Modelling study of the impact of deep convection on the utls air composition - Part I: Analysis of ozone precursors

The aim of this work is to study the local impact on the upper troposphere/lower stratosphere air composition of an extreme deep convective system. For this purpose, we performed a simulation of a convective cluster composed of many individual deep convective cells that occurred near Bauru (Brazil). The simulation is performed using the 3-D mesoscale model RAMS coupled on-line with a chemistry model. The comparisons with meteorological measurements show that the model produces meteorological fields generally consistent with the observations. The present paper (part I) is devoted to the analysis of the ozone precursors (CO, NO x and non-methane volatile organic compounds) and HO x in the UTLS. The simulation results show that the distribution of CO with altitude is closely related to the upward convective motions and consecutive outflow at the top of the convective cells leading to a bulge of CO between 7 km altitude and the tropopause (around 17km altitude). The model results for CO are consistent with satellite-borne measurements at 700 hPa. The simulation also indicates enhanced amounts of NO x up to 2 ppbv in the 7-17 km altitude layer mainly produced by the lightning associated with the intense convective activity. For insoluble non-methane volatile organic compounds, the convective activity tends to significantly increase their amount in the 7-17km layer by dynamical effects. During daytime in the presence of lightning NO x, this bulge is largely reduced in the upper part of the layer for reactive species (e.g. isoprene, ethene) because of their reactions with OH that is increased on average during daytime. Lightning NO x also impacts on the oxydizing capacity of the upper troposphere by reducing on average HO x, HO 2, H 2O 2 and organic hydroperoxides. During the simulation time, the impact of convection on the air composition of the lower stratosphere is negligible for all ozone precursors although several of the simulated convective cells nearly reach the tropopause. There is no significant transport from the upper troposphere to the lower stratosphere, the isentropic barrier not being crossed by convection. The impact of the increase of ozone precursors and HO x in the upper troposphere on the ozone budget in the LS is discussed in part II of this series of papers.

Degradation analysis of the SnO2 and ZnO-based varistors using electrostatic force microscopy

The degradation phenomena of ZnO and SnO2-based varistors were investigated for two different degradation methods: DC voltage at increased temperature and degradation with 8/20 μs pulsed currents (lightning type). Electrostatic force microscopy (EFM) was used to analyze the surface charge accumulated at grain-boundary regions before and after degradation. Before the degradation process, 85% of the barriers are active in the SnO2 system, while the ZnO system presents only 30% effective barriers. Both systems showed changes in the electrical behavior when degraded with pulses. In the case of the ZnO system, the behavior after pulse degradation was essentially ohmic due to the destruction of barriers (about 99% of the interfaces are conductive). After the degradation with 8/20 μs pulsed currents, the SnO2 system still presents nonohmic behavior with a significant decrease in the quantity of effective barriers (from 85% to 5%). However, when the degradation is accomplished with continuous current, the SnO2 system exhibits minimum variation, while the ZnO system degrades from 30% to 5%. This result indicates the existence of metastable defects of low concentration and/or low diffusion in the SnO2 system. High energy is necessary to degrade the barriers due to defect annihilation in the SnO2 system. © 2013 The American Ceramic Society.

Desenvolvimento de hardware e software para tratamento e visualização de dados de descargas atmosféricas aplicados à segurança da navegação hidroviária

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Sistema de aterramento com cabo contrapeso representado por linhas de transmissão implementado em Matlab com circuitos em cascatas de PÍ

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Estudo do aterramento dos pés de torres de linha de transmissão frente às descargas atmosféricas

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Avaliação da suscetibilidade eletromagnética dos cabos metálicos dos sistemas de supervisão, proteção, comunicação e controle de subestações de alta tensão

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Diagnóstico do sitema de prevenção e combate a incêndios florestais na Fazenda Monte Alegre em Agudos

Pós-graduação em Agronomia (Energia na Agricultura) - FCA

Estudo do desempenho de sistemas de aterramento frente às descargas atmosféricas em instalações de baixa e média tensão

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Implementação computacional para avaliar os níveis de sobretensões atmosféricas induzidas em linhas de distribuição

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Avaliação, modificação e validação de metodologia para estudo de estabilidade de hidroquinona em creme

Pós-graduação em Ciências Farmacêuticas - FCFAR

Bases para o espírito: Ferreira Penna, ciência e educação na Província do Grão- Pará (1866 – 1891)

As contribuições de Domingos Soares Ferreira Penna (1818-1888) à ciência realizada na província do Grão-Pará na segunda metade do século XIX são continuamente referidas em trabalhos sobre a fundação do Museu Paraense de História Natural e Etnografia em 1866, uma vez que o político mineiro fora seu idealizador e primeiro diretor. Contudo, a participação de Ferreira Penna na sociedade paraense da época se estendeu à instrução pública, tema de urgência no discurso das autoridades provinciais. É no sentido de se buscar a consonância deste personagem com as discussões de seu tempo sobre ciência e educação que este trabalho se desenvolve. Buscamos escritos da autoria de Penna, em especial as páginas dedicadas à instrução pública, além de discursos governamentais e pensamentos de outros autores sobre o tema. Partimos de um personagem singular por acreditarmos que pode ser procedimento inicial para compreendermos o contexto social no qual se insere. Seus textos foram analisados com base em elementos da análise de conteúdo, que nos permitiram organizar palavras e expressões em Unidades de Contexto e selecionar quais seriam mais apropriadas para a análise das fontes. A análise nos conduziu à idéia de que, para Ferreira Penna, a instrução teria como uma de suas prioridades a iluminação intelectual dos indivíduos como um todo, em especial os das camadas populares. Esta necessidade acompanhava a proposta da consolidação de uma identidade nacional, cuja inexistência era sentida por políticos e intelectuais. Ainda nesse projeto, o conhecimento dos recursos naturais através das ciências da natureza seria indispensável à luz da inteligência que se buscava incutir nos jovens através da instrução. Neste ponto, ciência e educação se convergem, por serem investimentos utilitários para um propósito mais amplo. O pensamento de Penna se adere ao de vários pensadores da época, em especial no que diz respeito à liberdade de ensino e a uma possível defesa do regime republicano em detrimento do regime monárquico, findo em 1889. Apesar das idéias parecerem adiantadas para sua época, o conservadorismo do pensamento de Ferreira Penna em alguns pontos nos ajuda a compreender a dimensão na qual mudanças para a instrução eram pensadas, de modo que não comprometessem a organização social vigente.

Análise eletromagnética de cabos OPGW utilizando métodos numérico e analítico

Este trabalho apresenta o estudo eletromagnético de cabos OPGW (Optical Ground Wire) os quais têm dupla função: de pára-raios para linhas de transmissão de alta tensão e de canal de comunicação através de fibras ópticas embutidas na estrutura do cabo. Descargas atmosféricas ou curtos-circuitos podem comprometer a integridade do cabo, devido ao aquecimento nas regiões onde há maior concentração de corrente. Para a análise deste problema foram feitos cálculos eletromagnéticos relacionando-os aos efeitos térmicos no cabo. Nesta análise foram consideradas três diferentes geometrias: o modelo de cabo real, o modelo de cabo com camadas homogêneas e o modelo de cabo com uma camada modificada; esta modificação está relacionada à forma geométrica dos fios da armação do cabo. As ferramentas utilizadas em tal estudo foram o software comercial FEMLAB Multiphysics, baseado no método dos elementos finitos, e um método analítico desenvolvido a partir das equações de Maxwell no domínio da freqüência, que foi implementado utilizando o software MATLAB. Os principais resultados deste trabalho são gráficos de distribuição de densidade de corrente na seção reta do cabo para diferentes freqüências, estudo do efeito pelicular e do efeito de proximidade entre os condutores do cabo.

Desenvolvimento de Interface gráfica como suporte para soluções numéricas das equações de Maxwell em coordenadas gerais – 3D

Neste trabalho, é implementada uma interface gráfica de usuários (GUI) usando a ferramenta Qt da Nokia (versão 3.0). A interface visa simplificar a criação de cenários para a realização de simulações paralelas usando a técnica numérica Local Nonorthogonal Finite Difference Time-Domain (LN-FDTD), aplicada para solucionar as equações de Maxwell. O simulador foi desenvolvido usando a linguagem de programação C e paralelizado utilizando threads. Para isto, a biblioteca pthread foi empregada. A visualização 3D do cenário a ser simulado (e da malha) é realizada por um programa especialmente desenvolvido que utiliza a biblioteca OpenGL. Para melhorar o desenvolvimento e alcançar os objetivos do projeto computacional, foram utilizados conceitos da Engenharia de Software, tais como o modelo de processo de software por prototipagem. Ao privar o usuário de interagir diretamente com o código-fonte da simulação, a probabilidade de ocorrência de erros humanos durante o processo de construção de cenários é minimizada. Para demonstrar o funcionamento da ferramenta desenvolvida, foi realizado um estudo relativo ao efeito de flechas em linhas de baixa tensão nas tensões transitórias induzidas nas mesmas por descargas atmosféricas. As tensões induzidas nas tomadas da edificação também são estudadas.

Análise bidimensional dos efeitos das descargas atmosféricas em cabos OPGW utilizando o método ADI-FDTD

Neste trabalho é analisado o comportamento da densidade de corrente em cabos OPGW quando submetidos a descargas atmosféricas. Para esta análise, foram aplicados dois modelos de corrente, uma vez que a descarga atmosférica tem duas componentes principais que causam mais danos aos cabos em geral: a componente impulsiva e a componente contínua. O método numérico utilizado para as simulações computacionais é o método ADI-FDTD (Diferenças Finitas no Domínio do Tempo de Direções Alternadas Implícitas), o qual é truncado pela técnica CPML (Convolutional Perfectly Matched Layers). Com base no comportamento da corrente no cabo, é feita uma avaliação para determinar qual das duas componentes de descarga atmosférica pode causar mais danos aos cabos OPGW.

Planejamento de sistemas de proteção contra descargas atmosféricas para unidades habitacionais de baixa renda

A presente pesquisa tem como finalidade fazer um levantamento do perfil de ocorrência de descargas atmosféricas nos municípios de Belém, Ananindeua e Marituba, no período de 1991 até 2011 com o objetivo de determinar as características de ocorrência de raios nesses municípios, bem como identificar quais fatores precisam ser observados e/ou identificados com o intuito de se realizar um adequado planejamento de sistemas de proteção contra descargas atmosféricas em empreendimentos habitacionais de baixa renda construídos pelo programa de aceleração do crescimento do governo federal, mais precisamente no conjunto habitacional Taboquinha, localizado no bairro do Cruzeiro em Icoaraci. A partir da análise comparativa realizada com dados de detecção de raios provenientes da rede de detecção de raios STARNET, dados de ocorrência de raios provenientes do sensor LIS instalado a bordo do satélite TRMM, bem como de dados provenientes da norma NBR 5419, concluiu-se que o presente conjunto habitacional necessita da instalação de um sistema de proteção contra descargas atmosféricas em virtude do registro de ocorrências de sinistros envolvendo a incidência direta de descargas atmosféricas, bem como de seus efeitos secundários. Ao final do trabalho de pesquisa são apresentados tópicos de discussão associados a conclusões sobre o perfil de ocorrência de raios na presente região de estudo que são explicitadas pela norma NBR 5419, fatos estes que podem vir a prejudicar o patrimônio público, bem como os cidadãos comuns e suas edificações.