Uma abordagem de óptica física e física moderna para Engenharia Ambiental

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Simulação do comportamento espectral de redes de período longo em fibra óptica

Esta tese é dedicada às redes de período longo, LPG’s, em fibra óptica, escritas por exposição a radiação ultravioleta (UV) ou por exposição a descargas eléctricas, e às suas aplicações em comunicações ópticas e em sistemas sensores. Numa primeira fase estudaram-se os aspectos teóricos fundamentais para a compreensão das LPG, nomeadamente os dois modelos matemáticos propostos na literatura, para a transmissão espectral de uma LPG, o modelo de duas camadas e o modelo de três camadas. Em seguida, estudou-se o deslocamento do comprimento de onda ressonante perante mudanças de parâmetros externos. Aqui, verificou-se que para variações da temperatura no exterior da LPG, o deslocamento do comprimento de onda ressonante é linear. Por outro lado, para variações de índice de refracção exterior, verificou-se que à medida que o índice exterior se aproxima dos valores do índice de refracção da bainha, o comprimento de onda ressonante tende para valores mais baixos. Por último, realizou-se um estudo da transmissão espectral de duas aplicações que envolvem LPG’s, nomeadamente dois tipos de interferómetros e filtros ópticos. Numa segunda fase, foi desenvolvida uma ferramenta de simulação destes modelos, que permitia não só a obtenção dos espectros de transmissão das LPG’s mas também a obtenção das curvas de phase matching em função do período da rede e do comprimento de onda ressonante. A aplicação permitia também a obtenção das curvas do deslocamento do comprimento de onda ressonante, perante variações do índice de refracção exterior ou da temperatura. Para além disso, essa ferramenta realiza a simulação dos espectros de transmissão de filtros ópticos e de interferómetros de Michelson e de Mach-Zehnder construídos com base em LPG’s. A última fase do trabalho, a componente laboratorial, foi realizada na Unidade de Optoelectrónica e Sistemas Electrónicos do INESC Porto, onde foram construídos e testados os dispositivos estudados anteriormente, com o intuito de validar a aplicação desenvolvida. A ferramenta de simulação demonstrou ser capaz de simular de forma adequada os diversos aspectos do comportamento das LPG’s que foram estudados. A comparação dos resultados obtidos permitiu concluir que o modelo mais correcto para o estudo das LPG’s é o modelo de três camadas, o que está de acordo com o esperado.

Sensores em fibra óptica para monitorização ambiental

Fruto da crescente preocupação face à bioacumulação e bioconcentração de poluentes e conscientização dos efeitos do aquecimento global, nos últimos anos têm sido adoptadas inúmeras acções e medidas que visam o controlo de parâmetros indicadores da qualidade do meio, a detecção de substâncias potencialmente perigosas e a promoção/utilização de energias alternativas não poluentes. Neste âmbito, a monitorização em tempo real revela-se fundamental para a análise contínua do equilíbrio dos ecossistemas. Neste contexto, os sensores de fibra óptica, mais concretamente os sensores químicos em fibra óptica possuem um conjunto de características, como por exemplo a miniaturização, baixo custo, versatilidade, biocompatibilidade, capacidade de monitorização remota, que representam uma alternativa tecnológica e economicamente viável. Por outro lado, a utilização de redes de difracção em sensores de fibra óptica, é em adição uma mais-valia para este tipo de sistemas, as redes de período longo pela sua sensibilidade intrínseca ao índice de refracção, e as redes de Bragg pela sua facilidade de interrogação e facilidade de multiplexagem. A presente dissertação tem por objectivo o estudo, desenvolvimento e análise de sensores em fibra óptica para monitorização de espaços ambientais. O presente documento encontra-se organizado em cinco capítulos. O capítulo 1 faz um enquadramento dos sensores de fibra óptica para monitorização ambiental dando relevo aos sensores químicos em fibra óptica. No capítulo 2 expõe-se o conjunto de conceitos necessários para a compreensão do trabalho. A começar pelas redes de difracção em fibra óptica e a suas potencialidades como elementos sensores. Algumas configurações foram detalhadas assim como alguns princípios para interrogação das mesmas. A medição multi-parâmetro e o fabrico de membranas de sensibilidade selectiva são também abordados. O Capitulo 3 refere a primeira configuração desenvolvida, trata-se de um sensor interferométrico baseado numa cavidade Fabry-Pérot, constituído por uma rede de Bragg e a reflectividade da ponta da fibra. O objectivo do sensor é a monitorização do ácido acético e outras espécies carboxílicas em bioreactores. Para tornar a configuração sensível ao ácido foi aplicado um revestimento de Silane-PVP à extremidade da fibra. A configuração sensora demonstrada aufere de características favoráveis, como excelente resolução, resposta linear, não utilização de indicadores, leitura em reflexão e o facto de operar na janela espectral das telecomunicações. O Capítulo 4 apresenta a segunda configuração desenvolvida que tem por objectivo a medição simultânea de salinidade e temperatura. A medição de salinidade é baseada no índice de refracção. Trata-se de um sensor de intensidade auto-referenciado, baseado em três redes de difracção. Uma rede de período longo sensível ao índice de refracção e temperatura e duas redes de Bragg, para interrogação da da rede de período longo e compensação de temperatura. Para discriminação dos parâmetros de interesse foi utilizado o método matricial. A configuração exposta exibe características favoráveis, como excelente resolução, resposta linear, discriminação de índice de refracção e temperatura, leitura em reflexão e o facto de operar na janela espectral das telecomunicações. O Capitulo 5 contém as conclusões e comentários finais ao trabalho. No final da tese seguem-se os anexos, onde se encontram as publicações e comunicações resultantes do trabalho realizado.

Sensores de pressão em fibra óptica para o estudo dos fenómenos da percolação da água em solos

Dada a necessidade de obtermos sistemas monitorizados com elevada precisão, de grande durabilidade e resistentes às condições atmosféricas, surgiu a possibilidade de aplicação das fibras ópticas como sensores para monitorização de pressão. Nesse contexto, as fibras “hetero-core” (fibra óptica composta por uma fibra multimodo entre duas fibras ópticas monomodo) e a utilização de lentes GRIN (“GRaded INdex”) em conjunto com superfícies reflectoras permitem a determinação da pressão e são objecto de estudo desta dissertação. Em termos de aplicação, o objectivo principal desta tese de mestrado foi de proporcionar o projecto e desenvolvimentos da medida de pressão em 48 pontos para um tanque de estudo dos fenómenos de percolação da água nos solos e que é pertencente à Secção de Geotecnia do Departamento de Engenharia Civil da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto. Inicialmente, foi caracterizado um sistema contendo uma fibra “hetero-core” à qual foi aplicada uma curvatura, com auxílio de uma carruagem micrométrica. Este sistema permitiu a simulação do mesmo efeito de aplicação de pressão à fibra “hetero-core”. Na configuração seguinte, usou-se um OTDR (“Optical Time Domain Reflectometer”) para visualização e registo das perdas encontradas durante o processo de dobrar e esticar da fibra “hetero-core”. Ao longo deste registo, várias configurações foram testadas até ser encontrada a cabeça sensora com melhor comportamento para monitorizar a pressão. A multiplexagem foi conseguida ao colocar dois sensores em série, sendo cada um deles constituído por uma fibra “hetero-core” colocada no fundo de um tubo de água disposto verticalmente. Com a adição da água no tubo de água, a curvatura na fibra “hetero-core” aumentava, notando-se claramente que as perdas também subiam. Os resultados obtidos nesta configuração foram bastante satisfatórios permitindo a independência entre os dois sensores dispostos em série. Posteriormente, foi testada uma nova configuração sensora, o sensor de fibra óptica para monitorização de pressão foi construído com recurso a uma lente GRIN e uma superfície reflectora. Esta lente, disposta diante de um espelho, permitiu emitir e captar luz de um determinado comprimento de onda devido à reflexão do sinal luminoso no espelho. Com sucessivos incrementos, afastou-se e aproximou-se a lente ao espelho, registando-se e observando-se as perdas de potência obtidas com auxílio do OTDR. Também para esta configuração foi testada a multiplexagem de vários sensores, tendo sido utilizadas as seguintes opções: um acoplador de 2:1; um acoplador 4:1 e um comutador óptico. Verificou-se que a utilização de um comutador óptico é o melhor caso para a monitorização de pressão de múltiplos sensores. A multiplexagem com recurso ao comutador foi possível, uma vez que permitia a medição independente de cada sensor de pressão num determinado tempo. Com este resultado, é possível monitorizar 48 sensores com recurso ao OTDR, multiplexados temporalmente. Toda esta implementação prática da dissertação foi realizada nas instalações da Unidade de Optoelectrónica e Sistemas Electrónicos no INESC Porto, onde foram caracterizados e estudados sensores com diferentes características que poderão ser lidas neste documento. A componente teórica foi efectuada na Universidade da Madeira.

Análise por meio de espectroscopia de emissão óptica das espécies ativas em nitretação iônica e gaiola catódica

Plasma process like ionic nitriding and cathodic cage plasma nitriding are utilized in order to become hard surface of steels. The ionic nitriding is already accepted in the industry while cathodic cage plasma nitriding process is in industrial implementation stage. Those process depend of plasma parameters like electronic and ionic temperature (Te, Ti), species density (ne, ni) and of distribution function of these species. In the present work, the plasma used to those two processes has been observed through Optical Emission Spectroscopy OES technique in order to identify presents species in the treatment ambient and relatively quantify them. So plasma of typical mixtures like N2 H2 has been monitored through in order to study evolution of those species during the process. Moreover, it has been realized a systematic study about leaks, also thought OES, that accomplish the evolution of contaminant species arising because there is flux of atmosphere to inside nitriding chamber and in what conditions the species are sufficiently reduced. Finally, to describe the physic mechanism that acts on both coating techniques ionic nitriding and cathodic cage plasma nitriding

Avaliação da conformidade de blocos cerâmicos para alvenaria de vedação produzidas na Região Integrada de Desenvolvimento da Grande Teresina

This research presents an outlook of the industries of red ceramic in the region next to the city of Teresina and an analysis of the ceramic products producted in this pole. The microregion investigated possesses 13 boroughs where were identified 32 ceramic in operation, being that 24 are located in Teresina, the ceramic region more important of Piauí, 1 is located in the city of Miguel Leão and 7 is located in Timon city that belongs to the state of Maranhão. The majority of ceramics are pulverized in these two cities, Teresina and Timon , responsible by a largely production independent of distance between fabric and consumer market. Furthermore, there is an artisanal production realized in other boroughs, mainly manual conformation bricks, where are producted diverse types of handicraft and ceramics utilitarian. The objective of this research is to evalue the conformity of ceramic blocks for brick of obstruction made by red ceramic industry of microregion at studying, verifying their pontentialities and adequacy in terms of production. In this research universe made a search of ceramic industries related to the Foundation CEPRO (Foundation Center of Research Social and Economic of Piauí). For the analysis of the ceramic products , were colected 60 crude bricks sample in three industries for their characterization, and 39 burned bricks sample for the Evaluation of Conformity. The results of the characterization made reached a accetptable standard in all formulations and temperature studied. The burned samples were applied to the geometric, physical and mechanical assays according to the ABNT standards (Brazilian Association of Technical Standards). The results of the physical assays showed that all the samples are at the same band recommended by standard. However, through the geometric assays just two industries did not present results according to the standard, due to lack of control in their process such as in their equipments. Taking into account the mechanical properties, only one industry investigated was not according to the standard

Pré-concentração de cádmio com Saccharomyces cerevisiae e determinação em águas fluviais usando espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Tributação, finanças públicas e política fiscal: uma análise sob a óptica do direito e economia

In the Brazilian legal scenario, the study of taxation has traditionally been restricted to positivist analysis, concerned with investigating the formal aspects of the tax legal rule. Despite its relevance to the formation of the national doctrine of tax, such formalist tradition limits the discipline, separating it from reality and the socioeconomic context in which the Tax Law is inserted. Thus, the proposal of the dissertation is to examine the fundamentals and nature of taxation and tax legal rules from the perspective of Law and Economics (Economic Analysis of Law). For this purpose, the work initially reconnects the Tax Law and Science of Finance (or Public Finance) and Fiscal Policy, undertaking not only a legal analysis, but also economic and financial analysis of the theme. The Economics of Public Sector (or Modern Public Finance) will contribute to the research through topics such as market failures and economic theory of taxation, which are essential to an economic approach to Tax Law. The core of the work lies in the application of Law and Economics instruments in the study of taxation, analyzing the effects of tax rules on the economic system. Accordingly, the dissertation examines the fundamental assumptions that make up the Economic Analysis of Law (as the concept of economic efficiency and its relation to equity), relating them to the tax phenomenon. Due to the nature of the Brazilian legal system, any worth investigation or approach, including Law and Economics, could not pass off the Constitution. Thus, the constitutional rules will serve as a limit and a prerequisite for the application of Law and Economics on taxation, particularly the rules related to property rights, freedom, equality and legal certainty. The relationship between taxation and market failures receives prominent role, particularly due to its importance to the Law and Economics, as well as to the role that taxation plays in the correction of these failures. In addition to performing a review of taxation under the approach of Economic Analysis of Law, the research also investigates the reality of Brazilian tax system, applying the concepts developed in relevant cases and issues to the national scene, such as the relationship between taxation and development, the compliance costs of taxation, the tax evasion and the tax enforcement procedure. Given the above, it is intended to lay the groundwork for a general theory of Economic Analysis of Tax Law, contextualizing it with the Brazilian tax system

A história do centro de educação integrada Monsenhor Honório: surgimento e contribuições (Macau /RN - 1956 1966)

The present study objective to construct to the Education‟s History of Centro de Educação Integrada Monsenhor Honório in Macau, in the state of the Rio Grande do Norte. By means of the examination of this Institution of education, we intend to analyze its educative practical in the Fifties years, that this was the first one to offer gymnasial course and, over all, for having formed doctors, engineers, teachers, bachelors and economists in the city and the region during five decades of functioning. For this we use the records as documentary sources available in the institution, in newspapers and in public and private archives in the capital and the interior, beyond interview with former-employees, former-pupils and people who had participated of its creation and, consequently, they had made and they are part of this history. The institution‟s history helped to us to comment the reading of Macau‟s education, propitiating us reflections about pedagogical practical, methods of teaching and school regiment, in the perspective to understand a past still so present and all process for which passed the education, in the context of the proper Macau‟s history. The search results lead us to evidence that the creation of this school, in 1956, represented a landmark in the education of this municipal district, contributing of decisive form in the formation of the macauenses

Acompanhando o crescimento e o desenvolvimento da criança : uma intervenção integrada entre enfermagem e família

The accompanying the growth and development of the child is the guiding line of basic health measures directed at this public, acting within the scope of health monitoring and inferring positively in the rate of infant morbidity and mortality, which are still a preoccupation worldwide and in Brazil. However, mostly, this practice is based on the biomedical model of care, individualized, with emphasis on the medicalization and complaints, favoring the passivity of users. Given this issue, aim to develop accompanying the growth and development of the child in a Basic Unit Family Health, through a collective approach of medical care next to a health team, especially nurses and caregivers. This is a qualitative study, with the research-action method. Involved the four nurses and twenty-six of children's caregivers of the area of Basic Unit Family Health of Cidade Nova, in Natal, in the period from February to July 2010. The results were analyzed following the direction of the thematic analysis of Freire. In the situation analysis of the current reality of the accompanying the growth and development the children in the Basic Unit Family Health, through participant observation and applying a questionnaire to the nurses, we realize that despite these professionals have a knowledge tied to the paradigm of health promotion, in practice the monitoring of child is done through individual consultations in outpatient room, based on complaints brought by caregivers, with little solvability in actions employed. Given the need for change in medical care model, we decided jointly, in the focal group, for the collective monitoring of children's the growth and development, featuring then this proposal to the multidisciplinary team, discussing the participation of professional categories and planned collectively the actions. In the implementation stage of collective action, we contemplate the execution by the caregivers of anamnesis and physical examination, recording data in the Child Health Handbook and discussion of clinical findings, under the supervision of nurses and facilitators. In the evaluation, we found that this collective accompanying strategy allowed to caregivers learn new knowledge, exchange experiences, assistance in home care, beyond reduce the waiting time for medical care and creating opportunity of more time for debate about the children‟s health situation, differing of ambulatory care. As difficulties, we face with a high rate of defaulters (53.8%), lack of motivation and passivity of the users, little participation of other health professionals and nurses' involvement in other activities, technical and bureaucratic in the moment of care. Thus, we note also a strong rooting of individual clinical model on the way of thinking and acting of nurses and caregivers