envergadura da asa DepWin, considerando os propulsores a hélice nas configurações pusher e tractor. Com a técnica utilizada foi possível analisar as alterações aerodinâmicas causadas pela propulsão elétrica distribuída numa abordagem ótima. Portanto, o estudo realizado foi desenvolvido resolvendo-se as equações de Navier-Stokes, considerando a abordagem RANS, atrelada a diferentes modelos de turbulência. Complementarmente, considerou-se o modelo de disco atuador com base no método do elemento de pá para simular a propulsão, seguindo os princípios do modelo de turbulência k-ω SST, via transição Gama. Desta forma, foi possível comparar e validar os resultados teóricos deste estudo com os resultados experimentais provenientes de ensaios em túnel de vento, na configuração tractor, bem como pelos resultados teóricos provenientes de estudos publicados recentemente. Desta forma, este trabalho apresenta as análises aerodinâmicas inéditas envolvendo uma configuração híbrida pusher e tractor, em relação às configurações que utilizam o mesmo sistema DEP. As comparações realizadas consideraram as variações dos coeficientes de sustentação e arrasto em relação ao ângulo de ataque; além da distribuição do coeficiente de pressão ao logo da semi-envergadura, sendo analisadas em várias seções, especialmente nas regiões mais afetadas pela interação asa/propulsão e propulsão/asa. O referido estudo científico mostrou que os dados dos coeficientes como as curvas de CL x α, CL x CD, CL/CD x CL e CL/CD x α da semi-envergadura na configuração híbrida e com apenas a tractor, todas duas no sistema DEP, considerando as mesmas condições de contorno, notou-se que na configuração tractor o coeficiente de sustentação mostrou-se maior que na configuração híbrida, por exemplo. The present work aims to theoretically study, through a numerical technique, involving computational fluid dynamics, the influence of electrical propulsion distributed in the flow field around the sections of the semi-span of the DepWin wing, considering the propeller thrusters in pusher and tractor configurations. With the technique used, it was possible to analyze the aerodynamic changes caused by distributed electric propulsion in an optimal approach. Therefore, the study carried out was developed by solving the Navier-Stokes equations, considering the RANS approach, linked to different turbulence models. In addition, the actuator disk model was considered based on the blade element method to simulate the propulsion, following the principles of the k-ω SST turbulence model, via Gamma transition. In this way, it was possible to compare and validate the theoretical results of this study with the experimental results from wind tunnel tests, in the tractor configuration, as well as by the theoretical results from recently published studies. In this way, this work presents the unprecedented aerodynamic analyzes involving a hybrid pusher and tractor configuration, in relation to configurations that use the same DEP system. The comparisons carried out considered the variations of the lift and drag coefficients in relation to the angle of attack; in addition to the distribution of the pressure coefficient along the semi-span, being analyzed in several sections, especially in the regions most affected by the wing/propulsion and propulsion/wing interaction. The aforementioned scientific study showed that the coefficient data such as the curves of CL x α, CL x CD, CL/CD x CL and CL/CD x α of the semi-span in the hybrid configuration and with only the tractor, all two in the system DEP, considering the same boundary conditions, it was noticed that in the tractor configuration the lift coefficient was higher than in the hybrid configuration, for example.

Atualmente, vêm sendo feitos diversos estudos com o intuito de proporcionar a redução do ruído de aeronaves, gerados no momento do pouso e decolagem. Este trabalho tem como intuito desenvolver e validar uma metodologia pra análise e predição aeroacústica de perfis de asas. O Perfil de asa NACA 0012 foi o escolhido para a validação da metodologia, proposta no presente estudo. Também foi estudado o perfil assimétrico GNEW5BP93B desenvolvido pela NASA para aeronaves elétricas. A simulação aerodinâmica utilizou o modelo turbulento K-omega SST para coeficientes de pressão, arrasto e sustentação. Os resultados obtidos foram considerados válidos de acordo com os resultados de experimentos realizados no laboratório Langley da NASA. Após a validação aerodinâmica, a condição transiente URANS foi utilizada para a obtenção dos resultados acústicos, até a condição próxima a condição permanente RANS. Logo após o modelo numérico atingir a condição quasepermanente, ele é validado por meio da teoria acústica de Ffowcs Williams e Hawkings. Tendo sido feita a validação da metodologia utilizando o perfil simétrico NACA 0012, o perfil assimétrico GNEW5BP93B foi utilizado para a validação aerodinâmica e predição acústica. Os resultados mostraram que o perfil NACA 0012, que apresenta menores coeficientes de arrasto, possui menores níveis de pressão sonora que o perfil GNEW5BP93B para todos os ângulos de ataque e faixas de frequência simulados. Constatou-se também que, quanto maior o ângulo de ataque, maior o arrasto e consequentemente maior ruído gerado no perfil simétrico assim como no perfil assimétrico. This work aims to develop and validate a methodology for aeroacoustic analysis and prediction of wing profiles using the ANSYS Fluent package. In addition, the study of the asymmetric profile GNEW5BP93B developed by NASA for electric aircraft. Currently, several studies have been carried out in order to provide the reduction of aircraft noise generated at the time of landing and take-off. The widely studied NACA 0012 wing profile was chosen for the validation of the methodology proposed in the present study. The aerodynamic simulation used the K-omega SST turbulent model for pressure, drag and lift coefficients. The results obtained were considered valid according to the results of experiments performed at NASA's Langley laboratory. After the aerodynamic validation, the transient condition URANS was used to obtain the acoustic results, until the condition close to the permanent condition RANS. Right after the numerical model reaches the quasi-permanent condition, it is validated through the acoustic theory of Ffowcs Williams and Hawkings; which is included in the ANSYS Fluent programa package. Having validated the methodology using the symmetrical profile NACA 0012, the asymmetrical profile GNEW5BP93B was used for the aerodynamic validation and acoustic prediction. The results showed that the NACA 0012 profile, which has lower drag coefficients, has lower sound pressure levels than the GNEW5BP93B profile for all simulated attack angles and frequency ranges. It was also found that the greater the angle of attack, the greater the drag and consequently the greater the noise generated in the symmetrical profile as well as in the asymmetrical profile.

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Filmes feitos de difluoreto de polivinilideno (PVDF), quando revestidos com tinta de prata, constituem sensores piezoelétricos que podem ser usados para detectar e medir ondas de tensão no plano em estruturas. Esses filmes podem ser cortados com diferentes dimensões geométricas e o formato final do filme pode influenciar sua curva de resposta em frequência. O objetivo deste trabalho é avaliar a influência das dimensões geométricas de sensores de filme PVDF e da impedância do sistema de medição utilizado na resposta em frequência do filme, quando utilizados como elementos de detecção de ondas de tensão senoidal no plano. Para desenvolver esta análise, um modelo matemático foi usado para simular a excitação mecânica, a resposta piezoelétrica do sensor, a relação entre a frequência de excitação e a impedância elétrica de saída e seu impacto sobre o sinal obtido usando equipamento de medição elétrica típico como um osciloscópio. Resultados mostraram que as reduções no comprimento do sensor aumentaram a largura de banda de frequência adequada para medições de ondas de tensão e também aumentaram significativamente a frequência de corte superior, tornando-o adequado para medição de ondas de tensão com frequências mais altas. O aumento do comprimento e largura do sensor e a redução da espessura reduziram a frequência de corte inferior do sistema de medição, melhorando a detecção de ondas de tensão com frequências mais baixas. Simulações relacionadas a uma impedância de saída elétrica deste sensor mostraram que o efeito de carregamento pode afetar significativamente a amplitude do sinal ao longo da faixa de frequência. Para o sensor PVDF padrão e equipamento de medição elétrica típico com 1MΩ de impedância de entrada, a atenuação do sinal a 1 Hz pode ser superior a 40 dB e a frequência de corte inferior do sistema superior a 200 Hz. Tal fator, se não considerado, pode gerar erros relacionados à medição da magnitude das ondas de tensão com baixas frequências. Films of Polyvinylidene fluoride (PVDF), when covered with silver ink, constitute piezoelectric sensors that can be used to detect and measure longitudinal stress waves on structures. Such films can be cut with different geometric dimensions and the final format of the film can influence its own frequency response curve. The objective of this work is to evaluate the influence of the geometrical dimensions of PVDF thin film sensors and electrical impedance of the measurement equipment used into the frequency response of a measurement system used to detect sinusoidal stress waves actuating on a structure. To develop this analysis, a mathematical model was used to simulate the mechanical solicitation, the piezoelectric response of the sensor, the relation between the frequency of the solicitation and the electric output impedance of the sensor and its impact into the signal obtained using an oscilloscope as electrical measurement equipment. Results showed that reduction on length of sensor increased the useful frequency bandwidth for measurement of stress waves and also increased the upper cut-off frequency of operation of the measurement system, allowing its use for measurement of stress waves with higher frequencies. The increase of length and width of the sensor and decrease of its thickness reduced the lower cut-off frequency of the measurement system, improving the detection of stress waves with lower frequencies. Simulations related to the electric output impedance of this sensor showed that the loading effect can significantly affect the amplitude of the measured signal over the frequency bandwidth. For the standard PVDF sensor and typical measurement equipment with 1MΩ of electrical input impedance, the signal attenuation at 1 Hz can be higher than 40dB and the lower cut-off frequency of the measurement system can be higher than 200 Hz . Such factor, if not considered, can generate errors related to the measurement of amplitude of stress waves with lower frequencies propagating on the structure.

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior Muitas pesquisas, artigos, teses de doutorado e dissertações de mestrado abordam diferentes modelagens de discos perfurados, no entanto, não há na literatura um conteúdo que auxilie engenheiros como é sua correta aplicação para um conjunto de discos atenuadores em um estudo de caso. Sendo assim, o trabalho proposto sugere uma metodologia ótima de aplicação de um conjunto discos perfurados no interior de dutos. A análise desenvolvida nesta pesquisa apresenta uma metodologia numérica-analítica única, para aplicação de múltiplos discos perfurados visando a atenuação de ruído industrial em escoamentos internos de dutos. Por meio da aplicação do Método da Matriz de Transferência (TMM), aliado ao Método dos Elementos Finitos (FEM) e ao Método dos Volumes finitos (FVM), é apresentado um procedimento para dimensionamento de multiplos discos perfurados em dutos com escoamento interno, numa abordagem que propicie a melhor atenuação possível. A metodologia consiste na aplicação do Método dos Elementos Finitos para identificar, primeiramente, a melhor localização para instalação do disco e/ou discos perfurados num determinado escoamento a ser tratado acusticamente. Posteriormente, segue a simulação computacional de fluidodinâmica (CFD) para obtenção da velocidade do escoamento no interior dos furos de uma determinada malha de disco perfurado e, finalmente, a aplicação do Método de Matriz de Transferência para o cálculo do desempenho acústico do disco por meio do parâmetro de Perda por Transmissão (TL). Todos os modelos analíticos analisados evidenciaram a necessidade de se levar em consideração a velocidade do escoamento na furação. Com isso o CFD mostrou-se uma ferramenta útil no cálculo desta velocidade local, esta etapa foi validada utilizando-se dados experimentais provenientes de uma pesquisa da FAPEMIG realizada na Escola de Engenharia da UFMG, juntamente com a ISOBRASIL. Através da metodologia efetuada foi possível a inserção dos discos perfurados visando a máxima atenuação, cálculo da perda por transmissão final do sistema, bem como obtenção dos parâmetros fluídicos por meio da simulação CFD e validação do método da matriz de transferência e simulações computacionais realizadas por meio de dados experimentais. Many researches, through articles, doctoral theses and master's dissertations address different models of perforated sheet, however, there is no content in the literature that helps engineers such as its correct application for a set of attenuating discs in a case of study. Thus, the proposed work suggests an optimal methodology for applying a set of perforated plate inside pipelines. The analysis developed in this research presents a unique numerical-analytical methodology, for the application of multiple perforated plates aiming at the attenuation of industrial noise in duct flows. Through the application of the Transfer Matrix Method (TMM), combined with the Finite Element Method (FEM) and the Finite Volume Method (FVM), a procedure is presented for dimensioning multiple perforated plates in duct flows, in an optimal approach. The methodology consists of applying the Finite Element Method to identify, first, the best location for installing the perforated discs in a given flow to be treated acoustically. Subsequently, it follows the computational fluid dynamics (CFD) simulation to obtain the flow velocity inside the holes of a certain perforated plate mesh and, finally, the application of the Transfer Matrix Method for calculating the acoustic performance of the disc through Transmission Loss (TL) parameter. All the analytical models analyzed showed the need to take into account the flow speed during drilling. With that, the CFD proved to be a useful tool in the calculation of this local speed, this step was validated using experimental data from a FAPEMIG survey carried out at the UFMG School of Engineering, together with ISOBRASIL. Through the methodology performed, it was possible to insert the perforated discs aiming at maximum attenuation, transmission loss calculation, as well as obtaining the fluidic parameters through the CFD simulation and validating the transfer matrix method and computational simulations performed through of experimental data.

Turbina hidráulica é uma máquina motriz que transforma a energia hidráulica em energia mecânica. Existe na máquina hidráulica (turbinas) uma fuga de fluido, devido á diferença de pressões entre a entrada, a saída e a tampa do rotor. Essa fuga ocorre através dos labirintos que são peças ou dispositivos utilizados para garantir estanqueidade (vedação), ou pequena fuga de um determinado fluido existente entre parte fixa e móvel de uma turbomáquina. O enfoque deste trabalho é aplicado a labirintos do tipo direto ou também chamado de plano em turbinas hidráulicas do tipo Francis, sendo pouco explorado na literatura. Através de pesquisas bibliográficas, foram estudados os tipos de labirintos e as equações relacionadas ao fluxo de fluido (Q), diferença de pressão (perda de carga) (∆p), coeficiente de vazão (μ), coeficiente de contração do jato fluido e/ou atrito e/ou fornecimento de energia (α) e o coeficiente de resistência (λ). Após levantamento das equações, foram feitos testes em uma bancada de teste de labirinto em rotor de turbina hidráulica patenteada pela Universidade Federal de Minas Gerais, sob o registro BR 10 2019 013739 8, INPI/2019, Brasil (UFMG, 2019) e instalada no Centro de Pesquisas Hidráulicas (CPH) da UFMG. O aparato disposto no CPH simula condições de um labirinto de turbina Francis, permitindo obter a variação das pressões no labirinto em função da variação da vazão e da rotação do rotor da máquina. Foram simuladas condições reais de funcionamento tendo por objetivo comparar os coeficientes (μ, α e λ) obtidos nos testes com os valores calculados de forma teórica descritos nas referências bibliográficas. Os resultados demonstraram que os valores de (μ) e (α) obtidos nos testes estão próximos a valores referenciados nas pesquisas bibliográficas e calculados de forma teórica. O coeficiente (λ) obtido nos testes distanciou bastante dos valores calculados. Entende-se que os vórtices de Taylor e outros fenômenos influenciaram nos resultados de (λ). É importante conhecer os tipos de labirintos e as equações que descrevem cada labirinto para que este seja dimensionado de forma correta para cada aplicação. The hydraulic turbine is a driving machine that converts hydraulic power into mechanical power. There is some fluid loss in the hydraulic machine (turbines) due to a pressure difference between its inlet, outlet and rotor cover. This loss occurs through the labyrinths, which are parts or devices used to assure sealing, or some small loss of specific fluid existing between the fixed and the mobile portions of the turbomachinery. This study focuses on the straight-through type, also known as plane labyrinths in the Francis hydraulic turbines, which is not largely discussed in literature. Through bibliographic research, the types of labyrinths and the equations related to the fluid flow (Q), the pressure difference (head loss) (∆p), the flow coefficient (μ), the fluid jet contraction coefficient and / or friction and / or the power supply (α) and the resistance coefficient (λ) have been studied. After surveying the equations, tests were carried out on a labyrinth test bench on a hydraulic turbine rotor patented by the Federal University of Minas Gerais, under registration BR 10 2019 013739 8 INPI/2019, Brazil (UFMG, 2019) and installed in the UFMG Hydraulic Research Center (CPH). The equipment placed in the CPH simulates conditions in a Francis turbine labyrinth, assessing the pressure variation in the labyrinth according to the flow variation and the rotation of the machinery rotor. Real operating conditions were simulated with the aim of comparing the coefficients (μ, α and λ) obtained in the tests with theoretically calculated values described in literature. The results showed that the values of (μ) and (α) obtained in the tests are close to values referred to in bibliographic research and theoretically calculated. On the contrary, the coefficient ((λ) obtained in the tests was quite different from the calculated values. It is believed that Taylor’s vortexes and other phenomena may have influenced the ((λ) results. The conclusion is that it is important to understand the types of labyrinths and the equations that describe each one, so that they are sized correctly for each application.

CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior O conceito de propulsão distribuída expande as fronteiras do projeto aeronáutico, com isso, o estudo dos efeitos aerodinâmicos devido às interações entre propulsão distribuída/asa é de extrema importância para a elaboração de uma asa o mais eficiente possível no âmbito aerodinâmico e estrutural. O objetivo do presente trabalho é analisar os efeitos do conceito de propulsão distribuída, na configuração tractor, sobre o campo de escoamento em torno de uma asa de baixo alongamento, além de avaliar as alterações das características aerodinâmicas da asa. Foram utilizados métodos numéricos baseados nas equações Reynolds-Averaged Navier-Stokes, incluindo o modelo de turbulência k-ω SST e um modelo de disco atuador baseado na teoria do elemento de pá, que representa a propulsão; quando validados através de dados experimentais encontrados na literatura, esses métodos numéricos apresentaram boa representação da física do escoamento, especialmente em regiões da asa diretamente afetadas pelo escoamento produzido pela propulsão. Os resultados demonstram a propulsão distribuída altera significativamente o campo de escoamento em torno da asa e como consequência, alteram as características aerodinâmicas da asa. Quando comparada a asa de propulsão distribuída com uma asa livre de efeito de interação, observaram-se: i) o deslocamento da curva de sustentação, alterando a sustentação para um determinado ângulo de ataque; ii) a alteração do coeficiente angular da curva de sustentação; iii) o aumento do valor do coeficiente de sustentação máxima. Além disso, as combinações dos sentidos de rotação das hélices podem modificar consideravelmente as distribuições de pressão, de sustentação e das tensões de cisalhamento sobre a asa, podendo alterar também as regiões de início de separação do escoamento e as distribuições das cargas sobre a asa. Quando considerado em voo de cruzeiro, a asa apresentou um aumento da eficiência aerodinâmica, o que indica a redução de arrasto devido à interação propulsão/asa. Distributed propulsion concept expands the boundaries of aircraft designs, therefore, the study of aerodynamic effects due to propulsion/wing interaction is extremely important for the elaboration of a wing as efficient as possible in the aerodynamic and structural scope. The objective of the present research is to analyze the effects of the distributed propulsion concept, in tractor configuration, on the flow field around a low-aspect-ratio wing and evaluating the changes in aerodynamic characteristics. Numerical methods based in Reynolds-Averaged Navier-Stokes equations were used, including the k-ω SST turbulence model and an actuator disk model based on blade element theory that represent the propulsion; when validated through experimental data found in literature, numerical methods showed good representation of the flow physics, especially in wing regions directly affected by the propulsion flow-field. Results demonstrate that the flow induced by the distributed propulsion significantly alters the flow field around the wing and consequently alters the aerodynamic characteristics of the wing. When comparing the distributed propulsion concept with a base wing without interaction effects, it was observed that: i) there was a displacement of the lift curve, changing the lift to a certain angle of attack; ii) the change in lift curve slope and iii) increase the maximum lift coefficient value. In addition, the combinations of the propeller rotation directions can considerably modify the pressure, lift and shear stress distributions on the wing that being able to change the regions where the flow begins to separate from the wing surface and changing the load distributions. When considered in a cruise flight, the wing showed an increase in the aerodynamic efficiency which indicates drag reduction due to propulsion/wing interaction.

CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico FAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais O número de Aeronaves Remotamente Pilotadas (RPA - Remotely Piloted Aircraft), popularmente conhecidas como drones, operando nos céus de centros urbanos tem aumentado significativamente, o que representa um aumento no risco de impacto entre este tipo de veículo e uma aeronave tripulada, seja este evento intencional ou não. De forma a melhor compreender os fenômenos envolvidos em um impacto entre a RPA e a asa de um avião comercial, o presente trabalho busca reproduzir o evento através de simulações numéricas e compará-lo a situações que envolvam impacto de pássaro, considerando os requisitos existentes atualmente. Inicialmente, são feitas simulações para validar o modelo numérico de um pássaro com dimensões conforme estipula o requisito RBAC 25.571 (e). Uma vez validado o modelo do pássaro, ele é utilizado para fazer o dimensionamento inicial do bordo de ataque da asa de uma aeronave comercial. Posteriormente, faz-se a validação de modelos numéricos dos componentes mais rígidos de uma RPA, para que, uma vez conectados, eles possam representar o drone completo em simulações de impacto. O bordo de ataque da asa inicialmente dimensionado com o pássaro é então submetido ao impacto com o modelo completo da RPA, de forma a comparar cenários envolvendo tanto o pequeno veículo aéreo quanto o animal. Os resultados mostram que o impacto com a RPA é mais crítico devido ao fato de sua estrutura ser formada por componentes mais duros e rígidos, os quais induzem esforços mais concentrados e de maior magnitude. De forma a continuar garantindo a segurança de voo após um impacto com a RPA em estudo, são avaliados reforços na estrutura do bordo de ataque da asa. Ao final, constata-se que as propostas em que foram posicionados reforços na longarina e a proposta de uma estrutura adicional atrás do revestimento foram capazes de garantir a continuidade do voo após o impacto, embora tenham representado um aumento de 13% e 10% na massa da asa da aeronave, respectivamente. During last years, the number of Unmanned Aircraft Systems (UAS), popular known as drones, operating in the sky of urban centers has quite increased, which represents an increase in the risk of an airborne impact, intentionally or not, between these vehicles and manned aircrafts. In a way to better understand the impact between an UAS and a commercial aircraft wing phenomena, the present work reproduces the event by means of numerical simulation and compare it with situations involving bird impact considering the current requirements. Initially, simulations are performed to validate the numerical model of a bird with dimensions as stipulated on requirement RBAC 25.571(e). Once the bird model is validated, it is used to perform the initial dimensioning of a wing fixed leading edge in a commercial aircraft. Posteriorly, it is performed the numerical models validation of the UAS most stiffened components, so they could be connected and represent the complete drone in an impact simulation. The wing fixed leading edge initially designed with the bird strike is subjected then to an impact with the UAS complete model in order to compare both scenarios involving the small aerial vehicle and animal. Results confirms that the UAS impact is more critical due to its structure that is composed by harder and more stiffened materials, which induces higher and more concentrated loads in the impacted structure. In order to grant the flight safety after an impact with the UAS evaluated, reinforcements are assessed in the wing fixed leading edge structure. Finally, it is found that reinforcements positioned in the spar and the use of an additional structure placed behind the skin are capable to grant the flight safety after impact, although both proposals induce a mass increase in the wing structure of 13% and 10%, respectively.

O aumento da eficiência energética de veículos automotores pode ser obtido por meio de mecanismos passivos de controle de arrasto. Mas a mudança da geometria do veículo, sobretudo em sua porção traseira, pode alterar as fontes de ruído aerodinâmico associadas ao escoamento turbulento em sua esteira. É sabido que em veículos automotores o ruído devido ao escoamento de ar torna-se importante a velocidades acima de 100 km/h e é caracterizado principalmente por fonte tipo dipolo. Assim, o objetivo desta pesquisa é avaliar numericamente, no corpo de Ahmed com traseira quadrada em escala industrial inserido em escoamento com Re igual a 2,26 x 106, os efeitos aerodinâmicos e aeroacústicos introduzidos por uma configuração específica de chanfros curtos em arestas horizontais da base. Para isso, realizaram-se simulações por meio do Método de Decomposição de Reynolds não estacionário associado a uma técnica baseada na Analogia Acústica de Lighthill. A simulação reproduziu a organização média do escoamento na esteira próxima do modelo original e identificou atividade espectral na bolha de separação com valores de entre 0,11 e 0,14. Coeficiente de arrasto médio do modelo sem chanfros foi igual a 0,266 e superestimou em 5,7% o dado do experimento de referência. Quando se considerou apenas a base do veículo como geradora de ruído e microfone posicionado a 10 metros da fonte, nível de pressão sonora (NPS) máximo igual a 124 dB(A) foi calculado. A introdução dos chanfros na base do veículo reduziu o comprimento e a área da seção transversal da bolha de separação. Mudanças na atividade espectral da esteira e surgimento de vórtices longitudinais originados nas extremidades laterais dos chanfros também foram observados. O modelo chanfrado percebeu redução do coeficiente de arrasto em cerca de 2,7%, quando comparado com o modelo original. Em relação ao ruído aerodinâmico, os resultados da simulação envolvendo o corpo chanfrado revelam redução de até 9 dB(A) do NPS na banda de 1/3 de oitava centrada em 2500 Hz; redução do nível de pressão sonora na região do espectro inferior a 100 Hz; e elevação do NPS em 8 dB(A) na banda centrada em 500 Hz. A passive drag control device can increase the energy efficiency of automobiles. But, the change in the vehicle design especially in its afterbody shape can alter the noise source related to the turbulent flow over it. It is well-known that the automotive wind noise becomes relevant at a velocity range above 100 km/h and is characterized mainly by dipole sources. Thus, the aim of this study is to simulate the Ahmed’s squared-back model at the industrial scale, at a Reynolds number of 2.26 x 106, and investigate the aerodynamics and aeroacoustics effects induced by a specific configuration of short chamfers in horizontal edges of the base. Simulations based on Unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes and a technique based on Lighthill’s Acoustics Analogy were done. The simulation reproduced the mean organization of the flow at the near wake to the original model and identified spectral activity of the recirculation bubble with between 0.11 and 0.14. The mean drag coefficient of the model was equal to 0.266 and overestimated by 5.7% the reference experiment data. While considering just the vehicle’s base as a noise generator and a microphone positioned 10 meters apart, a sound pressure level (SPL) up to 124 dB (A) was calculated. The use of chamfers in the model’s base reduced the length and cross section area of the recirculation bubble. Changes in the wake’s spectral activity and the appearance of longitudinal vortices originated at the lateral edges of the chamfers were observed as well. The modified model experienced a drag coefficient reduction in the order of 2.7% compared to the original model. Regarding the aerodynamic noise, the simulation results based on model with drag reduction device revealed a reduction of SPL up to 9 dB (A) at 1/3- octave band centered in 2500 Hz; reduction in the SPL in the spectrum region below 100 Hz; and an elevation of SPL of 8 dB (A) at the band centered in 500 Hz.

Este trabalho apresenta a análise comparativa de duas metodologias de cálculo de parâmetros aerodinâmicos no efeito solo, aplicadas em três configurações de asas retangulares, a fim de identificar a metodologia mais adequada para ser empregada em um projeto preliminar de veículo com asa em efeito solo e verificar a possibilidade de emprego de um método analítico no intervalo de altura de voo e velocidade estudados, tendo em vista a facilidade de implementação das suas formulações. Os principais conceitos envolvidos na aerodinâmica das aeronaves subsônicas são inicialmente apresentados, a fim de se fazer uma revisão bibliográfica dos princípios de natureza diversa que norteiam o funcionamento desses veículos tanto na atmosfera livre quanto, no efeito solo, cujo conceitos relacionados também estão comentados em um item específico deste trabalho. As superfícies alares analisadas podem ser empregadas em um veículo com asas em efeito solo que operará à baixíssima altura e com uma velocidade subsônica. Dentre os métodos analíticos investigados por ocasião da leitura de diversos artigos referentes ao assunto, selecionou-se o método da expansão assintótica combinada proposto em 1969 por dois pesquisadores norte-americanos para a determinação analítica dos parâmetros aerodinâmicos, avaliação e análise das três configurações de asa retangulares tridimensionais estudadas, tendo em vista a simplicidade das suas formulações, o que o torna um candidato propício para o emprego na fase conceitual e preliminar do projeto aeronáutico de veículos com asa em efeito solo. Quanto ao método numérico escolhido para comparação, optou-se pelo método da superfície de sustentação para asas em efeito solo proposto em 2011 por dois pesquisadores chineses que, embora apresente maior complexidade de implementação, pois requer a elaboração de um programa computacional, é mais preciso nos diversos intervalos de velocidade e alturas de voo estudados. Os resultados obtidos foram analisados, discutidos, e apresentados no item dedicado à análise dos resultados, onde se constata que o método numérico apresenta realmente algumas vantagens em relação ao método analítico, produzindo uma maior precisão, embora o método analítico possibilite uma resolução mais rápida, sem a necessidade de recursos computacionais mais elaborados e complexos. This work presents the comparative analysis of two methodologies for the calculation of aerodynamic parameters in the ground effect, applied in three rectangular wing configurations, in order to identify the most suitable methodology to be employed in a preliminary ground wing vehicle design and to verify the possibility of using an analytical method in the range of flight height and speed studied, in view of the ease of implementation of their formulations. The main concepts involved in the aerodynamics of subsonic aircraft are initially presented in order to make a bibliographic review of the principles of diverse nature that guide the operation of these vehicles both in the free atmosphere and in the ground effect, whose related concepts are also commented in a specific item of this work. The wing surfaces analyzed can be used in a winged vehicle with a ground effect that will operate at very low height and at a subsonic speed. Among the analytical methods investigated when reading several articles on the subject, the combined asymptotic expansion method proposed in 1969 by two US researchers was selected for the analytical determination of the aerodynamic parameters, evaluation and analysis of the three wing configurations. studied three-dimensional rectangular blocks, in view of the simplicity of their formulations, which makes it a suitable candidate for use in the conceptual and preliminary phase of the aeronautical design of winged vehicles with ground effect. As for the numerical method chosen for comparison, we opted for the ground surface wing support method proposed in 2011 by two Chinese researchers, which, although presenting greater complexity of implementation, as it requires the elaboration of a computer program, is more accurate. in the various speed ranges and flight heights studied. The results were analyzed, discussed, and presented in the item dedicated to the analysis of results, where it can be seen that the numerical method actually has some advantages over the analytical method, producing greater precision, although the analytical method allows a faster resolution, without the need for more elaborate and complex computational resources.

Este trabalho investiga como os modos de radiação ativos e reativos de arranjos planares de alto-falantes podem ser usados na síntese de campos sonoros gerados por ondas planas que incidem sobre um painel plano e rígido, assim como na síntese dos campos de pressão aleatórios gerados pelos modelos difuso e camada limite turbulenta (TBL). Qualquer campo sonoro gerado por um arranjo de alto-falantes pode ser decomposto em seus modos de radiação, que estão relacionados às suas eficiências de radiação. Classicamente, os modos de radiação acústica são definidos para condições de campo livre e distante, logo, apenas a parcela ativa da potência sonora é considerada. Entretanto, quando a síntese do campo de pressão ocorre em campo próximo, a parcela reativa da potência sonora deve ser considerada, a qual tem sido pouco explorada na literatura. Desta forma, a originalidade deste trabalho consiste no uso dos modos de radiação reativos nos problemas de síntese sonora de campo próximo. As matrizes de transferência acústica e velocidade de partícula do modelo acústico, as quais conduzem à matriz que acopla a potência sonora, são determinadas através de simulações numéricas envolvendo o método dos elementos finitos. Os modos de radiação ativos e reativos são, respectivamente, os autovetores da parte real e imaginária da matriz que acopla a potência sonora do modelo acústico. A matriz modal é incorporada ao método de síntese para viabilizar uma regularização através dos modos de radiação ativos e reativos mais eficientes. Pela análise das métricas de controle, para diversas simulações numéricas com e sem regularização, é possível verificar a viabilidade do modelo acústico em reproduzir campos de pressão aleatórios cujas propriedades estatísticas espaciais são semelhantes às dos campos de pressão difuso e TBL This work investigates how the active and reactive radiation modes of planar loudspeaker arrays can be used in the synthesis of sound fields generated by plane waves impinging on a rigid flat panel, as well as in the synthesis of the random pressure fields generated by diffuse and turbulent boundary layer (TBL) models. Any sound field generated by a source array can be decomposed into its radiation modes, which are related to its radiation efficiencies. Classically, acoustic radiation modes are defined for free far-field condition, so only the active portion of the sound power is considered. However, when the synthesis of the pressure field occurs in the near-field, the reactive portion of the sound power must be considered, which has been little explored in the literature. In this way, the originality of this work consists of the use of the reactive radiation modes in the problems of near-field sound synthesis. The acoustic transfer and particle velocity matrices of the acoustic model, which lead to the matrix that couples the sound power, are determined by numerical simulations involving the finite element method. The active and reactive radiation modes are, respectively, the eigenvectors of the real and imaginary part of the matrix that couples the sound power of the acoustic model. The modal matrix is incorporated into the synthesis method to enable regularization through the most efficient active and reactive radiation modes. By analyzing the control metrics, for several numerical simulations with and without regularization, it is possible to verify the viability of the acoustic model in reproducing random pressure fields whose spatial statistical properties are similar to those of the diffuse and TBL fields

A demanda de conforto no setor automobilístico cresce a cada ano que passa, revelando o aumento de exigência e preocupação dos consumidores com aspectos de NVH (noise, vibration and harshness). O ruído interno de um veículo está associado ao desempenho vibroacústico de vários componentes individuais através dos caminhos de transmissão (por via aérea ou estrutural) e depende da forma como as fontes são integradas, sendo elas: motor, rodas, suspensão, aspiração, escapamento, aerodinâmica, etc. Para que, na fase de desenvolvimento de um projeto, o nível de ruído interno desejado possa ser pré-estabelecido, uma série de metodologias e técnicas experimentais devem ser aplicadas a fim de se determinar objetivos de desempenho para cada componente. A técnica de TPA (Transfer Path Analysis) permite especificar a parcela de contribuição de cada uma das fontes na composição do ruído interno e, conforme proposto pelo presente texto, pode ser uma ferramenta muito importante na definição dos objetivos (NVH targets). Para avaliar aspectos de integração entre os objetivos vibro-acústicos e acoplamento dos efeitos físicos, visa-se elaborar um estudo de caso da ocorrência do Booming Noise na faixa de rotação de 3600-4200rpm em um veículo compacto classe B, estratificando a contribuição individual de cada fonte e caminho de transmissão, validando todas as hipóteses a partir de testes experimentais, para que assim, se possa determinar a causa raiz do problema que envolve condições multifatoriais de integração de subsistemas em vibração. Os resultados revelam que o fenômeno ocorre por atuação conjunta de acoplamento modal da cavidade acústica e altos níveis de excitação aliados à sensibilidade estrutural no coxim do lado direito do motor, sendo este identificado como causa raiz do Booming Noise. Ademais, propõe-se que a investigação de acoplamento de fenômenos vibro-acústicos seja sempre realizada nas fases iniciais de definição de objetivos para o projeto, no intuito de antecipar e corrigir problemas futuros, uma vez que esta permitiu identificar importantes aspectos do comportamento físico do veículo The demand for comfort in the automotive industry grows with each passing year, revealing the concern of consumers with NVH (noise, vibration and harshness) aspects. The internal noise of a vehicle is associated with the vibration-acoustic performance of several individual components through the transmission paths (air-borne or structure-borne) and depends on the way the sources are integrated, which are: engine, wheels, suspension, intake, exhaust, aerodynamics, etc. In order to determine the desired internal noise level during the development phase of a project, a series of experimental methodologies and techniques must be applied to achieve performance targets for each component. The Transfer Path Analysis (TPA) technique allows to specify the contribution of each source in the internal noise composition, and could be crucial for the vehicle target setting methodology enhancement, as proposed by this work. To evaluate aspects of integration between the NVH performance objectives and coupling effects, it is aimed to elaborate a case study of the occurrence of Booming Noise in the rotation range of 3600-4200rpm, stratifying the individual contribution of each source and path, validating all hypotheses by experimental tests, in a way to identify the root cause of the problem that involves multifactorial conditions of subsystems vibration. The results show that the phenomenon occurs by the joint action of acoustic cavity mode coupling and high levels of excitation with structural sensitivity on the mounting at the right side of the engine, which is determined as the root cause of the Booming Noise. In addition, it is proposed that the investigation of the vibration-acoustic coupling occurrence be always carried out at initial stages of NVH vehicle target setting, aiming to anticipate and correct future problems, since it allowed the identification of important aspects of the vehicle physical behavior on this study

Devido à necessidade crescente em se obter sistemas de som automotivo de alto desempenho em um curto ciclo de desenvolvimento, métodos preditivos para a caracterização da resposta acústica em habitáculos veiculares vêm sendo cada vez mais empregados pela engenharia de veículos, com o intuito principal de se estimar o campo sonoro em pontos de interesse da cavidade. Uma possível solução para isso é através da modelagem computacional de um modelo geométrico discretizado e pré-processado do volume de ar interno ao compartimento de passageiros. Com a devida representação matemática das condições de contorno passivas (materiais em habitáculo) e das condições de contorno ativas (fontes de radiação sonora) é possível empregar o método numérico dos elementos finitos para simular as reflexões e radiações sonoras na cabine, a fim de se estimar a resposta acústica de sistemas de som até a frequência limite do método, que está atrelada ao hardware utilizado nas simulações. Com base nisso, o presente trabalho teve o intuito de modelar numericamente um sistema de som automotivo constituído de alto-falantes midrange montados nos painéis das portas anteriores de um veículo padrão da categoria hatch médio, a fim de se estimar a resposta acústica desses sistemas nos pontos de escuta do motorista, até a frequência máxima de 1.000 Hz. Para isso foi inicialmente criado uma representação em elementos finitos do compartimento de passageiros do automóvel analisado, levando-se em consideração a geometria e posições exatas dos alto-falantes mid-range frontais, além de uma representação geométrica discretizada da cabeça e tronco do motorista, necessária para incluir o fenômeno de difração das ondas sonoras nas regiões próximas aos ouvidos do ocupante. Após isso os materiais acusticamente absorvedores em habitáculo foram ensaiados para se estimar o parâmetro impedância acústica específica, o que foi feito por um tubo de impedância da B&K. Em seguida foi medida a resposta eletromecânica dos alto-falantes por meio de um vibrômetro laser de efeito Doppler, o que resultou em uma função de resposta em frequência entre a aceleração no centro desses transdutores e a tensão de entrada nas bobinas, avaliada enquanto o cone do alto-falante estava em seu primeiro modo de vibrar. Com as condições de contorno devidamente representadas, elas foram aplicadas no modelo discretizado da cavidade do compartimento de passageiros, e o modelo foi executado e configurado no software LMS Virtual.Lab 13.7, o que de fato resultou na resposta acústica do sistema de som analisado nos pontos de escuta do motorista. Esses resultados foram confrontados com curvas experimentais de mesma natureza e foi constatada boa correlação em frequência. Contudo o fator de amortecimento modal foi subestimado em razão fundamental da negligência dos acoplamentos vibro acústicos que contribuem, em especial abaixo de 200 Hz, na dinâmica das reflexões sonoras nos contornos do habitáculo. Além disso, o ensaio da resposta eletromecânica dos alto-falantes validou o modelo matemático de pistão em um baffle infinito. Tal constatação mostra que até a primeira frequência de ressonância das membranas as fontes dos sistemas de som automotivo podem ser simuladas pelo modelo em elementos finitos sem a necessidade de se caracterizar experimentalmente a resposta eletromecânica das mesmas Due to the growing need to obtain high performance automotive sound systems in a short development cycle, predictive methods for the characterization of the acoustic response in vehicle passenger compartments have been increasingly used by vehicle engineering, with the main purpose of estimating the sound field at points of interest of the cavity. A possible solution to this is through the computational modeling of a discrete and pre-processed geometric model of the internal air volume of the passenger compartment. With the proper mathematical representation of the passive boundary conditions (interior materials) and the active boundary conditions (sound radiation sources), it is possible to use the numerical method of finite elements to simulate sound reflections and radiations in the cabin in order to estimate the acoustic response of sound systems up to the frequency limit of the method, which is linked to the hardware used in the simulations. Based on this, the present work aimed to numerically model an automotive sound system consisting of mid-range loudspeakers mounted on the front door panels of a medium hatch category standard vehicle in order to estimate the acoustics response of these systems at the listening points of the driver, up to the maximum frequency of 1.000 Hz. In order to do that, a passenger compartment finite element model of the analyzed car was created, taking into account the geometry and exact positions of the speakers mid-range, in addition to a discretized geometric representation of the driver's torso and head, necessary to include the phenomenon of diffraction of sound waves in the region near the ears of the occupant. After that, the acoustically absorbent materials in cabin were tested to estimate the specific acoustic impedance parameter, which was done by a B&K impedance tube. Then the electromechanical response of the speakers was measured by means of a Doppler laser vibrometer, which resulted in a frequency response function between the acceleration in the center of these transducers and the input voltage in the coils, evaluated while the cone of the loudspeaker was in its first vibrating mode. With the boundary conditions properly represented, they were applied in the discretized model of the passenger compartment cavity, and the model was executed and configured in the software LMS Virtual.Lab 13.7, which in fact resulted in the acoustic response of the sound system analyzed in the listening points. These results were confronted with experimental curves of the same nature and a good frequency correlation was found. However, the modal damping factor was underestimated due to the negligence of the acoustic vibro-couplings that contribute, especially below 200 Hz, in the dynamics of sound reflections in the boundaries of the passenger compartment. In addition, the electromechanical response of the speakers validated the mathematical model of piston in a infinity baffle. Such a finding shows that up to the first resonance frequency of the membranes, the sources of automotive sound systems can be simulated by the finite element model without the need to characterize its electromechanical response

A resistência ao desgaste por abrasão e erosão dos rotores depende das características dos materiais utilizados em sua fabricação, onde a dureza de sua superfície determinará a resistência à penetração dos impactos recebidos. Apesar dos cuidados especiais quanto à escolha do material de fabricação das bombas, o desgaste por abrasão do rotor é praticamente impossível de ser totalmente evitado. Neste trabalho analisa-se o desgaste das pás de rotor de bombas centrífugas, utilizadas em Estação Elevatórias de Água Bruta (EEAB) de rios sedimentares da Amazônia brasileira, decorrente da variação da carga de sedimentos de cota fluviométrica do rio. A análise preliminar do desgaste de dois rotores reais, mostraram uma combinação de impactos diretos na ponta e na base das pás, desgastando o leito por deslizamento, choque direto e erosão por deslizamento em torno da periferia. Neste estudo, analisou-se a capacidade abrasiva dos sedimentos do leito do rio Acre, Brasil, no desgaste de 3 materiais ferrosos diferentes utilizados na fabricação de rotores de bombas centrífugas, utilizados na captação de água bruta. Para determinar o modo de desgaste e a relação do coeficiente de desgaste específico do material (K), em função da concentração de sedimentos, foram realizados ensaios em abrasômetro de esfera rotativa em amostras de aço SAE 8620, FoFo nodular e FoFo cinzento, usando como suspensões abrasiva as concentrações de 1, 2, 3, 5 e 10 g/l de sedimento em água destilada. O volume de desgaste em função da velocidade relativa da mistura (água + sedimento) em relação às pás do rotor foi estimado matematicamente. Os resultados mostram que: i) O K não apresentou diferença significativa em função da variação do FN (1, 2 e 3N) durantes os ensaios realizados; ii) os ensaio de desgaste mostraram a capacidade abrasiva dos sedimentos em diferentes concentrações; iii) como esperado, o aço SAE 8620 foi mais resistente ao desgaste abrasivo do que as amostras de FoFo cinzento e nodular; iv) a concentração de sedimentos tem efeito importante no comportamento e no coeficiente de desgaste; e v) o controle rotacional da bomba em função da concentração de sedimento e da cota do rio mostrou evidências de redução do desgaste em 30%. The abrasion resistance and erosion resistance of the rotors will depend on the characteristics of the materials used in their manufacture, where the hardness of their surface will determine the resistance to penetration of the impacts received. Despite the particular care taken in the choice of pump manufacturing material, abrasive wear of the rotor is practically impossible to completely avoid. This work analyzes the wear of the centrifugal pump rotor blades, used in the Gross Water Infrastructure Station (EEAB) of sedimentary rivers of the Brazilian Amazon, due to the variation of the river sediment load of the river. The preliminary analysis of the wear of two real rotors showed a combination of direct impacts at the tip and at the base of the blades, wearing the bed by sliding, direct shock and erosion by sliding around the periphery. In this study the abrasive capacity of the sediments of the Acre river bed, Brazil, was analyzed in the wear of three different ferrous materials used in the manufacture of centrifugal pump rotors used in the collection of raw water. In order to determine the wear mode and the relationship of the material specific wear coefficient (K), as a function of the sediment concentration, a rotating ball abrasometer tests were carried out on SAE 8620 steel, nodular FoFo and gray FoFo, using as abrasive suspensions the concentrations of 1, 2, 3, 5 and 10 g / l of sediment in distilled water. The wear volume as a function of the relative velocity of the mixture (water + sediment) relative to the rotor blades was estimated mathematically. The results show that: i) The K did not present significant difference as a function of the variation of the FN (1, 2 and 3N) during the tests performed; ii) the wear tests showed the abrasive capacity of the sediments in different concentrations; iii) as expected, SAE 8620 steel was more resistant to abrasive wear than gray and nodular FoFo samples; iv) sediment concentration has an important effect on the behavior and the coefficient of wear; and v) the rotational control of the pump as a function of sediment concentration and river level showed evidence of a 30% reduction in wear.

O Brasil tem na sua matriz energética uma grande parcela de geração hidrelétrica, parcela esta que há algum tempo vem sofrendo com os impactos provocados pela infestação do Limnoperna fortunei, popularmente conhecido como mexilhão dourado. Este molusco é uma espécie invasora vinda do sul da Ásia, detectada na América do Sul em 1991 no Rio de La Plata e desde então seus vestígios estão sendo encontrados ao longo de toda costa assim como portos e rios por todo território brasileiro. Este tipo de mexilhão, além de afetar a fauna e flora local vem causando problemas através de sua incrustação nas tubulações e condutos de toda rede hidrelétrica e também doméstica. Sua fixação causa muitas vezes o entupimento das tubulações com menores diâmetros e em outros casos a diminuição do diâmetro interno das tubulações, o que acarreta um aumento de perda de carga. Existem diversos estudos sobre como controlar a infestação da espécie, porém, até o momento ainda não se tem relatos de qualquer processo que tenha erradicado ou contido tal infestação. Este trabalho apresenta uma avaliação do efeito da incrustação em tubulações de diversos diâmetros sendo possível determinar a evolução do fator de perda de carga em função da infestação, variando-a de acordo com o número de camadas de incrustação. Os resultados obtidos mostram que quanto menores as tubulações, maiores são os impactos relacionados às perdas e eficiência, ambos, se comparados a sistemas sem nenhum tipo de incrustação. Em muitos casos pode-se ter problema de oclusão das tubulações, causando entupimento do sistema. Para maiores diâmetros, o impacto é proporcionalmente menor. Entretanto, conforme o número de camadas de incrustação aumenta existe um aumento da perda de carga no sistema. É importante ressaltar que o molusco em estudo, apresenta altas proporções de infestação e consegue sobreviver, se desenvolver e crescer em diversas condições, sendo necessárias novas e constantes observações a respeito de seu avanço sobre as bacias hidrográficas no Brasil Brazil has in its energy matrix a large share of hydroelectric generation, this portion that for some time been suffering from the impacts caused by the infestation of Limnoperna fortunei, popularly known as golden mussel. This mollusk is an invasive species coming from South Asia, detected in South America in 1991 in Rio de La Plata and since then its traces are found along the entire coast as well as ports and rivers throughout Brazil. This type of mussel, and affect the fauna and local flora has been causing problems through its scale in pipes and conduits of the entire hydroelectric network and also domestic. Its clamping often causes clogging of pipes with smaller diameters and in other cases a reduction of the internal diameter of the pipe, which carries a pressure loss increases. There are several studies on how to control the infestation of the species, but until now there is still no reports of any process eradicated or contained such infestation. This paper presents an assessment of the effect on fouling of pipes with different diameters being possible to determine the evolution of the pressure loss factor due to the infestation, varying according to the number of layers of fouling. The results show that the smaller the pipe, the greater the impacts related to losses and efficiency, both compared to systems without any fouling. In many cases you can have problem of occlusion of the pipes, causing system clogging. For larger diameters, the impact is correspondingly smaller. However, as the number of scaling layers increases there is an increased pressure drop in the system. Importantly, the mollusk study presents high rates of infestation and can survive, develop and grow under different conditions, requiring new and constant comments about their progress on the watersheds in Brazil.

Este estudo baseou-se nos fundamentos de Emissões Acústicas, com ênfase na análise de dados estatísticos e a aplicação transformada de Wavelet, e nos fundamentos da dinâmica de rotores, com ênfase na resposta dinâmica de seis eixos com presença de trincas transversais, as quais seguiam uma razão , crescente, entre os valores de suas profundidades p e o raio r da seção reta de cada eixo. A metodologia se desenvolveu em duas etapas. Na primeira foram analisados sinais de Emissões Acústicas em seis eixos estacionários. Nesta etapa cada um dos eixos foi suspenso por dois fios de nylon em suas extremidades, atendendo a condição Livre Livre. Cada eixo sofreu cinco batidas por meio de uma haste metálica, a qual era suspensa por um aparato experimental. As análises de Obliquidade Estatística 3 e de Curtose 4 dos valores das amplitudes dos sinais sugerem uma relação direta entre a diminuição dos valores destes indicadores estatísticos e o aumento da profundidade p da trinca transversal. Na segunda etapa foram analisados sinais de EA em seis eixos rotativos apoiados em mancais hidrodinâmicos. Nesta etapa cada um dos seis eixos operava em quatro velocidades específicas, sendo uma subcrítica e três supercríticas. Estas velocidades eram geradas por meio de uma Bancada Compacta de Testes Dinâmicos. A decomposição dos sinais de EA, por meio da Transformada Discreta de Wavelet, e a análise do Desvio Mediano Absoluto dos valores das amplitudes destes sinais sugerem uma relação direta entre o aumento dos valores deste indicador estatístico e o aumento da profundidade p da trinca transversal. This study was based on the fundamentals of Acoustic Emissions, with emphasis on statistical data analysis and the application of wavelet transform and the fundamentals of rotor dynamics, with emphasis on dynamic response of six axes with presence of transverse cracks which followed a increasing ratio between the values of their depths p and the radius r of the cross section of each axis. The methodology is developed in two ways. In the first analysis acoustic emissions signals were analyzed in six stationary axes. In this mode each axis was suspended for two nylon threads at their ends, given the Free - Free condition. Each axis experienced five beats of a metal rod, which was suspended using an experimental apparatus. Analyses of Skewness 3 and kurtosis 4 of the amplitudes of the Acoustic Emission signals suggest a direct relationship between the decline in values of these statistical indicators and increasing depth p of transverse crack. In the second analysis AE signals were analyzed in six rotary axes supported in hydrodynamic bearings. In this analysis each axis operated at four specific speeds. These speeds were generated by a Dynamic Compact Bench Tests. The decomposition of AE signals through the discrete wavelet transform and the analysis of the Median Absolute Deviation of the amplitude values of these signals suggest a direct relationship between the increase in the value of this statistical indicator and the increasing of the transverse crack depth p.

O conforto acústico interno se tornou requisito fundamental nos modernos veículos de produção em todo mundo. Neste contexto, a redução do ruído aerodinâmico apresenta importante aspecto a ser considerado, visto que as demais fontes de ruído, como o conjuntomotopropulsor, pneus, sistema de escape e sistema de aspiração, tem sido constantemente atenuadas. Considerando as fontes de ruído aerodinâmico em um veículo, o buffeting é uma das mais importantes. No âmbito da aeroacústica veicular, buffeting se refere ao tipo de ruídoque se caracteriza pelas flutuações de pressão no interior do veículo que se encontra em movimento com uma das janelas abertas. Este ruído causa considerável desconforto aos ocupantes internos por ocorrer em níveis elevados e frequências baixas. Da mesma forma, o ruído aerodinâmico gerado pelo retrovisor lateral e pela coluna dianteira também merece especial atenção, visto que estas fontes se localizam próximas aos ouvidos do motorista, portanto são facilmente percebidas quando os níveis de ruído gerados são elevados ou até mesmo apresentam características tonais. Por estes motivos, estas fontes de ruído aerodinâmico foram alvos de estudo deste trabalho de tese. Foram definidas metodologias de provas experimentais para medição de ruído aerodinâmico sobre um veículo, miradas em cada uma destas fontes, tanto em túnel de vento como em pista. Foi também definida, a parte, uma metodologia de provas experimentais para estudo e entendimento do buffeting, na qual possível comprovar a hipótese de que o mecanismo de geração deste ruído pode ser associado à ressonância devido ao acoplamento entre a frequência de excitação do escoamento d pela abertura da janela e a frequência do modo de cavidade interna do veículo, mesmo fenômeno que ocorre em uma cavidade aberta. Complementarmente, uma simulação numérica baseado em CFD foi desenvolvida para predizer o ruído aerodinâmico nestas mesmas fontes de ruído, cujos resultados numéricos foram validados com os experimentais Finalmente, foi estabelecida uma correlação dos resultados experimentais obtidos em pista comparando com os resultados obtidos em túnel de vento, nas mesmas condições operacionais do veículo. Esta correlação permitiu compreender melhor as limitações das provas em pista tornando este recurso uma alternativa confiável, também para medições de ruído aerodinâmico, uma vez que túneis de vento são estruturas pouco disponíveis The internal acoustic comfort has become a fundamental requirement in modern production vehicles around the world. In this context, the reduction of aerodynamic noise is an important aspect to be considered, since the other sources of noise such as powertrain assembly, tires,exhaust system and intake system have been constantly attenuated. Considering the sources of aerodynamic noise in a vehicle, the buffeting is one of the most important. Within the vehicle aerodynamic noise, buffeting refers to the type of noise that is characterized by pressurefluctuations inside the vehicle when it is in motion with the windows open. This noise causes considerable discomfort to internal occupants and occurs at extremely high levels and at low frequencies. Likewise, the aerodynamic noise generated by the side mirror and the A-pillaralso deserves special attention, since these sources are close to the ears of the driver, so they are easily noticed when the noise levels generated are high or even have tonal characteristics. For these reasons, these sources of aerodynamic noise were studied in this thesis.Experimental tests methodologies of aerodynamic noise were developed on a vehicle, using both a wind tunnel and on a track. It developed, in part, a methodology of experimental tests to study and understand the buffeting phenomenon, in which it was possible to confirm thehypothesis that buffeting generation mechanism may be associated with resonance due to coupling of the excitation frequency of the air flow at the opening to the acoustic frequency of the cavity mode, the same phenomenon that occurs in an open cavity. Complementary, anumerical simulation using computational fluid dynamics (CFD) was developed to predict aerodynamic noise at the same noise sources that are focused on in this research work. Validation of the numerical simulation was confirmed by experimental results. Finally, correlation was established by comparing results obtained in the wind tunnel tests with the tests conducted in the road under the same operating conditions of the vehicle. This correlation led to the understanding of the limitations of the wind noise tests on the road, making this feature a reliable alternative also for aerodynamic noise measurements, since wind tunnel laboratories are not readily available.

Problemas que causam a falta de adequação sonora em recintos têm sido uma constante preocupação nos dias de hoje. O incômodo provocado pelo excesso de ruído em ambientes pode ser minimizado através da capacidade de absorção sonora dos materiais que o revestem. Nesta pesquisa, as principais propriedades acústicas dosmateriais em multicamadas foram determinadas experimentalmente através do tubo de impedância. O método da matriz de transferência, segundo os métodos teóricos de Delany-Bazley e Allard-Champoux, foram implementado no software Matlab. Neste contexto, a formulação do modelo teórico foi aplicada para as combinações de materiais em que os ensaios experimentais foram realizados, de forma a comparar osresultados obtidos. Os materiais utilizados nesta pesquisa foram: espuma de poliuretano, espuma de polietileno, cortiça e fibra de coco. Foram efetuados 64 ensaios utilizando o tubo de impedância em conformidade com a Norma Internacional ASTM E 1050 98 para medição das propriedades acústicas. A análise e interpretação dos resultados experimentais foram capazes de diagnosticar que, emvalores globais, para todas as faixas de frequência, as espumas apresentam o melhor desempenho, a espuma de polietileno coeficientes globais baixos com picos aleatórios de maior absorção sonora, a fibra de coco demonstrou resultados relevantes em duplacamada e a cortiça o pior desempenho como material absorvedor. Ensaios realizados em sistemas compostos por multicamadas identificaram a relação da absorção sonora com o aumento da espessura e com o posicionamento de cada material no sistema. Ométodo teórico de Delany-Bazley não representa bem os desempenhos da espuma de polietileno e cortiça, mas representa valores significativos quando em sistemas de duas ou três camadas principalmente com relação ao posicionamento das amostras, o método de llard-Champoux apresenta resultados similares ao de Delany-Bazley para a maioria dos sistemas em que ele foi aplicado. Nowadays problems that causes a lack of sound adjusment in enclousures has been a constant concern. The confortless caused by noise in enclousures can be minimized through the sound absorption capacity of the lining materials. In this research, the main acoustic properties of multilayer materials were experimentally determinedthrough the impedance tube. The matrix transfer method, acocording to the theoretical methods Delany-Bazley and Allard-Champoux, was implemented in Matlab software. In this context, the formulation of the theoretical model was used for the combinations of materials in which the experimental tests were performed, in order to compare the results. The materials used in this research were: polyurethane foam, polystyrene foam, cork and coconut fiber. 64 tests were performed using the impedance tube according to the International Standard ASTM E 1050-98 to measure the acoustic properties. The analysis and interpretation of experimental results has enabled to diagnose that in overall values for all frequency bands, foams have better performance, coconut fiber results sometimes are close to the foams ones and cork has the worst performance as an absorbing material. Tests made on systemscomposed by multilayer have identified the goals of the increase of thickness and the importance the importance of the variation of the acoustics properties according to the positioning of each material in the system. The theoretical model of Delany- Bazley did not represent the performances of the polyethylene foam and cork, representative values are shown for systems composed by two or three layers, expecially relating to the used material and positioning of the samples. The Allard-Champoux method shows results similar to Delany-Bazley for most systems it has been applied.

Objetivo: O principal objetivo desta pesquisa é avaliar a inteligibilidade de fala e a vibração de pregas vocais sob a influência de diferentes características acústicas de salas de aula. Metodologia: estudo transversal descritivo com análise do desempenho de estudantes em teste de inteligibilidade em 18 salas de aula de 9 escolas públicas do município de Belo Horizonte e avaliação de voz de mulheres na faixa etária entre 22 e 50 anos. Foi realizada medição dos parâmetros acústicos de Nível de Pressão Sonora Equivalente (Leq), Ruído de Fundo (L90), Tempo de Reverberação (T30) e STI (Speech TransmissonIndex ou Índice de Transmissão da Fala). Foi aplicado um teste de inteligibilidade de fala em 273 estudantes das 18 salas de aula avaliadas, com média de idade de 9,4 anos, sendo 45,4% do sexo masculino. Os resultados do teste de inteligibilidade de fala foram relacionados aos valores dos parâmetros acústicos por meio do teste T de Student. Foi também realizada análise do uso da voz com e sem a presença de ruídoem sala de aulapor meio da investigação dos seguintes parâmetros vocais: Dose cíclica, Frequência fundamental, Nível de intensidade da voz e Porcentagem de fonação. A amostra de mulheres para avaliação vocal foi constituída de 30 mulheres com idade entre 22 e 50 anos. Foi utilizado para coleta de dados o medidor vocal VoxLog, composto por um microfone, um acelerômetro fixado no pescoço da participante e de uma unidade portátil que armazenou os dados fonatórios no período de duas horas. Resultados: O ruído de fundo (L90) variou de 45,6db(A) a 64,3dB(A) e o nível de pressão sonora equivalente (Leq) das salas de aulas vazias e mobiliadas variou de 54,5dB(A) a 70,4dB(A). O tempo de reverberação, a partir da média das frequências de 500Hz, 1000Hz e 2000Hz, variou de 0,69s a 2,09s. O STI variou de 0,47 a 0,70. As crianças apresentaram melhores resultados no teste de inteligibilidade de fala nas salas de aula com menor ruído, menor tempo de reverberação e maior STI, sendo essas associações com significância estatística (p

A acústica subaquática em ambientes marítimos de grande profundidade tem se desenvolvido bastante nas áreas de comunicação e defesa. Com relação à pesquisa relacionada à propagação acústica em ambientes de pouca profundidade, como rios por exemplo, esta se encontra menos desenvolvida, principalmente no Brasil. Devido à grande dificuldade de observação, por causa das águas turvas, em ambiente de rios, a acústica subaquática em águas rasas deve ser vista como uma alternativa para que possa ser feita uma avaliação do fundo do rio, verificando a existência de algum objeto diferente da composição normal de seu leito. Este trabalho realiza um estudo de alguns modelos de propagação acústica, a simulação do modelo que utiliza o método dos modos normais e uma montagem experimental. Os modelos de propagação acústica existentes podem ser utilizados para ambientes de águas rasas e águas profundas, observando-se características distintas entre os mesmos. Os resultados obtidos a partir da simulação computacional e do experimento apresentam bons resultados, se comparados com a literatura. Underwater acoustics in marine environments of great depth has developed enough in communications and defense. Regarding the research related to acoustic propagation in low depth, like rivers for example, this is less developed, especially in Brazil. Due to the great difficulty of observation, because of turbid water in rivers environment, underwater acoustics in shallow water should be seen as an alternative to it can be made from the river bottom evaluation, checking the existence of some other object normal composition of his bed. This paper makes a study of some acoustic propagation model, the simulation model using the method of the normal modes and an experimental setup. Existing acoustic propagation models can be used for shallow water environments and deep waters, observing distinctive characteristics. The results obtained from computer simulation and experiment show good results compared to literature.

O fenômeno da detonação observado em motores de combustão interna de ignição por centelha apresenta-se ainda hoje, mesmo depois de quase um século de intensivas pesquisas, como um dos principais desafios a serem superados. Tal fenômeno é uma indicação de severas condições de funcionamento do motor sendo prejudicial ao seu desempenho e podendo, também, resultar em extensivos danos. Detonação é, basicamente, o termo utilizado para descrever o ruído que é transmitido através da estrutura do motor quando ignição espontânea da porção não queimada da mistura acontece. O presente trabalho aborda a metodologia desenvolvida para a caracterização do referido fenômeno em um motor monocilindro de pesquisa. Esta, além da abordagem analítica através da solução gráfica a partir da equação da onda, utiliza parâmetros vibroacústicos para detectar as ondas de pressão geradas no interior da câmara de combustão e que se propagam através da estrutura do motor como ondas vibracionais. O Método de Elementos Finitos (FEM) é, também, empregado como suporte para uma melhor compreensão do fenômeno em questão. Os resultados obtidos além de indicarem o mais adequado tipo de sensor para a detecção da detonação indicam também que a metodologia desenvolvida permite que os engenheiros e técnicos obtenham melhores desempenhos do referido motor considerando-se as mais diversas configurações de sistemas de injeção de combustível e de estruturas de fluxo utilizadas nas pesquisas bem como os principais tipos de combustíveis alternativos. The so-called knock phenomenon in spark ignition reciprocating engines still presents major design challenges even after almost a century of intensive research. Knocking is an indication of severe operational conditions which are detrimental to performance and may also result in extensive damage to the engine. Knock, is basically the term used to describe the noise that is transmitted through the structure of the engine when spontaneous ignition of the unburned portion of the gas takes place. This work describes the methodology developed for the characterization of this phenomenon in a single cylinder research engine. This, besides the analytical approach by graphic solution from the wave equation, uses parameters vibroacustics for detecting pressure waves generated within the combustion chamber and which propagate through the structure of the engine as vibrational waves. The finite element method (FEM) is also used as support for a better understanding of this phenomenon. The results also indicate the most suitable type of sensor to detect knock also indicate this methodology allows engineers and technicians to find better performances of this engine, considering the different configurations of fuel injection systems, the diverse types of flow structures and the main types of alternative fuels used in the researches.

Este trabalho envolve a criação de um sistema para a avaliação da diretividade de fontes sonoras, a partir da utilização de matrizes de microfones. A disposição e a escolha dos transdutores, bem como os circuitos eletrônicos associados, são discutidos e concentram-se essencialmente nas matrizes bidimensionais de microfones para avaliação de um transdutor em desenvolvimento, por comparação com um transdutor de referencia, ambos emitindo ondas senoidais com frequências fixas. Ressalta-se a importância da utilização de sistemas de baixo custo, em função do numero elevado de sensores em matrizes bidimensionais, bem como do uso de técnicas de processamento que permitem reduzir o volume de processamento mínimo necessário. Como fonte para estudo da configuração foi montado um conjunto de experimentação com um emissor do tipo tweeter e uma matriz com microfones de eletreto, que permite variar posições relativas, frequências, potências, para avaliar aspectos relevantes do método de caracterização da fonte emissora. A distribuição dos microfones foi concebida para permitir a investigação de varias geometrias e comparar suas vantagens, em trabalhos complementares. Emissor e sensores foram montados em um enclausuramento suficiente para isolação acústica de forma a suprimir interferências com o meio ambiente externo. O projeto dos sistemas de aquisição dos sinais e discutido em detalhe. O sistema opera com uma matriz de 37 sensores que são multiplexados e processados de 4 em 4, após a conversão para digital em um kit de desenvolvimento para Processador Digital de Sinais. Como fator de importância na eficiência do sistema apresenta-se e confirma-se a hipótese de estacionariedade temporal dos sinais avaliados, isto e, desconsideram-se as variações ao longo do intervalo de tempo de um ensaio. Este estudo pode contribuir de forma significativa para aplicações de identificação e caracterização de fontes sonoras, permitindo extensões em termos de hardware e de processamento. This work involves the creation of a system for evaluating the directivity of sound sources using arrays of microphones. The arrangement as well as the choice of transducers are discussed and focus particularly on the use of two-dimensional arrays of electret microphones in evaluating of a static sinusoidal source with a fixed frequency. It is emphasized the importance of using low cost systems, due to the large number ofindividual sensors, as the use of processing techniques to reduce the processing volume to a minimum. To study of the configuration is mounted a set of experiments with a tweeter-type emitter and an array of electret microphones, enabling to vary the relative positions, frequencies, signal combinations, to evaluate relevant aspects of the method for characterizing the emitting source. The distribution of microphones is designed to allow the investigation of various geometries and compare their advantages in other works. The acoustic emitter and the sensors were mounted in an enclosure for acoustic isolation in order to eliminate interferences by the external environment. The design of signal conditioning systems is discussed in detail. The system operates with an array of 37 sensors whose signals are multiplexed and processed in sets of four channels after conversion to digital at a Digital Signal Processor development kit. As important factor in the efficiency of the system is presented and confirmed the hypothesis of temporalstationarity of the evaluated signals, i.e. the variations along the time interval of a test are neglected. This study can contribute significantly to identification applications and characterization of sound sources, enabling extensions in terms of hardware and processing.

Este trabalho apresenta um procedimento computacional baseado no método de elementos finitos desenvolvido especialmente para predizer o comportamento dinâmico de sistemas rotativos apoiados em mancais hidrodinâmicos. O procedimento computacional proposto permite simular diferentes tipos de rotores compostos por eixo flexível, discos massivos e mancais rígidos ou hidrodinâmicos, com perfis circulares ou elípticos. São usados elementos finitos de viga baseando-se na teoria de vigas de Timoshenko no modelo do eixo, o que permiteincluir os efeitos de deformação por cisalhamento, inércia rotatória e efeito giroscópico. Um procedimento baseado no método de elementos finitos é aplicado para resolver a equação de Reynolds para fluidos incompressíveis, junto a um procedimento de perturbação linear para secalcular os coeficientes dinâmicos de força dos mancais cilíndricos e elípticos. As equações de movimento para rotores desbalanceados apoiados em mancais hidrodinâmicos são integradas usando-se o Método de Newmark para se obter a resposta no tempo. Os resultados são validados pela comparação com valores experimentais coletados em uma bancada de teste e também com valores publicados na literatura. São apresentadas algumas relações algébricas que permitempredizer os parâmetros de desempenho dos mancais e a resposta desbalanceada do sistema rotormancal em função dos parâmetros geométricos dos mancais, tais como pré-carga, razão de esbeltez, e folga radial. É identificada uma faixa operacional dos mancais onde estas relações algébricas apresentam uma boa aproximação com os resultados computacionais. Os resultados deste trabalho servem de base para o projeto de máquinas rotativas, uma vez que permitempredizer seu comportamento dinâmico para diversas condições operacionais. This work presents the development of a finite element procedure specially devised to predict the dynamic response of flexible rotors running on fluid film bearings. The proposed procedure can simulate many different types of rotor-bearing systems, with a flexible shaft, massive disks and rigid or fluid film circular or elliptical bearings. The shaft finite element model is based on Timoshenko Beam Theory, which includes shear effects, rotary inertia and gyroscopic moments.A finite element procedure for solution of the classical Reynolds equation for incompressible fluid films, in conjunction with a linearized perturbation procedure, is implemented to allow the computation of the dynamic force-coefficients of cylindrical and elliptical journal bearings. Thefinite element equations of motion for an unbalanced rotor supported on fluid film bearings are integrated by using the Newmark method, and the time-domain unbalance response is obtained. The results are validated by comparison with experimental data collected from a test rig as wellas from results obtained from the literature. Some algebraic expressions relating the bearing parameters and the unbalance response with thebearing geometric parameters (preload, Slenderness ratio, radial clearance) are presented. A range of operating conditions is identified, where these expressions are supposed to be close to the computational results obtained by the numerical procedure. The results presented in this work are valuable for rotating machine designers since it can properly predict its dynamic response under several operation conditions.

Este trabalho de pesquisa foi fundamentado na avaliação qualitativa e quantitativa dos parâmetros (dados) de voo, coletados do Sistema de Monitoramento de Dados de Voo (Flight Data Monitoring FDM), na etapa de descida e aproximação para pouso de aeronaves a jato, com o objetivo de avaliar as condições de energia das aeronaves quanto aos aspectos segurança do voo, eficiência operacional e conforto. A avaliação qualitativa tomou como referência os parâmetros primários de voo e alguns dados complementares, como: altitude, velocidade aerodinâmica, velocidade vertical, ângulo de atitude (pitch), consumo de combustível, fluxo de combustível, etc. A partir desses parâmetros calcularam-se a energia potencial, cinética e total (mecânica) em intervalos regulares aplicando-os em gráficos. Em seguida, estabeleceram-se métricas para se avaliar os três aspectos propostos. Quanto ao aspecto de segurança do voo estabeleceu-se que as condições de energia das aeronaves seriam as métricas avaliadas; quanto ao aspecto de eficiência operacional estabeleceu-se que o consumo de combustível seriam as métricas de avaliação; e, quanto ao aspecto de conforto do voo estabeleceu-se que as acelerações verticais, calculadas a partir das velocidades verticais, seriam as métricas avaliadas. Na avaliação quantitativa aplicou-se a análise de envoltória de dados (Data Envelopment Analysis DEA) para se verificar a eficiência DEA das aeronaves, tomando-se como referência os parâmetros de consumo de combustível, tempo de voo e as energias potencial, cinética e total dissipadas. Os resultados obtidos através dos voos avaliados na trajetória de descida e aproximação para pouso mostraram-se satisfatórios para a compreensão dos três aspectos: segurança do voo, eficiência operacional e conforto. Os resultados da avaliação qualitativa e quantitativa utilizadas nesta pesquisa poderão servir de estímulo para ampliar as pesquisas acadêmicas nesta área, tomando-se como referência a gama de dados disponíveis no FDM e as unidades de tomadas de decisão (Decision Making Units - DMUs), aplicando-se Data Mining (DM) e DEA; além de apoiar gestores e analistas de segurança de voo nas tomadas de decisões, estabelecendo-se um método preditivo no gerenciamento do risco operacional que envolve as inúmeras operações de um operador aéreo. This paper is based in qualitative and quantitative evaluation of flight parameters, collected of Flight Data Monitoring System (FDM), during flight path of descent and approach for landing of jet aircraft, with purpose of evaluation the energy conditions as for that aspect of safety, operational efficiency and comfort in this flight segment. The qualitative evaluation using as reference primary flight parameters and complementary dates, as: altitude, air speed, vertical speed, attitude angle, fuel used, fuel flow, etc. From parameters was calculated the potential, kinetics, total (mechanics) in regular intervals applied this parameters in charts. Following, established metrics for evaluate the three aspects purposed. As for that flight safety aspect established that the energy conditions of aircraft would be evaluated metrics; as for that operational efficiency aspect established that the fuel used would be evaluated metrics; and, as for that comfort established that the vertical accelerations, calculated from vertical speed, would be evaluated metrics. In the quantitative evaluation applied the Data Envelopment Analysis DEA to verify DEA efficiency of aircrafts, using as reference the parameters of fuel used, time of flight and dissipated potential, kinetic and total energy. The results obtained by flights evaluated in the path of descent and approach to landing was satisfactory to the comprehension of three aspects: flight safety, operational efficiency and comfort. The results of qualitative and quantitative evaluation obtained in this paper will can serve as stimulus to broaden the academic researches in this area, using as reference large dates available in FDM and Decision Making Units DMUs, applying Data Mining (DM) and DEA; apart from support managers and flight safety analysts in decisions making, establishing a predictive method in operational risk managing that involve large operations of an airliner operator.

A produção da energia elétrica no Brasil é predominantemente Hidráulica e nos próximos anos o potencial hidráulico continuará sendo muito utilizado, seja através de grandes obras como as Usinas de Jirau e Santo Antônio no rio Madeira e a Usina de Belo Monte no Xingu, na construção de usinas hidrelétricas menores ou através de Pequenas Centrais Hidrelétricas - PCHs espalhadas pelo país. Até que estas usinas entrem em operação e contribuam na geração de energia elétrica para o país, as unidades geradoras em operação necessitam atender a demanda crescente de energia. Para o atendimento desta demanda de energia, muitas usinas já instaladas estão operando em seus limites máximos ou até em sobrecarga. Como consequências muitas usinas têm operado suas turbinas com algum nível de cavitação.O fenômeno da cavitação causa uma diversidade de problemas nas usinas hidrelétricas, tais como: erosão das pás das turbinas, vibração da estrutura, perda de rendimento, ruídos, etc. A erosão ocasionada pela cavitação altera o perfil original das pás comprometendo o rendimentoda turbina, sendo necessário realizar inspeções periódicas nas pás das turbinas com o objetivo de mapear os danos causados pela cavitação, para posterior recuperação. A periodicidade destas inspeções é definida em função das horas rodadas das máquinas e não consideram oregime de carga pela qual a máquina trabalhou neste intervalo de tempo. Este fato contribui para que máquinas com as mesmas horas rodadas possuam estágios de degradação muito diferentes em função de terem trabalhado mais tempo em regimes de carga que favorecem oaparecimento da cavitação. Desta forma a inspeção baseada apenas nas horas rodadas das máquinas pode ocorrer quando o dano já está num estágio bem avançado, e com isso a indisponibilidade, o tempo de reparo e o custo da manutenção corretiva serem muito superiores quando comparados àquele caso a manutenção ocorra no tempo adequado. Diante disto, muitos pesquisadores têm estudado formas indiretas de mensurar os níveis de erosão nas pás das turbinas analisando sinais de vibração ou os próprios sons gerados internamente. A técnica de emissão acústica vem sendo muito utilizada nas pesquisas como uma ferramenta capaz de resolver este problema.Este trabalho avalia a aplicação da técnica de emissão acústica no monitoramento e diagnose da erosão causada pela cavitação em turbinas hidráulicas. Os resultados mostram que há uma clara correlação entre os sinais de emissão acústica com o estado de desgaste das pás destas turbinas analisadas. The production of electricity in Brazil is predominantly Hydraulics and the potential in the coming years will continue to be widely used hydraulic, whether through great works like Jirau and Santo Antônio plants on the Madeira River and Belo Monte plant on the Xingu, in the construction of power plants smaller dams or through Small Hydropower around thecountry. Until these plants come into operation and contribute to the generation of electricity for the country, generating units in operation need to meet growing energy demand. To meet this energy demand, many plants are operating already installed in your ceilings or evenoverloaded. As a consequence many plants have operated their turbines with some level of cavitation. The phenomenon of cavitation causes a variety of problems in power plants, such as erosion of turbine blades, vibration of the structure, loss of income, noises, etc. The erosioncaused by cavitation alters the original profile of the blades compromising the efficiency of the turbine, being necessary to conduct periodic inspections on turbine blades in order to map the damage caused by cavitation, for later retrieval. The frequency of these inspections is defined in terms of hours of rounds machines and do not consider the load regime whereby the machine worked this time interval. This fact contributes to machines with the same hours rounds have very different stages of degradation due to having worked longer in charge ofarrangements that favor the onset of cavitation. Thus inspection rounds based only in times of machines can occur when the damage is already well advanced in, and with this downtime, repair time and cost of corrective maintenance are much higher when compared to that whenmaintenance occurs on time appropriate. Given this, many researchers have studied indirect ways of measuring the levels of erosion on turbine blades analyzing vibration signals or their own internally generated sounds. The acoustic emission technique has been widely used inresearch as a tool to solve this problem. This paper evaluates the application of acoustic emission technique for monitoring and diagnosis of erosion caused by cavitation in turbines. The results show that there is a clear correlation between the acoustic emission signals with the state of wear of the blades of these turbines analyzed.

Um método que conduz à avaliação do conforto vibroacústico em automóveis é discutido. Esta área tem sido uma questão crucial para a indústria automotiva, como um fator chave em um mercado que se tornou cada vez mais exigente nos últimos anos. Mesmo que tenha havido um relativo desenvolvimento dedicado a esta questão, há ainda uma lacuna entre a determinação dos parâmetros vibroacústicos e os parâmetros de qualidade de conforto para veículos automotivos. O presente trabalho tem como principal objetivo uma contribuição para a correspondência entre parametrização veicular e conforto automotivo. Cinco automóveis do mesmo segmento automotivo, mas de diferentes marcas e modelos, foi a amostra escolhida para fornecer os dados necessários para análise do método proposto. Estes veículos foram testados em uma variedade de estradas e condições operacionais nas quais os parâmetros vibroacústicos convencionais" medidos foram associados à opinião subjetiva dos avaliadores. Os dados resultantes foram organizados utilizando considerações de psicoacústica e o desenvolvimento de um método estatístico proposto. Como resultado, uma série de índices de conforto acústico e vibracional (ICA e ICV) foi obtida. Estes descritores foram correlacionados com as condições da estrada para o veículo em teste e suas condições operacionais correspondentes. Os dados obtidos foram organizados de forma a fornecer uma referência para o desenvolvimento de automóveis e análise do conforto veicular. Estes dados também foram comparados com a metodologia padrão atualmente em uso na indústria automobilística. Ainda que o método proposto tenha origem na prática mencionada, o uso dos parâmetros, e particularmente a maneira pela qual eles estão associados fornece uma nova visão para essa área. Parâmetros raramente ou nunca utilizados nesta área, tais como curtose e o efeito combinado de parâmetros de vibração (sensação de corpo) e acústico (audição) foram associados indicando uma forte necessidade de modificação no procedimento padrão existente para a obtenção de parâmetros de projeto mais adequados. A method leading to the evaluation of vibroacoustic comfort in motor cars is discussed. This area has been a crucial issue for the automotive industry, as a key factor in a market which has become increasingly demanding during the last years. Even though there has been a corresponding development dedicated to this issue there still a gap between vibroacoustic parameter determination and Comfort Quality parameters for motor cars. The present work represents a contribution where a correspondence between car parametrization and automotive comfort is the main objective. Five motor cars, part of the same automotive consumer class but different in make and model have been the chosen sample to provide the necessary data to analyse the proposed method. These vehicles have been tested in a variety of road and operational conditions where the measured conventional vibroacoustic parameters have been associated with the subjective opinion of the testers. The resulting data have been organised using psychoacoutics considerations and a purpose developed statistical method. As a result, a range of acoustic and vibration comfort indicators (ACI and VCI) has been obtained. These descriptors have been correlated to the road conditions, to the vehicle under test and its corresponding operational condition. The obtained figures have been organised in order to provide a reference for car designers and car comfort analysis. These data have also been compared with the standard practice currently in use in the car industry. Even though the proposed method has originated from the mentioned practice the use of the parameters, and particularly the way in which they are associated provides a new insight into this area. Parameters seldom if ever used in this area such as Kurtosis and the combined effect o vibration (body feel) and acoustic (hearing) parameters have been associated in a way that strongly indicates the need for modification in the standard procedures if proper design parameters are to be obtained.

A coleta manual de dados é um processo de repetibilidade limitada e, usualmente, depende da disponibilidade do pesquisador que realiza o experimento. A necessidade de automação de sistemas de coletas de dados manuais aumenta conforme o número de dados a serem adquiridos aumentam ou quando o executante do experimente atinge seu limite, não possuindo a disponibilidade necessária para coletar todos os dados. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema automatizado de coleta de sinais para aquisição de medidas acústicas em malha bidimensional utilizados na determinação de características de ambientes e materiais. Para execução do projeto, o trabalho foi divido em três partes principais. A primeira parte foi a montagem do módulo de deslocamento mecânico (onde o sensor acústico foi fixado) utilizando fusos trapezoidais, motores de passo e guias lineares. Na segunda etapa do projeto, foi desenvolvida a interface eletrônica de controle de movimento e de coleta de dados, compreendendo conversores, amplificadores e interface de comunicação com o sistema supervisório. Na terceira e ultima etapa, foi desenvolvido o software de controle para o dispositivo de aquisição e a interface de processamento. O software Matlab foi utilizado para implementação matemática necessária e para criação da interface gráfica onde as opções de coleta de dados são apresentadas. Durante estas três etapas todos os passos de montagem são detalhados, o modelo de posicionamento é metrologicamente validado, inclusive apresentado as equações de correção de posicionamento, e o protótipo final experimentalmente testado. Por fim os resultados da capacidade do sistema de coleta automático de sinais acústico são apresentados e comparados. The manual data collection is a process with limited repeatability and, often full time, depends on a performer of the experiment available. The need for automation of a manual data collection system increases, as the number of data to be acquired become larger or, when the executer of the experiment reaches its threshold, not being available to collect all the necessary data. This work will present the development of an automated data acquisition system for performing acoustic measurements in a bi-dimensional mesh to research the acoustic characteristics of a given material or area. For project execution, the work was divided into three main separate parts. The first part was the assemble of a mechanical displacement system (where the measurement sound sensors was attached) using trapezoidal screws, step motors and rectilinear guides. In the second part of the project, the electronics interface for the motion control and data collection was developed, comprising converters, amplifiers and the communication interface with the supervisory system. In the third and last part, was developed the control software for the survey device and for the signal processing interface. The Matlab software used to do the necessary mathematical implementation and to develop a graphical interface where the options are presented for collecting data. During the three steps all the assembly processes are detailed, the positioning module is metrological tested, presenting the correction equations for positioning, and the final prototype is experimentally tested. Finally all the results of the automatic data collection capacity are presented and compared.

Os riscos físicos, ruído e vibrações de corpo inteiro (VCI), são freqüentemente encontrados em ambientes ocupacionais. Entretanto, os efeitos da VCI isolada e da combinação (VCI e ruído) na audição humana são pouco estudados ou claros. Dessa forma, o objetivo principal deste trabalho foi verificar os efeitos da VCI e ruído, isolados e combinados, na audição humana. Adicionalmente, como objetivos secundários, foram investigados também sintomas auditivos e extra-auditivos presentes após estas exposições, se há diferenças entre a audição de homens e mulheres e entre orelha direita e esquerda. Dezenove voluntários (10 homens e 9 mulheres), adultos jovens saudáveis foram submetidos a todas as seguintes situações de testes: 1) apenas ruído (duas exposições de 18 minutos cada, à Níveis de Pressão Sonora Elevados (NPSE) (ruído branco a 96 dB(A)); 2) apenas vibração (duas exposições de 18 minutos cada, à VCI (eixo z, 5 Hz a 2,12 m/s2 rms)) e 3) vibração + ruído (duas exposições de 18 minutos cada à NPSE e VCI simultaneamente, com as mesmas características anteriormente descritas). Houve um intervalo de 10-12 minutos entre a 1ª e 2ª exposição a cada estímulo. A audição dos voluntários foi avaliada através dos exames de audiometria e Emissões Otoacústicas por Produto de Distorção (EOAPD). O resultado dos exames realizados antes dos testes foi utilizado como valor de referência. A comparação dos exames realizados pré e pósexposição visou verificar a ocorrência de alterações temporárias da audição. Os resultados foram analisados estatisticamente através dos testes T de Student, Wilcoxon e Mann- Whitney, dependendo do objetivo a ser verificado. Os resultados indicaram que a VCI isolada não ocasionou alteração auditiva temporária significativa, enquanto tanto o ruído isolado, quanto a combinação (NPSE + VCI) provocaram tais alterações, principalmente nas freqüências agudas entre 2000 Hz - 8000 Hz. A combinação não foi significativamente pior que a exposição à NPSE isolado, ou seja, não foi observado efeito sinérgico da combinação (NPSE+VCI). Após as exposições à VCI não foram observados sintomas auditivos, apenas extra-auditivos, como cansaço, dor na coluna e desatenção. Após as exposições à NPSE observou-se presença dos sintomas auditivos zumbido, plenitude auricular e sensação de piora da audição, e os sintomas extra-auditivos cansaço, irritação, nervosismo, ansiedade e desatenção. Após as exposições à NPSE+VCI os mesmos sintomas auditivos constatados após NPSE estiveram presentes e praticamente os mesmos sintomas extra-auditivos detectados após VCI estiveram presentes. Não houve diferença entre a audição de homens e mulheres, como também não houve diferença entre a audição da orelha direita e esquerda para a audiometria. Entretanto para a EOAPD observou-se que em 3984 Hz a orelha esquerda foi melhor que a direita e em 6000 Hz a orelha direita foi melhor que a esquerda. Portanto, este resultado foi útil na seleção dos dados para análise estatística, enquanto foram pouco conclusivos quanto à existência ou não de diferença entre as amplitudes de resposta da EOAPD, sendo necessária uma amostra mais representativa para se chegar à conclusão de tal magnitude. The physical risks, noise and whole body vibration (WBV) are often found in occupational environment. However, the effects of WBV isolated and the combination (WBV+ noise) on human hearing are poorly studied and unclear. Therefore, the main objective of this study was to investigate the effects of WBV and noise, isolated and combined, on human hearing. Besides, as secondary objectives, to verify also what hearing and non-hearing symptoms can occur after these exposures; if there are differences between the hearing of male and female or between right and left ears. Nineteen volunteers (10 males and 9 females) healthy young adults underwent all the following test conditions: 1) only noise (two exposures of 18 minutes each to high Sound Pressure Levels (SPL) (white noise at 96 dB(A)); 2) only vibration (two exposures of 18 minutes each to WBV (z-axis, 5 Hz at 2.12 m/s2 rms) and 3) noise + vibration (two exposures of 18 minutes each to WBV + SPL simultaneously, with the same previous characteristics). There was a 10-12 minutes interval between the 1st and 2nd exposure to each stimulus. The volunteers hearing was assessed by the audiometry and the otoacoustic emission distortion product (DPOAE) exams. The exams carried out before the tests were used as reference ones. A comparison of the exams performed before and after the exposures aimed at verifying the occurrence of temporary hearing changes. The results were analyzed statistically using the T-Student, Wilcoxon and Mann-Whitney tests, according to the study objective. The results indicated that WBV alone did not cause significant temporary hearing shift, whereas both noise and the combination (WBV+SPL) caused such shift, particularly at high frequencies between 2000 Hz - 8000 Hz. The combination was not significantly worse than the noise exposure alone, in other words, there was no synergic effect of the combination (WBV+SPL). After the exposures to WBV it was not observed hearing symptoms, only extra-auditory ones, such as fatigue, back pain and inattention. After the exposures to SPL it was noted the presence of the auditory symptoms tinnitus, ear fullness and hearing worsening feeling, and the extra-auditory symptoms fatigue, irritability, nervousness, anxiety and inattention. After the exposures to WBV+SPL the same hearing symptoms found after the SPL exposures were present and the same extra-auditory symptoms detected after the WBV exposures were present. There was no difference between male and female hearing, as there was no difference between right and left ear hearing by audiometry. However for the DPOAE it was observed that at 3984 Hz the left ear was better than the right ear and at 6000 Hz the right ear was better than the left. Therefore, this result was useful for the data selection for the statistical analysis, althoughunreliable as to whether there is difference between the amplitudes of responses the DPOAE, needing a larger sample to achieve a conclusion of such magnitude.

No presente trabalho foram conduzidos experimentos em laboratório e em campo, no Brasil e Estados Unidos, para se avaliar o potencial uso de luz estroboscópica, cortina de bolhas e substância de alarme como sistemas para repulsão de peixes de áreas de riscos em usinas hidrelétricas e canais para abastecimento de água. As espécies testadas foram o mandi-amarelo (Pimelodus maculatus), piau-três-pintas (Leporinus reinhardti), Splittail (Pogonichthys macrolepidotus). Os resultados obtidos demonstram repulsão dos peixes para praticamente todos os sistemas testados, exceto para Delta smelt e Splittail expostos à luz estroboscópica em condiçõesnaturais. A luz estroboscópica demonstrou maior eficiência para repelir os peixes em freqüência de emissão de flashes de 360 flashes/min. Além disso, para a maioria das espécies testadas a luz causou maior repulsão à noite e o mandi-amarelo pode ser atraído pela luz em freqüência de 92 flashes/min durante o dia. Os experimentosconduzidos com cortina de bolhas não foram conclusivos, mas, aparentemente, esse sistema pode ser eficiente para repelir mandis-amarelos. A utilização de substância de alarme como um possível sistema biológico para repulsão de mandis-amarelos apresenta grande potencial, tendo em vista a reação de fuga apresentada pela espécie quando expostas ao macerado de pele. No entanto, uma série de considerações devem ser levadas em conta para utilização dessa substância. Da mesma forma, vários testes aindaprecisam ser conduzidos para melhores conclusões acerca da utilização desses sistemas em usinas hidrelétricas, mas uma boa base de informações a respeito do comportamento de duas espécies brasileiras aos estímulos testados foi adquirida.

Os elevados níveis de ruído têm sido um grave problema nos ambientes de trabalho, principalmente nas indústrias, ocasionado danos à saúde de inúmeros funcionários. Em muitos casos, o controle destes níveis de ruído requer medidas de engenharia complexas, com custos elevados e que demandam bom planejamento técnico efinanceiro. Neste contexto, este trabalho teve como objetivo desenvolver uma metodologia para avaliação e controle do ruído nos locais de trabalho, por meio de ferramentas que permitiram predizer resultados e custos inerentes à implantação das medidas de atenuação dos níveis sonoros, visando dar diretrizes para uma estratégia de gestão de ruído ocupacional. Para o desenvolvimento desta pesquisa utilizou-se como estudo de caso um galpão industrial próximo à região metropolitana de Belo Horizonte, onde os níveis sonoros dentro do ambiente eram bastante elevados. A metodologia adotada neste estudo visou caracterizar o ruído no ambiente, relacionando o ruído proveniente dos equipamentos ruidosos com os níveis de pressão sonora nos postos de trabalho. Além disto, foram identificados os potenciais níveis de atenuação sonora nos equipamentos, com o intuito de predizer o ruído nas estações de trabalho após o tratamento acústico dos equipamentos. As análises dos diversos cenários de tratamento acústico nas fontes sonoras, bem como no ambiente, permitiram avaliar as relações de custo-benefício proporcionado por cada cenário e, desta forma, possibilitou estabelecer diretrizes de tratamento acústico visandoadequar os níveis de ruído às normas de higiene ocupacional. Verificou-se que a associação do tratamento acústico nas fontes sonoras com o tratamento do ambiente por meio de superfícies absorventes proporcionou resultados bastante satisfatórios,principalmente nos locais onde a influência da reverberação do ambiente é maior. No entanto ao avaliar os custos de implantação do sistema de absorção sonora, concluiu-se que é mais viável o tratamento acústico dos equipamentos da linha de produção da fábrica do que investir no tratamento das superfícies do ambiente. The high levels of noise have been a serious problem in the workplace, especially in industries, causing damage to health of many employees. However, in many cases, control of noise levels requires complex engineering measures, with attendant high costs and thus demands good technical and financial planning. In this context, this work aimed to develop a methodology for evaluation and control of noise at work, by means of tools that can predict outcomes and costs of implementation of the control noise measures, to give guidelines for a management strategy of occupational noise. For the development of this research was used as a case study an industrial warehouse near the metropolitan region of Belo Horizonte where the noise levels within the environment were high. The methodology adopted in this study aimed to characterizethe noise in this environment, linking the noise from the equipment with noise levels of sound pressure on jobs. Furthermore, in order to predict the noise at the work space after acoustic treatment of equipment the potential for mitigation of noise levels in machinery has been identified.The analysis of different scenarios of acoustic treatment on sound sources and on the environment allowed to evaluate the cost-benefit corresponding to each scenario and therefore has set guidelines for acoustic treatment to adjust the noise levels to the standards of occupational health. It was found that the association with acoustictreatment of sound sources and treatment of the environment by absorbing surfaces provided very satisfactory results, especially in places where the influence of the reverberation effect is greater. However, from an economical view point the acoustic treatment of all equipment of the production line seems to be a better option than to invest in the treatment of the surfaces of the environment.

Foi avaliado neste trabalho o uso de novos materiais para a confecção de painéis absorvedores, tomando-se como referência um modelo de painel em madeira MDF e mantas de lã de vidro revestidas. Estes painéis, cuja confecção é cara e complexa, só podem ser utilizados em ambientes internos devido às características do MDF. Inicialmente foramconfeccionados corpos-de-prova de granitina e concreto com adição de fibras. Em função dos resultados preliminares optou-se pelo estudo do comportamento acústico de mini painéis perfurados de concretos com fibras poliméricas e metálicas, e de diferentes sistemas obtidos, associando a este concreto, mantas fono absorvedoras disponíveis no mercado e camada de ar. Após a confecção, os corpos-de-prova de concreto e MDF, associados ou não à manta/ar, foram submetidos a ensaios de absorção acústica utilizando o método do tubo de impedância. Também foram realizados ensaios de flexo-tração em corpos-de-prova de ambos os materiais. Os resultados indicam que o painel perfurado de concreto com adição de fibras poliméricas ou metálicas, é menos resistente à flexo-tração que a amostra de MDFdisponível no mercado. No entanto, os valores obtidos viabilizam seu uso como painéis que poderiam ser utilizados em qualquer ambiente. Em termos de performance acústica os resultados indicam o sistema constituído pelo concreto com adição de fibras (polimérica ou metálica), manta Isosound Tecido Cinza e camada de ar como sendo o mais eficaz para absorção de sons graves. Com os resultados obtidos nos ensaios é possível considerar novos acabamentos mais flexíveis como opção aos usualmente empregados. Além disso, o painel de concreto pode ser aplicado em túneis como barreiras acústicas, aumentando suadurabilidade uma vez que possuí melhor resistência às intempéries. Sustainable architecture demands solutions that prioritize the user's comfort inside of the construction. Noise reduction is an important item to be taken to under consideration in the obtaining of this comfort, and it involves much the acoustic isolation the sound absorption. There are ploughs adds products on market, such acoustic blankets and acoustic panels, which ploughs widely used by architects. However, they don't satisfy all the demands of the market, and many teamsters ploughs of high cost or of not fit esthetically you the projected atmosphere. This becomes worse in marries of materials with absorbing characteristics.Panels of MDF perforated associated you glass wool blankets ploughs lives commonly used when it is wanted the sound to be absorbed, mainly in the low frequencies. However, those panels, whose making is expensive and complex, can only be used in atmospheres due thecharacteristics of MDF. In this work, the uses of new materials was evaluated will be the making of absorbing panels with MDF wood panel and covered glass wool blankets being taken reference. Initially samples made out of terrazzo and concrete with addition of fibers were made. Taking into consideration the preliminary results, we opted will be the study of the acoustic behavior of mini perforated concrete acoustic panels with polymeric and metallic fibers, and different systems obtained with the association of this concrete you sound-absorbing blankets available in the market and layers of to air. After the making, the concrete material which is being tested and MDF, associated or not you blanket/air weresubmitted for tests of acoustic absorption using the method of the impedance tube. Bending tests were also performed in samples of both materials. The results indicate that the concrete perforated with addition of polymeric or metallic is less resistant bending than the sample of MDF available in the market. However, they obtained values make possible itsuses panels that could be used in any spaces. In terms of acoustic performance, the results indicate the system constituted by the concrete with addition of fibers (polymeric or metallic), Isosound blanket with ash woven and to layer of to air is the most effective will be absorption of bass sounds. With the results obtained in the experiment, it is possible youconsider new finishing, lives flexible option used usually.

A tosse é um importante mecanismo de defesa pulmonar à medida que caminhamos para situações patológicas, com acúmulo progressivo de secreção na árvore traqueobrônquica. Pacientes com doenças neuromusculares são susceptíveis a recorrentes infecções do aparelhorespiratório devido ao acúmulo excessivo e permanente de secreções (ineficácia do clearance mucociliar) conseqüente da deficiência no mecanismo de tosse e incapacidade de manter volume e débitos pulmonares adequado. Pacientes com dificuldade de realizar o clearance mucociliar necessitam de Fisioterapia respiratória que consiste em técnicas manuais ou mecânicas favorecendo a mecânica pulmonar objetivando assim uma tosse eficaz e um volume pulmonaradequado. Existem procedimentos de suporte ao paciente que visam auxiliar o paciente durante a tosse sendo esta assistida manualmente e/ou mecanicamente. Dentre estes procedimentos um dos que promove melhores resultados em pacientes com uma tosse ineficaz utiliza um sistema mecânico que favorece a manobra de insuflação máxima, seguida de exuflação, permitindo uma tosse mecanicamente assistida. Apesar da sua eficácia comprovada em vários estudos o único aparelho existente no mercado é importado e de alto custo dificultando assim o acesso dos pacientes ao mesmo. Dentro deste contexto surgiu a necessidade de projetar um aparelho para assistir a tosse mecanicamente. Apresenta-se então o desenvolvimento de um sistema mecânico capaz de gerar um alto fluxo respiratório (vazão) através da variação rápida da pressão positiva de até 7x10 4 Pa para uma pressão negativa de até 7x10 4 Pa, de acordo com a literatura, pela máscara facial ou bucal, simulando o mecanismo de tosse. Este sistema é alimentado por um sistema pneumático convencional, sendo sua saída condicionada com o uso de uma série de dispositivos pneumáticos, tomando-se cuidado de garantir condições de assepsia e segurança aopaciente. O protótipo atingiu os valores positivos e negativos de pressão usados pela literatura para tratamento de pacientes com tosse ineficaz e foi visualizado a variação rápida da pressão positiva para negativa essencial para a eficácia do tratamento. The cough is an important means of pulmonary defense as we are led to pathological situations, with progressive accumulation of secretion in the tracheobronchial tree. Patients with neuromuscular pathologies are prone to recurrent infections in the respiratory system due to the excessive and permanent accumulation of secretion (mucociliary clearance inefficiency) resulting from the deficiency of the coughing mechanism and from the inability to keep an adequate pulmonary volume. Patients having trouble with mucociliary clearance need respiratory physiotherapy which consists of manual or mechanicaltechniques that help the pulmonary mechanism, aiming at an effectual cough and an adequate pulmonary volume. There are patient-supportive procedures which are meant to help patients while they cough, and such cough is assisted manually and mechanically. Among those procedures, one that promotes the best results in patients with ineffectual cough makes use of a mechanical system that favors the maximum insufflation movement, followed by exsufflation, allowing mechanically-assisted cough. Its widely proven efficiency aside, the only device existing on the market is imported and has a high price, thus making it harder for patients to have access to it. Within that context there was the need to design a device to mechanically assist the cough. We show here the development of a mechanical device capable of generating high respiratory flow (outflow) of up to 10¯¹ m³ / s through fast variation of positive pressure of up to 7x104 Pa to a negative pressure of upto 7x104 Pa, according to literature, through the face or the mouth, simulating the mechanism of coughing. This system is fed by a conventional pneumatic system, its exit being conditioned to a series of pneumatic devices, making sure of the use of an aseptic environment and observing the safety of the patient. The prototype reached the positive and negative levels of pressure used by literature for the treatment of patients with ineffectual coughing, and a fast variation of positive pressure to negative could be observed, which is essential to the treatments efficiency.

A percepção do ruído é um dos fatores que qualificam o conforto no interior de automóveis. Este trabalho está situado entre a geração de ruído e vibração pelas fontes e a resposta percebida no veículo a essas excitações. As trajetórias vibroacústicas, como são conhecidas, descrevem a forma como a energia percorre o caminho entre as duas extremidades (fonte e receptor). O objetivo deste trabalho é desenvolver métodos experimentais que permitem identificar a contribuição de trajetórias vibroacústicas. Trajetórias aéreas e estruturais são os tipos de caminhos investigados. Foi utilizado um protótipo que simula parcialmente um veículo e que permite desvincular fisicamente esses caminhos. O resultado do isolamento físico das trajetórias permitiu conhecer o espectro do ruído percebido no protótipo devido às trajetórias estrutural e aérea, individualmente. O método da análise espectral em sistemas de Múltiplas Entradas e Uma Saída (Multiple Inputs / Single Output, ou MISO) foi desenvolvido utilizando a Função de Coerência Múltipla para identificar as Funções de Resposta em Freqüência (FRF) através da correlação mútua entre estímulos e da correlação entre estímulos e resposta. A Decomposição em Valores Singulares compensou o efeito da coerência entre os estímulos. O desenvolvimento computacional do método de Análise por Trajetórias de Transferência (Transfer Path Analysis, ou TPA) foi aplicado ao mesmo protótipo a fim de comparar os resultados da estimação das trajetórias aérea e estrutural. A TPA necessita de duas informações: FRF entre ponto de aplicação (na fonte) da força mecânica ou da força acústica (conhecida como velocidade de volume) até o receptor, e da estimação indireta das forças operacionais (mecânicas ou acústicas) obtidas com o protótipo em funcionamento normal. O uso do Método indireto de Inversão Matricial para a estimação das forças operacionais tornou-se fundamental pela dificuldade do uso de técnicas diretas e do conseqüente efeito de carga que acarretam. Os dois métodos (MISO e TPA) puderam ser comparados entre si e com os resultados obtidos através do isolamento físico das trajetórias. Foram feitas as devidas considerações quanto às medições e resultados. Foram, também, sugeridos alguns passos para aplicação em casos práticos reais. An analysis and development of how vibration and acoustic noise generated in a motor car arrives at the interior of the vehicle, a key issue in modern industry, is presented. The study considers the development of experimental techniques, employing computational data processing and data systemising, leading to the identification and ranking contribution of both airborne and structure-borne paths. Identification of the two previously mentioned types of path is the focus of the present work, which has been studied, with the help of a purposed build physical) prototype. This prototype simulates a typical motor car and enables coupling and decoupling of the two paths. This procedure has provided an insight into the spectra provided by the individual contribution of structure and air borne paths, The spectra correlation involved the study of Multiple Inputs / Single Output Systems, or MISO has been developed with the use of Multiple Coherence Functions (MCF) in order to identify Frequency Response Functions (FRF), by means of mutual correlation between stimuli and the correlation between stimuli and response. The decomposition into singular values has been used to compensate the effect of the coherence among the stimuli. The computational development using the classical TPA (Transfer Path Analysis) method has also been implemented for the developed prototype, again with the objective of structure and airborne contributions. TPA requires essentially two sets of information: 01) Mechanical Force FRF between application point (source) or acoustic force (volume velocity) reaching the receiver, and 02) the indirect estimation of the operational forces (both mechanical and acoustical) obtained with the prototype under normal operational conditions. The use of the (indirect) method of matrix inversion has proved to be crucial for the estimation of the operational forces, given the difficulty for the use of direct techniques and the consequent loading effects. The two methods (MISO and TPA) could be mutually compared with the results obtained from the Physical isolation of the paths. The measurements and final results are discussed in detail and how they relate to actual real.

Este trabalho apresenta um estudo do comportamento dinâmico de rotores em balanço, operando abaixo da primeira velocidade crítica, suportados em mancais de rolamento. Um caso particular de rotor em balanço, que consiste em um soprador industrial de forno dereaquecimento, é selecionado para esse estudo. O rotor analisado encontra-se apoiado em mancais de rolamento, que estão montados em base metálica instalada em fundação de concreto. Alguns aspectos relevantes do comportamento dinâmico desse tipo de rotor sãoestudados utilizando-se procedimentos analítico-experimentais e procedimentos computacionais. O estudo experimental é desenvolvido sobre um rotor de soprador utilizado para alimentação de ar de combustão em forno industrial, que possui rotação nominal de 1.800rpm, sendo acionado por motor de potência de 150 cv, com capacidade de 11.300 Nm3/h, em condições de pressão manométrica de 850 mmH2O e temperatura de 250º C. Testes de batida (bump tests) e testes de vibração em velocidade constante são realizados sobreesse rotor em diferentes condições de operação, permitindo a obtenção dos espectros de freqüência e os diagramas de Bode para a resposta vibratória do sistema rotativo. Um procedimento computacional baseado no método de elementos finitos também é desenvolvido para a determinação das freqüências naturais do rotor suportado em mancaiselásticos. O diagrama de Campbell é utilizado para a determinação das velocidades críticas do rotor. A modelagem de elementos finitos inclui a flexibilidade do impelidor do soprador, que possui grande influência na resposta dinâmica do conjunto rotativo. Os resultados obtidos mostram que os efeitos giroscópicos e a flexibilidade do impelidor dominam a resposta do rotor do soprador na região de velocidades próxima à primeira velocidade crítica. This work deals with a study of the dynamic behavior of overhung rotors running below the first critical speed, which are supported by roller bearings. A special case of overhung rotor, which consists of an industrial blower for reheating furnace, is selected for this study. The selected rotor is supported on roller bearings, which are mounted on metallic base installed on a concrete foundation. Some important dynamic aspects of the overhung rotor behavior are analyzed by using both analytical-experimental and computational procedures. The experimental study is performed on a blower rotor, which has been used to feed combustion ir into industrials furnace, that rotates at 1,800 rpm. The rotor is driven by an electrical motor of 150 hp, and has the blowing capacity of 11,300 Nm3/h at pressure of 850 mmH2O and temperature of 250º C. Bump tests and constant speed vibration tests are performed on this rotor at several operating conditions, rendering the frequency spectraand the Bode diagrams associated with the rotating system vibratory response. Moreover, a computational procedure based on the finite element method is implemented to estimate the natural frequencies of overhung rotors supported on elastic bearings. The Campbell diagram is employed to compute the rotor critical speeds. The finite element modeling includes the blower impeller elastic flexibility, which has a strong influence on the dynamic response of the rotating system. The numerical results rendered in this work show that the impeller gyroscopic moments and flexibility dominate the blower rotor dynamic response in the speed range near the first critical speed.

Neste trabalho são apresentados o projeto conceitual, o desenvolvimento, e a construção de um veículo submersível remotamente operado (ROV). O projeto e algumas soluções construtivas são discutidos em detalhe, além de caracterísitcas pertinentes ao comissionamento e operação do veículo. Os principais aspectos que foram considerados são: propulsão e vetorização de empuxo, verificação estrutural, controle, assim como uma variedade de sistemas embarcados, incluido sistema de energia e de visão do veículo. O objetivo foi desenvolver um ROV de baixo custo e alto desempenho que seja capaz de atuar em uma variedade de missões de inspeção em particular em inspeções de usinas hidrelétricas. Várias características chaves do projeto, tais como a chamada "fluatuabilidade positiva", que permite recuperar mais facilmente o veículo em caso de falha dos sistemas, são apresentyadas e discutidas como parte da filosofia do projeto do ROV. Apesar de ainda haver margem para melhorias no protótipo atual, a concepção geral do projeto, particularmente no que se refere ao desenvolvimento de uma plataforma inercial e aos resultados dos testes de funcionamento preliminares realizados em um tanque com água, sugerem que o veículo seja capaz de realizar sua aplicação pretendida.

A combinação dos riscos físicos, ruído e vibrações, é a mais encontrada nos ambientes ocupacionais. Os efeitos da combinação na saúde das pessoas tem sido muito pouco estudados e portanto, pouco conhecidos, principalmente os efeitos na audição. Este último é, portanto, o principal objetivo deste trabalho. A fim de verificar o efeito de Vibrações de Corpo Inteiro (VCI) e do ruído na audição, foram realizados testes laboratoriais experimentais. Um total de 13 voluntários(10 homens e 3 mulheres), adultos jovens sem problemas auditivos e sem exposição ocupacional a ruído e/ou vibrações foram submetidos a três situações de teste: exposição a Níveis de Pressão Sonora elevados(NPSE) (ruído do tipo white-noise a 100 dBNA durante 15 minutos; exposição a VCI ( eixo z, 6 Hz a 2,45 m/s r.m.s. durante 18 minutos) e exposição combinada a NPSE e VCI nas mesmas condições anteroiores, sendo que o 1º se iniciou 3 min., após a exposição a VCI. A audição dos voluntários antes da realização dos testes através dos exames de audiometria e Emissões Otoacústicas por Produto de Distorção (EOAPD). O resultado desses exames foi utilizado como referência para comparação com os exames realizados após cada exposição de teste. Imediatamente após as exposições era realizada nova audiometria, e em seguida, aproximadamente 2 minutos após o término da exposição, era realizada nova pesquisa das EOA por Produto de Distorção. A comparação dos resultados dos exames realizados pré e pós-exposições visou verificar a ocorrência de Mudanças Temporárias de Limiares (MTL) auditivos. Os resultados foram analisados estatisticamente através do teste de hipóteses de Wilcoxon, que permitiu afirmar que para os testes com VCI isolada, não houve alterações auditivas significativas. Para os testes de estimulação a NPSE isolados, a MTL auditivo está presente nas frequências de 0,5 a 8 kHz, com maiores alterações quantitativas em ambos os exames nas frequências de 3 a 6 kHz. Para os testes da associação de NPSE e VCI, observou-se resultado similar aos do tete de ruído isolado. Quantitativamente, apenas na frequência de 4 KHz, a MTL auditivo foi menor, mostrando que para os níveis utilizados, a combinação de VCI com o NPSE não tem caráter somatório sequer sinérgico na MTL, pelo contrário, observou-se uma redução nos efeitos auditivos se comparados aos efeitos da exposição a ruído isolado.

Linhas de descarga são comumente encontradas nas instalações industriais de ar comprimido. A descarga direta de ar de alta pressão no ambiente produz níveis de ruído acima dos limites de tolerância previstos pela legislação brasileira (NR15), tornando as áreas de trabalho insalubres. Linhas de descarga bem projetadas empregam silenciadores que reduzem este efeito a valores premissíveis, inferiores a 85 dB(A) para uma exposição máxima diária de 8 horas. No presente trabalho uma série de observações experimentais são realizadas para um silenciador de descarga de alta pressão típico. Ar comprimido, com sistemas de controle de pressão e vazão, abastece uma linha equipada com um silenciador em sua terminação. A geometria interna do denominado centro acústico do jato é variada para uma série de condições de vazão e pressão. A influência dos principais elementos construtivos de um silenciador típico é avaliada em diferentes montagens submetidas às mesmas condições de escoamento. Como resultados, a atenuação de ruído para cada ponto de operação é avaliada em terças e oitava e associada a correspondente redução de pressão imposta pelo silenciador. As parcelas de contribuição dos principais elementos na queda de pressão total são analisadas, e coeficientes de perdas experimentais são obtidos para a descrição de uma equação geral para predição da redução de pressão. Oobjetivo é associar o desempenho acústico com uma queda de pressão que minimize o acréscimo nos custos de abastecimetno da linha. Finalmente, o desempenho global é utilizado como uma importante ferramenta no projeto de um típico silenciador para descarga de altas pressões.

O surgimento de sistemas construtivos residenciais em estruturados em aço de baixo custo, vem acompanhado de uma preocupação em atender a requisitos mínimos de conforto do usuário, além de aspectos relacionados à segurança, sustentabilidade, durabilidade e habitabilidade. O presente trabalho aborda o conforto acústico proporcionado pelos sistemas construtivos, considerando a análise de componentes de vedação que são propostos nos sistemas construtivos pré-fabricados, uma vez que a redução de massa e a montagem desistemas leves trazem consigo a preocupação com o isolamento sonoro dos ambientes. Alguns estudos de casos são apresentados considerando sistemas ensaiados em laboratórios como também sistemas ensaiados in loco e apresentados exclusivamente nesta dissertação. Este trabalho apresenta também uma análise dos índices de isolamento sonoro, praticados em outros países, buscando assim recomendações específicas do isolamento das envoltórias dos ambientes da edificação que possam ser aplicadas ao Brasil . The appearing of residential construction systems in strutuctural with low cost steel comes followed of a preocupation in attending the minimum requeriments for user comfort, as well as aspects related to security, sustainability, durability and habitability. The present work approaches acoustic comfort proportioned by constructive systems,considering the analysis of restricted components that are proposed in the construction of pre-manufactured systems, since the reduction of mass and the assembly of light systems bring certainty over sound insulation of the environments. Some of the case studies consider systems practiced in laboratories, as well as systems practiced in loco, and are presented exclusively in this essay. Furthermore, this workalso presents an analysis on indices for sound insulation, practiced in others countries, offering specific recommendations for the insulation for construction that can be applied in Brasil.