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.

Monitorização ambiental em espaços florestais com rede de sensores sem fios

O objectivo deste projecto é desenvolver um sistema de monitorização florestal recorrendo às Redes de Sensores sem Fios. Para a monitorização florestal foi desenvolvido um protótipo cuja função é obter periodicamente os valores de temperatura, humidade, luminosidade, tensão nas baterias e a indicação do nível de sinal de rádio frequência recebido (RSSI- Received Signal Strength Indicator). O equipamento referido foi instalado num ambiente exterior, com características semelhantes à de interesse de modo a permitir avaliar os efeitos do ambiente no desempenho da rede. O funcionamento das Redes de Sensores sem Fios, baseadas no protocolo ZigBee, foi estudado e depois aplicado para transmitir os valores obtidos. Os dados referidos percorrem a rede ZigBee até alcançar a estação base, que tem como função processar, manipular, armazenar numa base de dados e disponibilizar os dados em tempo real através de uma página de Internet. Como os dados são armazenados é sempre possível efectuar uma consulta à base de dados para realização de estudos e estatísticas. Tendo em conta a capacidade limitada dos sistemas de armazenamento de energia utilizados em ambientes exteriores, foi desenvolvido um algoritmo que permite comutar os dispositivos na rede ZigBee de router para end-device e vice-versa, de modo a diminuir o consumo de energia e aumentar o tempo de vida da rede. Este algoritmo foi testado numa situação em que os nós sensores estão colocados em linha, existindo um único salto entre os mesmos.

Monitorização de provas de educação física

O presente trabalho tem por objectivo desenvolver um sistema de monitorização de provas de educação física e do ambiente circundante. Neste projecto desenvolveu-se um protótipo para uma Rede de Sensores Sem Fios (RSSF) que realiza a monitorização, em tempo real, do esforço e desempenho da actividade física dos atletas e das características físicas do ambiente. Estudou-se o funcionamento das RSSF, baseadas no protocolo ZigBee, e foram desenvolvidos módulos de monitorização de atletas e ambiente que integram esta tecnologia como meio de comunicação. O módulo de monitorização de atletas é composto por acelerómetro, sensor de batimento cardíaco e GPS. Inclui um serviço de localização secundário a partir do received signal strenght indicator (RSSI) caso o serviço de GPS estiver indisponível. O módulo de monitorização ambiental é composto por vários sensores que monitorizam: humidade, temperatura, luminosidade, monóxido de carbono, dióxido de carbono e oxigénio. Cada módulo de monitorização ambiental foi munido com Bluetooth, por forma a que os atletas, sempre que no alcance da rede, possam com o próprio telemóvel consultar o valor actual dos parâmetros ambientais e a sua localização. Estes dados são medidos e transmitidos periodicamente, em tempo real, pela rede ZigBee para uma estação base acoplada a um computador. Os dados são armazenados e processados e os resultados são disponibilizados através de uma aplicação no computador local e de uma página na Internet. Neste trabalho verifica-se que a RSSF, que utiliza o protocolo ZigBee, é capaz de realizar comunicação entre atletas, sensores ambientais e computador com baixo consumo energético, optimizando a autonomia pretendida. Este sistema de RSSF integrado com a tecnologia sensorial actual, permite o desenvolvimento de módulos com um elevado nível de funcionalidades em dimensões relativamente reduzidas.

WISE-MUSE Mobile: aplicação móvel para monitorização ambiental de museus

Manter o património histórico, natural e artístico por muitos anos é de vital importância pois, sem este património, as gerações não poderiam ter conhecimento nem aprender todos os grandes acontecimentos que têm passado ao longo dos anos num determinado país. Para evitar que esse património se perca foi criado o projecto WISE-MUSE, que tem como objectivo principal a conservação preventiva de obras de arte através de monitorização ambiental, usando uma Rede de Sensores Sem Fios (RSSF) quer para recolher dados quer para transmiti-los. Apesar do projecto WISE-MUSE ser relevante para todos os museus, em geral, este foi aplicado ao caso específico do Museu da Baleia, localizado na Ilha da Madeira, em Portugal. Inicialmente, este projecto preocupava-se essencialmente com a monitorização ambiental das salas de exposição e das câmaras frigoríficas, usando uma rede de sensores sem fios distribuídos pelos espaços em questão. Uma RSSF permite obter dados essenciais à preservação das obras de arte num museu, de uma forma fácil e continua. Para tal, foram usados diferentes tipos de sensores para capturar parametros ambientais, tais como temperatura, humidade, luminosidade, CO e CO2. Um dos objectivos principais do projecto WISE-MUSE é conseguir visualizar as medições recebidas pelos sensores sem fios, de uma forma rápida e fiável, para que quando seja detectado algum problema, os responsáveis pelo museu possam actuar a tempo e resolver o problema sem danos maiores. Tendo em vista este objectivo, este trabalho de mestrado consistiu no desenvolvimento de uma aplicação móvel que permita a visualização e análise dos respectivos dados, em tempo real e independentemente do local onde os utilizadores se encontrem, enviando-lhes alertas caso seja detectado algum parâmetro com valores fora do normal. Esta aplicação foi implementada sobre o sistema operativo Android, por ser um dos mais usados por todo o mundo, assim como graças à sua facilidade de utilização quer por parte dos programadores quer por parte dos utilizadores finais.

Sistema de monitorização de veículos de mercadorias

A presente dissertação expõe um sistema de monitorização de veículos de mercadorias, que permite obter a localização através do GPS instalado no veículo, registar a abertura/fecho de portas e a temperatura da mercadoria transportada no reboque do veículo. A comunicação entre o trator do veículo e o reboque é realizado por radiofrequência. A informação recolhida, localização, estado das portas e temperatura, é enviada via GPRS, através do módulo central presente no trator do veículo, para uma base de dados externa instalada na central. A nível de interação com o sistema, tanto a empresa da frota dos veículos (transportadora) como o cliente requerente dos serviços da transportadora, podem consultar a informação registada na base de dados através de uma página Web criada para o efeito. A página Web incorpora um sistema de login restrito à administração ou aos clientes registados e a selecção de opções variáveis com esse mesmo login. A localização e o percurso do veículo podem ser visualizados sobre o mapa do Google Maps presente na página Web. A temperatura pode ser consultada num gráfico de comparação entre a temperatura desejada e a temperatura registada ao longo do percurso. É também possível adicionar os dados dos novos clientes através da administração da página Web.

Monitorização das condições de operação de uma caldeira a biomassa

A reduzida informação e o pouco trabalho científico desenvolvido na área de sistemas de combustão de biomassa de média potência, faz dos objectivos propostos neste trabalho elementos importantes. O trabalho científico a seguir apresentado, vai permitir obter as bases para o desenvolvimento de condições apropriadas de operação de sistemas de combustão a biomassa, aumentando a eficiência e a rentabilidade económica deste tipo de sistema energético. O principal objetivo do presente trabalho consistiu na aplicação de metodologias de monitorização que permitam caracterizar e melhorar a eficiência do sistema de combustão, na implementação dos métodos escolhidos e na monitorização das condições de operação de uma caldeira industrial de combustão de biomassa, destacando-se: (i) monitorização dos caudais de alimentação de biomassa à caldeira realizada por sistemas de alimentação sem-fim; (ii) análise e monitorização de temperaturas e pressão; (iii) monitorização do caudal de ar de combustão; (iv) monitorização do caudal de gases de exaustão; (v) monitorização da potência térmica; (vi) monitorização da composição do efluente gasoso. A caracterização físicas de amostras de biomassa, o teste a diferentes tipos de biomassa com diferentes condições de operação e a recolha de amostras de cinzas de combustão para a caracterização físico-química são outros métodos de monitorização e caracterização aplicados. Também foi desenvolvido e aplicado um ensaio de controlo do sistema de alimentação em modo de operação manual e comparado com o sistema de controlo do sistema de alimentação em modo de operação automático. O estudo realizado permite concluir que deve ser desenvolvido e implementado um algoritmo de controlo e operação da fornalha que permita um doseamento mais adequado dos caudais de combustível e ar de combustão com vista a melhorar o desempenho do sistema combustão.

Controlo e monitorização do efluente de uma indústria vitivinícola

O tema deste trabalho é "Controlo e monitorização do efluente de uma indústria vitivinícola" e teve lugar na Adega Cooperativa de Reguengos de Monsaraz - CARMIM. O controlo e monitorização, bem como a caracterização físico-química do efluente deste tipo de indústrias, especialmente na CARMIM, pretendem representar um instrumento importante no sentido da necessidade de se construir uma estação de pré-tratamento de águas residuais, antes destas fazerem parte do sistema de águas residuais municipais. A monitorização do efluente ocorreu em duas épocas distintas, a Época Baixa e a Época de Campanha. Em cada uma das épocas foram monitorizadas operações distintas, como a lavagem dos filtros de terras de diatomáceas, a higienização do equipamento de filtração tangencial, a higienização das cubas de inox, lavagens de cubas de vinho tinto e lavagens de depósitos de vinho branco. Foi também monitorizado o efluente resultante do edifício de engarrafamento, da Adega Velha e da caixa colectora global. Acompanhou-se em cada operação e caixas colectoras, o pH, temperatura e caudal, sempre que possível. Para cada amostra foi efectuada uma caracterização físico-química, que inclui os seguintes parâmetros: carência química em oxigénio, azoto total, fósforo total, nitratos, sólidos suspensos totais e metais como ferro, cobre e manganês. ABSTRACT: "Winery wastewater control and monitoring" is the main theme of all this work. All this occurred in CARMIM - Cooperativa Agrícola de Reguengos de Monsaraz. The control and monitoring, as well as physical and chemistry features of this type of wastewater, particularly related with CARMIM, intend to represent an important instrument towards the necessity of building a pre-treatment wastewater station, before they are part of the municipal wastewater system. The wastewater monitoring took place in two different seasons, the non-vintage and vintage season. ln both seasons there were checked different operations such as, the washing of earth filtering equipment, red and white wine tanks and finally inox tank caustic washing. At the same time, there was also possible monitoring the final wastewater resulting from the bottling line facility, "Old “Cellar (Adega Velha) and global drain boxes. There was preformed a physical chemistry feature for each sample. These features comprehend several parameters: Chemical oxygen demand, total nitrogen, total phosphorous, nitrates, total suspended solids and metals such as iron, cupper and manganese.

Aspectos técnicos da monitorização da pressão intracraniana pelo método subaracnóideo no traumatismo craniencefálico grave

Two hundred and six patients with severe head injury (Glasgow Coma Scale of 8 points or less after nonsurgical resuscitation on admission), managed at Intensive Care Unit-Hospital das Clínicas - Universidade Estadual de Campinas were prospectively analysed. All patients were assessed by CT scan and 72 required neurosurgical intervention. All patients were continuously monitored to evaluate intracranial pressure (ICP) levels by a subarachnoid device (11 with subarachnoid metallic bolts and 195 with subarachnoid polyvinyl catheters). The ICP levels were continuously observed in the bedside pressure monitor display and their end-hour values were recorded in a standard chart. The patients were managed according to a standard protocol guided by the ICP levels. There were no intracranial haemorrhagic complications or hematomas due the monitoring method. Sixty six patients were punctured by lateral C1-C2 technique to assess infectious complications and 2 had positive cerebrospinal fluid samples for Acinetobacter sp. The final results measured at hospital discharge showed 75 deaths (36,40%) and 131 (63,60%) survivors. ICP levels had significantly influenced the final results (p<0,001). The subarachnoid method to continuously assess the ICP levels was considered aplicable, safe, simple, low cost and useful to advise the management of the patients. The ICP record methodology was practical and useful. Despite the current technical advances the subarachnoid method was considered viable to assess the ICP levels in severe head injury.

Possibilidades e limitações no uso da temperatura em cromatografia líquida de fase reversa

High-temperature liquid chromatography (HTLC) is a technique that presents a series of advantages in liquid phase separations, such as: reduced analysis time, reduced pressure drop, reduced asymmetry factors, modified retentions, controlled selectivities, better efficiencies and improved detectivities, as well as permitting green chromatography. The practical limitations that relate to instrumentation and to stationary phase instability are being resolved and this technique is now ready to be applied for routine determinations.

Caracterização reológica das diferentes fases de extrato de inulina de raízes de chicória, obtidas por abaixamento de temperatura

Inulin is a functional food ingredient, generally employed as sugar or fat substitute in food systems. This ingredient can be found in several vegetal products, including chicory roots. As the solubility of inulin is susceptible to temperature changes, the product suffers a fractionalization resulting in two phases when cooled, originating a precipitated phase, more viscose, and a liquid phase, of lesser viscosity. The study of rheological properties of different phases of inulin extract is important for equipment designing, such as mixer and bombs. In this work, rheological behavior at three different temperatures (25; 40 and 50 ºC) was determined for liquid and precipitated phases of inulin liquid extract, extracted from chicory roots by hot water diffusion and cooled at two different temperatures (8 and -10 ºC), suffering phases separation. The precipitated phase was analyzed in two conditions: pure and with the addition of microencapsulating agents (maltodextrin and hydrolized starch). All of them presented a linear behavior, similar to that of the Plastics of Bingham. Some of them, however, were not an adequate fit to this model.

Influência da embalagem de polietileno de baixa densidade e da temperatura na conservação do repolho minimamente processado

This research studied the effect of low density polyethylene packaging and storage temperature on the preservation of fresh-cut (minimally processed) cabbage. The cabbages, previously cooled to a temperature of 10 ºC, were selected, washed, cut in four parts (with the central stalk removed), sanitized, cut in strips, rinsed, put in the centrifuge, weighed and stored in plastic packaging of low density polyethylene (70 µm), and then stored in cold chambers at temperatures of 1 and 10 ºC for 20 days. The following aspects were evaluated: carbon dioxide, oxygen and ethylene in the internal atmosphere of the package as well as, pH, titratable acidity, total soluble solids, vitamin C, loss of fresh mass and the total soluble solids/acidity in the fresh-cut cabbage ratio. The experimental design was entirely casual, with three repetitions. The analysis parameters, except for the vitamin C, loss of fresh mass and ethylene, presented significant variation between the temperatures and days of storage. The cabbage stored at a temperature of 1 ºC presented a shelf life of around 15 days, significantly higher than that stored at 10 ºC. At this temperature, on the 8th day of storage, the product was completely decayed, unfit for commercialization or consumption.

Efeitos da temperatura do ar, linhagem e período do dia nas freqüências de ocorrências e tempos de expressão comportamental de matrizes pesadas

Behavioral adjustments may occur fast and with less cost than the physiological adaptations. Considering the social behavior is suggestive that the frequency and the intensity of aggressive interactions, the total social cohesion and the extent of vicious attitudes may be used to evaluate welfare. This research presents an analysis of the interactions between the experimental factors such as temperature, genetic and time of the day in the behavior of female broiler breeders under controlled environment in a climatic chamber in order to enhance the different reaction of the birds facing distinct environmental conditions. The results showed significant differences between the behaviors expressed by the studied genetics presenting the need of monitoring them in real-time in order to predict their welfare in commercial housing, due to the complexity of the environmental variables that interfere in the well being process. The research also concluded that the welfare evaluation of female broiler breeders needs to consider the time of the day during the observation of the behaviors.

Influência da temperatura do ar de secagem no calor latente de vaporização de água em feijão macassar (Vigna unguiculata (L.) Walp.), variedade sempre-verde

In order to determine the energy needed to artificially dry an agricultural product the latent heat of vaporization of moisture in the product, H, must be known. Generally, the expressions for H reported in the literature are of the form H = h(T)f(M), where h(T) is the latent heat of vaporization of free water, and f(M) is a function of the equilibrium moisture content, M, which is a simplification. In this article, a more general expression for the latent heat of vaporization, namely H = g(M,T), is used to determine H for cowpea, always-green variety. For this purpose, a computer program was developed which automatically fits about 500 functions, with one or two independent variables, imbedded in its library to experimental data. The program uses nonlinear regression, and classifies the best functions according to the least reduced chi-squared. A set of executed statistical tests shows that the generalized expression for H used in this work produces better results of H for cowpea than other equations found in literature.

Efeito da temperatura e do teor de umidade na iniciação e desenvolvimento do rizoma de Kohleria eriantha (Benth.) Hanst. (Gesneriaceae)

Kohleria eriantha (Benth.) Hanst is a plant belonging to the family Gesneriaceae, with an underground organ, which is associated with vegetative reproduction. This organ is a rhizome, whose stem bears buds covered with modified leaves that store up starch. In small sections of this rhizome, containing six buds (1.5 to 2.0cm long), only one bud sprouted. The sprouted bud could be differentiated into two morphological pattern: aerial part or rhizome. Sprouting of the rhizome pattern occurred in sections kept on substrate with low water content (1mL of water), or lacking water, whereas sprouting of the aerial part pattern occurred in sections on substrate with high water content (12mL of water). Temperature at 20ºC also stimulated sprouting of the rhizome pattern, regardless of the water volume in the substrate. Sprouting of the rhizome pattern occurred still in sections on substrate to which polyethylene glycol 6000 (PEG) solution was added at the concentrations of 161.2, 235.2 and 340.0g/L, resulting in potentials of -3, -6 and -12 MPa, respectively. Sections kept on substrate with low water content (1 ml of water) showed a reduction in the dry matter content and high osmotic concentration in comparison with those on substrate with high water content. The results obtained revealed that forming of the rhizome pattern was influenced by water content and temperature. It is suggested that sprouting of the rhizome pattern was induced by the low water potential in the sections, when kept on substrate with low water content. Moreover, it was observed that the rhizome buds of Kohleria eriantha showed a high degree of plasticity.

Uso da manta térmica na prevenção da hipotermia intraoperatória

OBJETIVO: A hipotermia é prejudicial no período perioperatório. Não há consenso sobre o melhor método de aquecimento ativo e nem sobre o melhor período para fazê-lo. Este estudo teve como objetivo primário verificar a eficácia de diferentes períodos de utilização da manta térmica à temperatura de 38°C, como método de prevenção da hipotermia intraoperatória. Como objetivo secundário avaliou-se os efeitos adversos do uso da manta térmica na temperatura de 38°C. MÉTODOS: Foram comparados quatro grupos de 15 pacientes submetidos a operações ortopédicas. No grupo controle (Gcont) os pacientes não utilizaram manta térmica, nos grupos pré (Gpré), intra (Gintra) e total (Gtotal), os pacientes utilizaram manta térmica a 38ºC, respectivamente, durante 30 minutos antes da indução anestésica, após a indução anestésica até 120 minutos e antes e após a indução. Foram avaliados: temperatura central (timpânica), periférica (pele), da sala cirúrgica, variação das condições hemodinâmicas e efeitos adversos do aquecimento. RESULTADOS: O Gtotal foi o único grupo que não teve variação significativa da temperatura central. A temperatura central dos pacientes do grupo Gtotal foi significativamente maior (p <0,05) do que a dos outros grupos aos 60 e 120 min após a indução. Os pacientes dos grupos Gcont, Gpré e Gintra apresentaram hipotermia aos 60 min. CONCLUSÃO: O uso da manta térmica com fluxo de ar aquecido foi eficaz como método de prevenção da hipotermia intraoperatória quando foi empregada desde 30 min antes da indução anestésica até 120 min após o início da anestesia. Nas condições do estudo não ocorreram eventos adversos.