Simulação tridimensional adaptativa da separação das fases de uma mistura bifásica usando a equação de Cahn-Hilliard

Simulamos a separação dos componentes de uma mistura bifásica com a equação de Cahn-Hilliard. Esta equação contém intrincados termos não lineares e derivadas de alta ordem. Além disso, a delgada região de transição entre os componentes da mistura requer muita resolução. Assim, determinar a solução numérica da equação de Cahn-Hilliard não é uma tarefa fácil, principalmente em três dimensões. Conseguimos a resolução exigida no tempo usando uma discretização semi-implícita de segunda ordem. No espaço, obtemos a precisão requerida utilizando malhas refinadas localmente com a estratégia AMR. Essas malhas se adaptam dinamicamente para recobrir a região de transição. O sistema linear proveniente da discretização é solucionado por intermédio de técnicas multinível-multigrid.

Effect of organic exudates of Phaeodactylum tricornutum on the Fe(II) oxidation rate constant

[EN] Fe(II) oxidation kinetics were studied in seawater and in seawater enriched with exudates excreted by Phaeodactylum tricornutum as an organic ligand model. The exudates produced after 2, 4, and 8 days of culture at 6.21 .. 107, 2.29 .. 108, and 4.98 .. 108 cell L?1 were selected. The effects of pH (7.2?8.2), temperature (5?35 ºC), and salinity (10?36.72) on the Fe(II) oxidation rate were studied. All the data were compared with the results for seawater without exudates (control). The Fe(II) rate constant decreased as a function of culture time and cell concentration in the culture at different pH, temperature, and salinity. All the experimental data obtained in this study were fitted to a polynomial function in order to quantify the fractional contribution of the organic exudates from the diatoms to the Fe(II) oxidation rate in natural seawater. Experimental results showed that the organic exudates excreted by P. tricornutum affect Fe(II) oxidation, increasing the lifetime of Fe(II) in seawater. A kinetic model approach was carried out to account for the speciation of each Fe(II) type together with its contribution to the overall rate.

ANÁLISE COMPARATIVA DOS NÍVEIS DE ATRITO EM BRÁQUETES CONVENCIONAIS E AUTOLIGADOS

O atrito existente entre bráquetes e os fios ortodônticos é um fator importante a ser considerado quanto à eficiência do tratamento ortodôntico nas mecânicas de deslize. Em função disto, sempre se procurou maneiras de se diminuir os níveis de atrito durante a aplicação deste tipo de mecânica. Com o surgimento dos bráquetes autoligados, observou-se que uma das características principais destes dispositivos seria uma redução dos níveis de atrito entre os bráquetes e fios, e com isso poderia se obter um movimento de deslizamento eficiente com a aplicação de forças menores, quando comparado com o uso de bráquetes que tenham sistemas de amarração convencionais. O propósito deste trabalho foi comparar, por meio de ensaios laboratoriais, os níveis de atrito estático de um bráquete autoligado estético, de um bráquete autoligado metálico e dois tipos de bráquetes convencionais metálicos, com a utilização de fios ortodônticos de diferentes ligas, secção e diâmetros, para determinar quais bráquetes apresentam os menores coeficientes de atrito, em situações sem angulação, em angulações de primeira ordem e angulações de segunda ordem entre os diferentes fios e bráquetes. Os resultados demonstraram que os bráquetes autoligados apresentaram um atrito estático significativamente mais baixo nas situações onde não existiu angulação entre o fio e o bráquete e quando se utilizou fios de calibres menores e com material mais flexível, quando comparados com os bráquetes convencionais. O bráquete autoligado metálico apresentou maior atrito, semelhante aos bráquetes convencionais, com o uso dos fios de maior calibre, nas situações sem angulação. O bráquete autoligado metálico apresentou maior atrito estático que os bráquetes convencionais, nas situações de angulação, com o uso dos fios de maior calibre

ANÁLISE COMPARATIVA DOS NÍVEIS DE ATRITO EM BRÁQUETES CONVENCIONAIS E AUTOLIGADOS

O atrito existente entre bráquetes e os fios ortodônticos é um fator importante a ser considerado quanto à eficiência do tratamento ortodôntico nas mecânicas de deslize. Em função disto, sempre se procurou maneiras de se diminuir os níveis de atrito durante a aplicação deste tipo de mecânica. Com o surgimento dos bráquetes autoligados, observou-se que uma das características principais destes dispositivos seria uma redução dos níveis de atrito entre os bráquetes e fios, e com isso poderia se obter um movimento de deslizamento eficiente com a aplicação de forças menores, quando comparado com o uso de bráquetes que tenham sistemas de amarração convencionais. O propósito deste trabalho foi comparar, por meio de ensaios laboratoriais, os níveis de atrito estático de um bráquete autoligado estético, de um bráquete autoligado metálico e dois tipos de bráquetes convencionais metálicos, com a utilização de fios ortodônticos de diferentes ligas, secção e diâmetros, para determinar quais bráquetes apresentam os menores coeficientes de atrito, em situações sem angulação, em angulações de primeira ordem e angulações de segunda ordem entre os diferentes fios e bráquetes. Os resultados demonstraram que os bráquetes autoligados apresentaram um atrito estático significativamente mais baixo nas situações onde não existiu angulação entre o fio e o bráquete e quando se utilizou fios de calibres menores e com material mais flexível, quando comparados com os bráquetes convencionais. O bráquete autoligado metálico apresentou maior atrito, semelhante aos bráquetes convencionais, com o uso dos fios de maior calibre, nas situações sem angulação. O bráquete autoligado metálico apresentou maior atrito estático que os bráquetes convencionais, nas situações de angulação, com o uso dos fios de maior calibre

Gravidade de Lovelock e a correspondência AdS/CFT

A correspondência AdS/CFT é uma notável ferramenta no estudo de teorias de gauge fortemente acopladas que podem ser mapeadas em uma descrição gravitacional dual fracamente acoplada. A correspondência é melhor entendida no limite em que ambos $N$ e $\\lambda$, o rank do grupo de gauge e o acoplamento de \'t Hooft da teoria de gauge, respectivamente, são infinitos. Levar em consideração interações com termos de curvatura de ordem superior nos permite considerar correções de $\\lambda$ finito. Por exemplo, a primeira correção de acoplamento finito para supergravidade tipo IIB surge como um termo de curvatura com forma esquemática $\\alpha\'^3 R^4$. Neste trabalho investigamos correções de curvatura no contexto da gravidade de Lovelock, que é um cenário simples para investigar tais correções pois as suas equações de movimento ainda são de segunda ordem em derivadas. Esse cenário também é particularmente interessante do ponto de vista da correspondência AdS/CFT devido a sua grande classe de soluções de buracos negros assintoticamente AdS. Consideramos um sistema de gravidade AdS-axion-dilaton em cinco dimensões com um termo de Gauss-Bonnet e encontramos uma solução das equações de movimento, o que corresponde a uma black brane exibindo uma anisotropia espacial, onde a fonte da anisotropia é um campo escalar linear em uma das coordenadas espaciais. Estudamos suas propriedades termodinâmicas e realizamos a renormalização holográfica usando o método de Hamilton-Jacobi. Finalmente, usamos a solução obtida como dual gravitacional de um plasma anisotrópico fortemente acoplado com duas cargas centrais independentes, $a eq c$. Calculamos vários observáveis relevantes para o estudo do plasma, a saber, a viscosidade de cisalhamento sobre densidade de entropia, a força de arrasto, o parâmetro de jet quenching, o potencial entre um par quark-antiquark e a taxa de produção de fótons.

Comprimento efetivo de colunas de aço em pórticos deslocáveis

Dentro da prática de verificação e projeto de estruturas metálicas, o cálculo de instabilidade exerce papel importante, já que o aço, por sua elevada resistência, incentiva o uso de colunas significativamente esbeltas. É comum na verificação da instabilidade de pórticos metálicos de andares múltiplos a utilização do conhecido fator K, que define, para a coluna, um comprimento efetivo. Tal fator é usualmente obtido em ábacos construídos a partir de duas hipóteses distintas para o mecanismo de instabilidade: a de flambagem por deslocamento lateral do andar e a de flambagem com esse deslocamento impedido. Essa divisão, e os modelos usualmente utilizados para tratá-la, se mostram incompletos para o caso de pórticos que se distanciem das hipóteses simplificadoras adotadas, e podem induzir a confusões e mal-entendido no uso do fator K. Neste trabalho, serão mostrados modelos alternativos para a determinação desse fator, buscando-se maior generalidade, assim como tentativas de esclarecer algumas possíveis ambiguidades no seu uso; além disso, esses modelos serão aplicados a alguns exemplos particulares. Como complemento ao trabalho, foi criado um programa de computador para determinar deslocamentos e esforços em segunda ordem para esse tipo de edificação, assim como ábacos alternativos. Os resultados obtidos nos exemplos serão contrastados com os fornecidos pelo programa e pelos ábacos.

Excitations in Bose-Einstein condensates: collective modes, quantum turbulence and matter wave statistics

In this thesis, we present the generation and studies of a 87Rb Bose-Einstein condensate (BEC) perturbed by an oscillatory excitation. The atoms are trapped in a harmonic magnetic trap where, after an evaporative cooling process, we produce the BEC. In order to study the effect caused by oscillatory excitations, a quadrupole magnetic field time oscillatory is superimposed to the trapping potential. Through this perturbation, collective modes were observed. The dipole mode is excited even for low excitation amplitudes. However, a minimum excitation energy is needed to excite the condensate quadrupole mode. Observing the excited cloud in TOF expansion, we note that for excitation amplitude in which the quadrupole mode is excited, the cloud expands without invert its aspect ratio. By looking these clouds, after long time-of-flight, it was possible to see vortices and, sometimes, a turbulent state in the condensed cloud. We calculated the momentum distribution of the perturbed BECs and a power law behavior, like the law to Kolmogorov turbulence, was observed. Furthermore, we show that using the method that we have developed to calculate the momentum distribution, the distribution curve (including the power law exponent) exhibits a dependence on the quadrupole mode oscillation of the cloud. The randomness distribution of peaks and depletions in density distribution image of an expanded turbulent BEC, remind us to the intensity profile of a speckle light beam. The analogy between matter-wave speckle and light speckle is justified by showing the similarities in the spatial propagation (or time expansion) of the waves. In addition, the second order correlation function is evaluated and the same dependence with distance was observed for the both waves. This creates the possibility to understand the properties of quantum matter in a disordered state. The propagation of a three-dimensional speckle field (as the matter-wave speckle described here) creates an opportunity to investigate the speckle phenomenon existing in dimensions higher than 2D (the case of light speckle).

Estudio de la descomposición térmica de tetrabromobisfenol A

Resumen de la comunicación presentada en el XIII Congreso Nacional de Ingeniería Química, Madrid, 18-20 noviembre 2010.

Fotodegradação de antibióticos de nitrofurano em condições ambientais

Ao submeter uma solução aquosa de 5-nitro-2-furaldeído (NFA) a fotólise com impulsos de luz de curta duração (produzidos por um laser de estado sólido de Nd-YAG) origina-se uma absorvância (transiente) de curta duração que é atribuída à absorção de luz pelo NFA no estado tripleto mais baixo (3NFA*). O espectro desta absorção de luz apresenta um λmax = 475 ± 5 nm, que se mostrou ser insensível à polaridade do solvente. Em solução aquosa, a absorção do 3NFA* decai para uma absorção transiente de tempo de vida mais longo e que, medida em tempos diferentes (depois do fim do impulso), revelou ser devida a um radical furiloxilo (a de λmax ≈ 375 nm) e ao anião radical NFA•‒ (a de λmax ≈ 400 nm). Estes dois radicais foram gerados independentemente um do outro, o que permitiu confirmar a atribuição daquela absorção de longo tempo de vida (obtida na fotólise de NFA em água) aos radicais furiloxilo e anião radical do NFA. O tempo de vida (τ) do 3NFA* revelou uma dependência em relação à natureza do solvente e à concentração de NFA no estado fundamental. Da propensão do 3NFA* para abstrair um átomo de hidrogénio de solventes (com átomos de H abstraíveis) concluiu-se a natureza (n, π*) do estado tripleto de menor energia do NFA. A dependência de τ em relação à concentração de NFA (no estado fundamental) forneceu evidência cinética em favor da formação de um excímero tripleto que supostamente se dissocia em iões radicais (catião e anião) como é proposto no mecanismo de auto-supressão do 3NFA* por transferência de electrão. O efeito da acididade sobre τ corrobora o mecanismo de auto-supressão por transferência de electrão. A análise cromatográfica e espectroscópica da solução fotolisada de NFA em água permitiu identificar a 5-hidroximetileno-2(5H)-furanona, o ião nitrito e uma substância desconhecida de tR 3.69 minutos como os fotoprodutos maioritários. Apresenta-se evidência conclusiva de que a 5-hidroximetileno-2(5H)-furanona provém do radical furiloxilo. Mostra-se que a substância desconhecida também pode ser obtida na foto-redução de NFA em propan-2-ol e na redução química de NFA por Fe (s) em água (em ambas, conjuntamente com produção de 5-amino-2-furaldeído). Com base na análise por espectroscopia de absorção de RMN de 1H e de 13C (com 2-D HMQC) e vibracional por FT no infravermelho médio, discute-se a possível estrutura da substância de tR 3.69 minutos obtida como um produto da foto-redução de NFA em água. Experiências de sensibilização e supressão do 3NFA* permitiram obter a energia de excitação do estado tripleto como 238 ± 2 kJ mol-1 o que, conjuntamente com o potencial de redução monoelectrónica (E71) do NFA fornece E71 (3NFA* / NFA•‒) = 2.26 V vs. SHE para o potencial de redução monoelectrónica do 3NFA* em solução aquosa neutra. Mostra-se que os aniões inorgânicos (usados como nucleófilos) são mono-oxidados pelo 3NFA* (como é indicado pela observação de NFA•‒ e do radical inorgânico) com constantes de velocidade de segunda-ordem (

ANÁLISE COMPARATIVA DOS NÍVEIS DE ATRITO EM BRÁQUETES CONVENCIONAIS E AUTOLIGADOS

O atrito existente entre bráquetes e os fios ortodônticos é um fator importante a ser considerado quanto à eficiência do tratamento ortodôntico nas mecânicas de deslize. Em função disto, sempre se procurou maneiras de se diminuir os níveis de atrito durante a aplicação deste tipo de mecânica. Com o surgimento dos bráquetes autoligados, observou-se que uma das características principais destes dispositivos seria uma redução dos níveis de atrito entre os bráquetes e fios, e com isso poderia se obter um movimento de deslizamento eficiente com a aplicação de forças menores, quando comparado com o uso de bráquetes que tenham sistemas de amarração convencionais. O propósito deste trabalho foi comparar, por meio de ensaios laboratoriais, os níveis de atrito estático de um bráquete autoligado estético, de um bráquete autoligado metálico e dois tipos de bráquetes convencionais metálicos, com a utilização de fios ortodônticos de diferentes ligas, secção e diâmetros, para determinar quais bráquetes apresentam os menores coeficientes de atrito, em situações sem angulação, em angulações de primeira ordem e angulações de segunda ordem entre os diferentes fios e bráquetes. Os resultados demonstraram que os bráquetes autoligados apresentaram um atrito estático significativamente mais baixo nas situações onde não existiu angulação entre o fio e o bráquete e quando se utilizou fios de calibres menores e com material mais flexível, quando comparados com os bráquetes convencionais. O bráquete autoligado metálico apresentou maior atrito, semelhante aos bráquetes convencionais, com o uso dos fios de maior calibre, nas situações sem angulação. O bráquete autoligado metálico apresentou maior atrito estático que os bráquetes convencionais, nas situações de angulação, com o uso dos fios de maior calibre

Bi anisotropia em antenas de microfita retangular e estruturas circulares modificadas

The microstrip antennas in your simplest form consist of a ground plane and a dielectric substrate which supports a conductive tape. As these antennas have some limitations, this work presents a study of anisotropic substrates, as well as some results in microstrip antennas with circular patch, aiming to overcome these limitations, especially in applications at 4G technology. These anisotropic substrates are those in which electrical permittivity and magnetic permeability are represented by tensors of second order. The study consists of a theoretical analysis of substrates and development of a mathematical formalism, the Transverse Transmission Line Method, aimed the application of these substrates in microstrip antennas. Among the substrates used in this study, there are the ferrimagnetic and metamaterials, in which some miniaturizations of the antennas are achieved. For antennas with circular patch, are considered arrays and modified ground planes in order to achieve improvement in parameters, in particular, gain and bandwidth. Several simulations have been made and antennas were constructed so that the measured values could be compared with the simulated values.

Uso de correntropia na generalização de funções cicloestacionárias e aplicações para a extração de características de sinais modulados

Information extraction is a frequent and relevant problem in digital signal processing. In the past few years, different methods have been utilized for the parameterization of signals and the achievement of efficient descriptors. When the signals possess statistical cyclostationary properties, the Cyclic Autocorrelation Function (CAF) and the Spectral Cyclic Density (SCD) can be used to extract second-order cyclostationary information. However, second-order cyclostationary information is poor in nongaussian signals, as the cyclostationary analysis in this case should comprise higher-order statistical information. This paper proposes a new mathematical tool for the higher-order cyclostationary analysis based on the correntropy function. Specifically, the cyclostationary analysis is revisited focusing on the information theory, while the Cyclic Correntropy Function (CCF) and Cyclic Correntropy Spectral Density (CCSD) are also defined. Besides, it is analytically proven that the CCF contains information regarding second- and higher-order cyclostationary moments, being a generalization of the CAF. The performance of the aforementioned new functions in the extraction of higher-order cyclostationary characteristics is analyzed in a wireless communication system where nongaussian noise exists.

Avaliação do desempenho da paligorsquita modificada e do carvão da pirólise do lodo de esgoto no processo de degradação fotocatalítica do fenol

The uncontrolled disposal of wastewaters containing phenolic compounds by the industry has caused irreversible damage to the environment. Because of this, it is now mandatory to develop new methods to treat these effluents before they are disposed of. One of the most promising and low cost approaches is the degradation of phenolic compounds via photocatalysis. This work, in particular, has as the main goal, the customization of a bench scale photoreactor and the preparation of catalysts via utilization of char originated from the fast pyrolysis of sewage sludge. The experiments were carried out at constant temperature (50°C) under oxygen (410, 515, 650 and 750 ml min-1). The reaction took place in the liquid phase (3.4 liters), where the catalyst concentration was 1g L-1 and the initial concentration of phenol was 500 mg L-1 and the reaction time was set to 3 hours. A 400 W lamp was adapted to the reactor. The flow of oxygen was optimized to 650 ml min-1. The pH of the liquid and the nature of the catalyst (acidified and calcined palygorskite, palygorskite impregnated with 3.8% Fe and the pyrolysis char) were investigated. The catalytic materials were characterized by XRD, XRF, and BET. In the process of photocatalytic degradation of phenol, the results showed that the pH has a significant influence on the phenol conversion, with best results for pH equal to 5.5. The phenol conversion ranged from 51.78% for the char sewage sludge to 58.02% (for palygorskite acidified calcined). Liquid samples analyzed by liquid chromatography and the following compounds were identified: hydroquinone, catechol and maleic acid. A mechanism of the reaction was proposed, whereas the phenol is transformed into the homogeneous phase and the others react on the catalyst surface. For the latter, the Langmuir-Hinshelwood model was applied, whose mass balances led to a system of differential equations and these were solved using numerical methods in order to get estimates for the kinetic and adsorption parameters. The model was adjusted satisfactorily to the experimental results. From the proposed mechanism and the operating conditions used in this study, the most favored step, regardless of the catalyst, was the acid group (originated from quinone compounds), being transformed into CO2 and water, whose rate constant k4 presented value of 0.578 mol L-1 min-1 for acidified calcined palygorskite, 0.472 mol L-1 min-1 for Fe2O3/palygorskite and 1.276 mol L-1 min-1 for the sludge to char, the latter being the best catalyst for mineralization of acid to CO2 and water. The quinones were adsorbed to the acidic sites of the calcined palygorskite and Fe2O3/palygorskite whose adsorption constants were similar (~ 4.45 L mol-1) and higher than that of the sewage sludge char (3.77 L mol-1).

Avaliação do desempenho da paligorsquita modificada e do carvão da pirólise do lodo de esgoto no processo de degradação fotocatalítica do fenol

The uncontrolled disposal of wastewaters containing phenolic compounds by the industry has caused irreversible damage to the environment. Because of this, it is now mandatory to develop new methods to treat these effluents before they are disposed of. One of the most promising and low cost approaches is the degradation of phenolic compounds via photocatalysis. This work, in particular, has as the main goal, the customization of a bench scale photoreactor and the preparation of catalysts via utilization of char originated from the fast pyrolysis of sewage sludge. The experiments were carried out at constant temperature (50°C) under oxygen (410, 515, 650 and 750 ml min-1). The reaction took place in the liquid phase (3.4 liters), where the catalyst concentration was 1g L-1 and the initial concentration of phenol was 500 mg L-1 and the reaction time was set to 3 hours. A 400 W lamp was adapted to the reactor. The flow of oxygen was optimized to 650 ml min-1. The pH of the liquid and the nature of the catalyst (acidified and calcined palygorskite, palygorskite impregnated with 3.8% Fe and the pyrolysis char) were investigated. The catalytic materials were characterized by XRD, XRF, and BET. In the process of photocatalytic degradation of phenol, the results showed that the pH has a significant influence on the phenol conversion, with best results for pH equal to 5.5. The phenol conversion ranged from 51.78% for the char sewage sludge to 58.02% (for palygorskite acidified calcined). Liquid samples analyzed by liquid chromatography and the following compounds were identified: hydroquinone, catechol and maleic acid. A mechanism of the reaction was proposed, whereas the phenol is transformed into the homogeneous phase and the others react on the catalyst surface. For the latter, the Langmuir-Hinshelwood model was applied, whose mass balances led to a system of differential equations and these were solved using numerical methods in order to get estimates for the kinetic and adsorption parameters. The model was adjusted satisfactorily to the experimental results. From the proposed mechanism and the operating conditions used in this study, the most favored step, regardless of the catalyst, was the acid group (originated from quinone compounds), being transformed into CO2 and water, whose rate constant k4 presented value of 0.578 mol L-1 min-1 for acidified calcined palygorskite, 0.472 mol L-1 min-1 for Fe2O3/palygorskite and 1.276 mol L-1 min-1 for the sludge to char, the latter being the best catalyst for mineralization of acid to CO2 and water. The quinones were adsorbed to the acidic sites of the calcined palygorskite and Fe2O3/palygorskite whose adsorption constants were similar (~ 4.45 L mol-1) and higher than that of the sewage sludge char (3.77 L mol-1).

Aplicação dos Sistemas de Informação Geográfica nas energias renováveis: o potencial da energia solar na ilha de São Vicente – Cabo Verde

Informação Geográfica (SIG) ao estudo das energias renováveis, tendo como caso avaliar o potencial solar na ilha de São Vicente do arquipélago de Cabo Verde. A energia do sol é a principal fonte de energia renovável, e está disponível em quase todas as regiões do planeta. Quantificar o potencial energético solar de um lugar ou região é indispensável, para avaliar as potencialidades de produção de energia fotovoltaica. Outro fator importante prende-se com ordenamento territorial associado à exploração desses recursos energéticos, pelo que devem ser avaliadas as condições técnicas, ambientais e económicas, quando se pretende instalar parques para a produção de energia fotovoltaica. Assim, neste trabalho foram aplicadas as ferramentas SIG, para quantificar a radiação solar mensal e anual da ilha de São Vicente, arquipélago de Cabo Verde, através do modelo Solar Analyst. Numa segunda fase, aplicou-se a técnica de análise multicritério em combinação com os SIGs para definir as áreas mais favoráveis para a instalação de parques de produção de energia elétrica a partir da energia solar. Para o cálculo da radiação solar na ilha de São de Vicente, utilizou-se o modelo digital de terreno (MDT) e a latitude da ilha como parâmetros de entrada ao modelo. Para a análise multicritério definiram-se um conjunto de critérios que devem ser considerados na implementação de parques solares, nomeadamente, a disponibilidade de radiação solar existente na área, a distância à rede de transporte de energia elétrica e à rede viária, o declive do terreno, o uso e ocupação do solo e a proximidade às linhas de água. Para auxiliar na atribuição dos pesos aos critérios utilizados na análise aplicou-se a método Analytic Hierarchy Process (AHP). As áreas resultantes do processo da análise multicritério, foram confrontadas com a Carta de Condicionantes do esquema regional de ordenamento da ilha de São Vicente, aferindo a conformidade das propostas e reajustes subsequentes, de modo a obter os resultados finais.