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.

Avaliação e valorização de recursos agrícolas: avaliação nutricional e mineral de variedades tradicionais de batata-doce (Ipomoea batatas L.) provenientes da Madeira e Açores

Este trabalho foi desenvolvido com o intuito de avaliar nutricionalmente variedades agrícolas regionais madeirenses e açorianas de Ipomoea batatas L. (batata-doce). No total 18 amostras foram analisadas, entre as quais 11 são variedades provindas da Madeira e outras 7 provindas dos Açores. O maior objectivo deste estudo foi comparar a composição nutricional e mineral de um conjunto de variedades de batata-doce, valorizando assim os recursos agrícolas da Madeira e Açores. A caracterização nutricional e mineral dos rizomas, produzidos nestas regiões, proporcionou informação relevante para a valorização destes recursos. Sendo um rizoma tropical consumido habitualmente pela população e disponível todo o ano, torna essencial a sua avaliação. A análise laboratorial dos rizomas permitiu determinar um conjunto de características nutricionais. De um modo geral, os valores nutricionais médios detectados em rizomas de batata-doce destas duas regiões são de 93,64 g/100g de MS para o resíduo seco, 3,01 g/100g de MS para cinzas, 3,19 g/100g de MS para fibra (ADF), 1,21 g/100g de MS para gordura bruta, 3,20 g/100g de MS para proteína, 14,00 g/100g de MS para açúcares solúveis e 59,72 g/100g de MS para o amido. A análise mineral incluiu a determinação de fósforo, potássio, cálcio, magnésio, ferro, cobre, zinco, manganês e boro. Na variedade “De cenoura” (ISOP 1028), foi quantificado o nível de pro-vitamina A pela técnica de HPLC, que foi verificado ser 12,48 mg/100g em MS de β-caroteno. Os dados obtidos na análise nutricional foram usados para construir uma base de dados no NIRS (Near Infra-Red Spectroscopy) de modo a construir um modelo de previsão que possa predizer o valor nutritivo de um grande número de amostras em tempo reduzido, com um mínimo de impacto ambiental. Posteriormente, os dados obtidos através das análises nutricionais e minerais foram introduzidos no software estatístico SPSS 19.0 para determinar correlações e similaridades.

Investigação numérica do desempenho de um sensor de fibra ótica de índice de refração, baseado em SPR e utilizando COMSOL multiphysics

Esta tese é dedicada aos sensores de fibra ótica especificamente aos sensores baseados no fenómeno de ressonância de plasmão de superfície, SPR (Surface Plasmon Resonance), gerados em fibras óticas com configuração do tipo “D”, para aplicação em sensores refratométricos. Numa primeira parte desta dissertação são descritos os aspetos teóricos fundamentais para a compreensão dos fenómenos de ressonância de plasmões de superfície e a sua utilização em sistemas sensores. Estes fenómenos ocorrem na superfície de interface entre metais e outros meios materiais, sendo capazes de afetar as propriedades em reflexão e transmissão de uma onda eletromagnética incidente (feixe luminoso), de uma forma que é fortemente dependente dos meios na proximidade do metal. Assim, a medição das propriedades do feixe luminoso, como por exemplo o comprimento de onda de ressonância com SPR, permite monitorizar esses meios. Numa segunda fase foi implementada a simulação destes modelos, em COMSOL Multiphysics, que permitia não só a obtenção dos espetros de transmissão dos fenómenos de ressonância de plasmões de superfície, mas também a obtenção das distribuições do campo elétrico e magnético em função das dimensões do sensor. O COMSOL permitiu também a obtenção das curvas do deslocamento do comprimento de onda ressonante, perante variações do índice de refração exterior, da espessura do metal, da espessura da bainha e da espessura de outro elemento de elevado índice de refração. A fase seguinte foi verificar que os resultados dos métodos teóricos para os diferentes parâmetros de estudo eram semelhantes aos resultados obtidos no COMSOL. Conclui-se que com este programa é possível criar novos sensores em fibra ótica, baseados em SPR, para melhorar e otimizar os parâmetros de ressonância e sensibilidade do sensor. A última fase do trabalho baseou-se na modelização de uma fibra cuja configuração seja tal que possa criar um pequeno efeito de antena e fazer com que parte da luz seja guiada para o exterior da fibra e possa interatuar com o meio externo para melhor sensibilidade.

Sistema sensor em fibra ótica para deteção de gás

O presente trabalho descreve duas técnicas de deteção de gás baseadas em fibra ótica e apresenta dois sistemas sensores testados em ambiente laboratorial, usando técnicas de processamento de sinal usualmente associadas à espetroscopia de absorção. O estudo inicial do estado da arte dos sensores baseados em fibra ótica para a deteção de gases apresenta soluções com elevada seletividade, sensibilidade e resolução que permitem tempos de resposta curtos e esquemas de multiplexagem versáteis. A técnica de espetroscopia de absorção direta (DAS) permite a deteção de gases de forma simples e com alguma eficácia, mas com uma baixa relação-sinal-ruido. A espetroscopia por modulação de comprimento de onda (WMS) é uma técnica muito eficaz e de elevada sensibilidade para a deteção de gases, dado que a deteção é deslocada para frequências afastadas do ruído base, melhorando significativamente a relação-sinal-ruído. Estas técnicas foram escolhidas para a implementação de dois sistemas optoeletrónicos, totalmente controlados pelas respetivas aplicações em LabVIEW para a deteção e monitorização de amónia (NH3), dióxido de carbono (CO2) e metano (CH4). O trabalho é finalizado com a caraterização laboratorial dos sistemas e avaliação do desempenho, permitindo a otimização dos sistemas e técnicas implementados. De referir que o trabalho realizado nas instalações da Unidade de Optoeletrónica e Sistemas Eletrónicos (UOSE) do Instituto de Engenharia de Sistemas e Computadores (INESC), Tecnologia e Ciência (TEC), laboratório associado coordenado pelo INESC Porto, permitiu, excelentes condições de trabalho, essenciais para implementar de forma prática os diversos conceitos estudados, bem como testar e caraterizar todos os sistemas desenvolvidos em ambiente laboratorial. O trabalho desenvolvido enquadra-se no âmbito do projeto europeu ECOAL-MGT (Gestão ecológica de pilhas de resíduos de carvão), que será implementado para monitorização remota de parâmetros fundamentais de uma escombreira de carvão em auto-combustão em S.ºPedro da Cova, Portugal.

Desempenho térmico de coberturas: Um estudo comparativo entre as telhas de material reciclado, de fibra e betume, fibrocimento e cerâmica

This study aims to compare the thermal performance of tiles made from recycled material (waste packaging cardboard with aluminized film) with the tiles of fiber and bitumen, fiber cement and red ceramic with the aim of verifying the suitability of tile to be used in hot and humid climate of low latitude. The samples were selected according to the availability from Natal - RN market, as they are sold to the consumers. The methodology was based on studies that used experimental apparatus composed of thermal chambers heated by banks of incandescent bulbs, to analyze the thermal performance of materials. The tiles in the study were submitted to analysis of thermal performance, thermophysical properties and absorptance, using chambers of thermal performance, measuring the thermophysical properties and portable spectrometer, respectively. Comparative analysis of thermal performance between two samples of the recycled material with dimple sizes and different amounts of aluminum were made, in order to verify, if these characteristics had some interference on the thermal performance of them; the results showed no significant performance differences between the samples. The data obtained in chambers of thermal performance and confirmed by statistical analysis, showed, that the tile of recycled material have similar thermal performance to the tile of fiber cement. In addition to these tests was carried out the automatic monitoring of a building covered with tiles of recycled material, to verify its thermal performance in a real situation. The results showed that recycled shingles must be used with technical criteria similar to those used for fiber cement tiles, with regard to the heat gain into the building. Within these criteria should be taken into account local characteristics, especially in regions with hot and humid climate, and its use must be associated, according to the literature, to elements of thermal insulation and use of passive techniques such as vented attics, ceilings and right foot higher

Investigação e avaliação da toxicidade aguda dos agrotóxicos mais utilizados no cinturão verde da Grande Natal (RN, Brasil) para o peixe-zebra (Danio rerio Hamilton Buchanan, 1822, Teleostei, Cyprinidae

The objectives of this research were to investigate the agrotoxic most used in the Gramorezinho region in the green belt of Natal, and to evaluate the acute toxicity of these, based on the LC50-48h values estimated in tests for Danio rerio, internationally used as test organism. The acute toxicity tests were performed under laboratory conditions, according to standardized methods (ABNT/NBR/15088/04) for this species. The LC50-48h estimated to Tamaron BR was 352.89 mg.L-1, which characterizes that as practically non-toxic, according to toxicological classes cited by Zucker. For Decis 25EC, the LC50-48h estimated was 0.0004156 mg.L-1 (4.156 X 10-4 mg.L-1), which classifies it as highly toxic to this species

Avaliação da toxicidade aguda do inseticida metomil e o seu efeito sobre a atividade da acetilcolinesterase do peixe Danio rerio

Methomyl (Lannate®) is an insecticide from the carbamate group, frequently used in pest control in various types of crops. This compound works inhibiting the activity of the enzyme acetylcholinesterase. The use of physicochemical and ecotoxicological analysis is the most efficient strategy for the correct characterization and control of residues of metomil. The main objectives of this study were to evaluate the acute toxicity of methomyl in 96 hours of exposure and, through a sublethal assay of 5 hours, to assess its effect on the activity of acetylcholinesterase present in brain and squeletic dorsal muscle of the Danio rerio fish. The results showed that the LC50-96 found to D. rerio was 3.4 mg/L and it was found through the average of four definitive tests. In vitro assays were used to test the inhibitory action of methomyl directly over soluble AChE, extracted from the squeletic dorsal muscle, with maximum inhibition of 68.57% to the insecticide concentrations of 0.2 mg/L. In sublethal tests with D. rerio, inhibitory effect of methomyl was found over the soluble form of AChE in the squeletic dorsal muscle, both in one and five hours of fish exposure to the insecticide. In both period, the average values of inhibition were around 61%. In the same condition, no significant inhibitory effect of methomyl soluble and membrane AChE of the D. rerio was observed in the 0.42, 0.85, 1.70 and 2.50 mg/L concentrations and in both times of fish exposure

Diversidade Ictiofaunística e Ecologia reprodutiva de uma espécie nativa de peixe da Bacia Piranhas-Assu, RN

The Caatinga biome is rich in endemic fish species fauna. The present study the results of fish faunal surveys conducted in the hydrographic basin of Piranhas-Assu of the Brazilian Caatinga biome. The fish samples collected were distributed in four orders (Characiformes, Perciformes, Siluriformes and Synbranchiformes), 11 families (Characidae, Curimatidae, Auchenipteridae, Anostomidae, Prochilodontidae, Erythrinidae, Cichlidae, Sciaenidae, Heptapteridae, Loricariidae, Synbranchidae) and 22 species, of which 17 are endemic and five have been introduced from other basins. The order Characiformes was the most representative in number of species (46,35% ) followed by Perciformes (35,38%), Siluriformes (17,44%) and Synbranchiformes (0,5%). The Nile tilapia, Oreochomis niloticus, the only exotic species, was most expressive in number of individuals (24.92%) followed by the native species piau preto, Leporinus piau (18,77 %). Considering the relative frequency of occurrence of the 22 species, 13 were constant, five were accessory and four were occasional. This study investigated the reproductive ecology of an endemic fish black piau, Leporinus piau from the Marechal Dutra reservoir, Acari, Rio Grande do Norte. Samplings were done on a monthly basis from January to December 2009, and a total of 211 specimens were captured. The environmental parameters such as rainfall, temperature, pH, electrical conductivity and dissolved oxygen of water were recorded. The sampled population showed a slight predominance of males (55%), however females were larger and heavier. Both sexes of L. piau showed positive allometric growth, indicating a higher increase of weight than length. The first sexual maturation of males occurred at smaller size, with 16.5 cm in total length than females (20.5 cm). During the reproductive period, the condition factor and gonadosomatic index (GSI) of L. piau were negatively correlated. This species has large oocytes with a high mean fecundity of 54.966 with synchronous oocyte development and total spawning

Ecologia reprodutiva do peixe-donzela, Stegastes fuscus cuvier, 1830 (osteichthyes: pomacentridae) em arrecifes rochosos da praia de Búzios, Rio Grande do Norte, Brasil

The reproductive ecology of fish plays a key role both for rational exploitation methods and for protective measures of natural stocks. The purpose of this study was to analyze the reproductive aspects of the damsel-fish, Stegastes fuscus, during October 2004 to September 2005, in the coastal rocky reefs of Búzios Beach, Nísia Floresta, RN. Fish were captured using hooks and hand nets, during low tide. Reproduction was determined using sexual ratio, mean length of first maturation (L50), absolute fecundity and macroscopic characteristics of gonads. The following parameters were related to gonadosomatic index (GSI): condition factor (CF), hepatosomatic index (HSI), rain fall and temperature. In relation to sex distribution, it was observed that 78% were females and 22% were males. The L50 was 6.2 cm for females and 7.0 for males. Average fecundity was 6832 oocytes. Results showed that S. fuscus had better body condition in the months prior to spawning, particularly during initial and intermediate stages of maturation. Five stages of gonadal maturation were identified through macroscopic analysis: immature, in maturation, mature, spent and resting. The HSI was inversely related to the GSI. This was possibly due to the reproductive cycle of this species which was associated to the dry period of this region. During this period, low rain fall and high temperatures provide an propitious reproductive condition for the study species

Aproveitamento da fibra do epicarpo do coco babaçu em compósito com matriz epóxi: estudo do efeito do tratamento da fibra

Nowadays the environmental issues are increasingly highlighted since the future of humanity is dependent on the actions taken by man. Major efforts are being expended in pursuit of knowledge and alternatives to promote sustainable development without compromising the environment. In recent years there has been a marked growth in the development of reinforced composite fiber plants, as an alternative for economic and ecological effects, especially in the substitution of synthetic materials such as reinforcement material in composites. In this current study the chemical- physical or (thermophysics )characteristics of the babassu coconut fiber, derived from the epicarp of the fruit (Orbignyda Phalerata), which the main constituents of the fiber: Klason lignin, insoluble, cellulose, holocellulose, hemicellulose and the content of ash and moisture will be determined. A study was conducted about the superficial modification of the fibers of the epicarp babassu coconut under the influence of chemical treatment by alkalinization, in an aqueous solution of NaOH to 2.5% (m/v) and to 5.0% to improve the compatibility matrix / reinforcement composite with epoxy matrix. The results of the changes occurred in staple fibers through the use of the techniques of thermogravimetric analyses (TG) and differential scanning calorimetry (DSC). The results found on thermal analysis on samples of fiber without chemical treatment (alkalinities), and on fiber samples treated by alkalinization show that the proposed chemical treatment increases the thermal stability of the fibers and provides a growth of the surface of area fibers, parameters that enhance adhesion fiber / composite. The findings were evaluated and compared with published results from other vegetable fibers, showing that the use of babassu coconut fibers has technical and economic potential for its use as reinforcement in composites

Utilização de resíduo lignocelulósico na obtenção de chapa de madeira aglomerada homogênea e compósito reforçado com fibra de vidro-E

This research is about the use of the coconut´s endocarp (nucifera linn) and the waste of derivatives of wood and furniture as raw material to technological use. In that sense, the lignocellulosic waste is used for manufacture of homogeneous wood sheet agglomerate (LHWS) and lignocellulosic load which take part of a polymeric composite with fiber glass E (GFRP-WC). In the manufacturing of the homogeneous wood sheet agglomerate (LHWS), it was used mamona´s resin as waste s agglutinating element. The plates were taken up in a hydraulic press engine, heated, with temperature control, where they were manufactured for different percentage of waste wood and coconuts nucífera linn. Physical tests were conducted to determine the absorption of water, density, damp grade (in two hours and twenty-four hours), swelling thickness (in two hours and twenty-four hours), and mechanical tests to evaluate the parallel tensile strength (internal stick) and bending and the static (steady) flexural. The physical test´s results indicate that the LHWS can be classified as bonded wood plate of high-density and with highly water resistant. In the mechanical tests it was possible to establish that LHWS presents different characteristics when submitted to uniaxial tensile and to the static (steady) flexural, since brittle and elasticity module had a variation according to the amount of dry endocarp used to manufacture each trace of LHWS. The GFRP-WC was industrially manufactured by a hand-lay-up process where the fiber glass E was used as reinforcement the lignocellulósic´s waste as load. The matrix was made with ortofitalic unsaturated polyester resin. Physical and mechanical tests were performed in presence of saturated humidity and dry. The results indicated good performance of the GFRP-WC, as traction as in flexion in three points. The presence of water influenced the modules obtained in the flexural and tensile but there were no significant alteration in the properties analyzed. As for the fracture, the analysis showed that the effects are more harmful in the presence of damp, under the action of loading tested, but despite this, the fracture was well defined starting in the external parts and spreading to the internal regions when one when it reaches the hybrid load

Avaliação de concretos reforçados por confinamento com manta de fibra de vidro estrutural e pré-impreganada

Due to the occurrence of diseases in the use of structural reinforcements in composites, with presentation of concrete blanket detachment, has been identified the need to evaluate the performance of concrete reinforced with glass fiber. This study aims to evaluate these concretes by means of testing methodologies, using concrete with low resistance with structural reinforcement for confinement by preimpregnated glass fiber and traditional fiberglass blanket. The first stage of work was the development of methodologies for analysis, opting for four types, such as the acoustic survey, strength to compressive, the pull-off and ultrasound. Next, tests were carried out using the four selected methodologies in 30 of proof-of-specimens by 5x10 cm, 15 were reinforced with the traditional fiberglass blanket with 5specimens exposed to test a marine environment of marine coastline of Natal-RN and 15 were reinforced with a pre-impregnated glass fiber blanket, as well as 5specimens exposed to a test environment of the marine coastline of Natal-RN. After conducting the acoustic survey, it has been verified a lack of delaminating and air bubbles in the samples, confirming the absence of gross shortcomings in the implementation of the ribs both the traditional fiberglass blanket and in the preimpregnated fiber glass blanket. After carrying out methods of pull-off and compressive strengthening test it was observed that the reinforced proof-bodies with pre-impregnated glass blanket showed maximum stresses higher than the traditional fiberglass blanket; consequently a greater grip with the formation of a smaller area of . fracture, unlike traditional glass mat, which showed lower maximum stresses, with a greater area of fracture. It was also found that the traditional fiberglass blanket presented detachment of blanket-concrete interface, unlike the pre-impregnated fiberglass blanket, which showed a better grip on the blanket-concrete interface. In the trial of ultrasound there was no presence of cracks in the blanket-concrete interface, yielding to both blankets good compactness of the concrete. At the end of this work, they were developed and proposed two methods of testing for evaluation of reinforced concrete structures with composites, for standardization, the acoustic survey and pull-off

Estudo comparativo de pás para aerogeradores de grande porte fabricadas em materiais compósitos reforçadas com fibra de carbono ou fibra de vidro

The research and development of wind turbine blades are essential to keep pace with worldwide growth in the renewable energy sector. Although currently blades are typically produced using glass fiber reinforced composite materials, the tendency for larger size blades, particularly for offshore applications, has increased the interest on carbon fiber reinforced composites because of the potential for increased stiffness and weight reduction. In this study a model of blade designed for large generators (5 MW) was studied on a small scale. A numerical simulation was performed to determine the aerodynamic loading using a Computational Fluid Dynamics (CFD) software. Two blades were then designed and manufactured using epoxy matrix composites: one reinforced with glass fibers and the other with carbon fibers. For the structural calculations, maximum stress failure criterion was adopted. The blades were manufactured by Vacuum Assisted Resin Transfer Molding (VARTM), typical for this type of component. A weight comparison of the two blades was performed and the weight of the carbon fiber blade was approximately 45% of the weight of the fiberglass reinforced blade. Static bending tests were carried out on the blades for various percentages of the design load and deflections measurements were compared with the values obtained from finite element simulations. A good agreement was observed between the measured and calculated deflections. In summary, the results of this study confirm that the low density combined with high mechanical properties of carbon fibers are particularly attractive for the production of large size wind turbine blades

Efeito da adição do poli(etileno acrilato de metila) (ema) e da fibra de linter de algodão nas propriedades do poli(tereftalato de etileno) reciclado (petrec)

The development of new materials to fill the demand of technological advances is a challenge for many researchers around the world. Strategies such as making blends and composites are promising alternatives to produce materials with different properties from those found in conventional polymers. The objective of this study is to evaluate the effect of adding the copolymer poly(ethylene methyl acrylate) (EMA) and cotton linter fibers (LB) on the properties of recycled poly(ethylene terephthalate) (PETrec) by the development of PETrec/EMA blend and PETrec/EMA/LB blend composite. In order to improve the properties of these materials were added as compatibilizers: Ethylene - methyl acrylate - glycidyl methacrylate terpolymer (EMA-GMA) and maleic anhydride grafted polyethylene (PE-g-MA). The samples were produced using a single screw extruder and then injection molded. The obtained materials were characterized by thermogravimetry (TG), melt flow index (MFI) mensurements, torque rheometry, pycnometry to determinate the density, tensile testing and scanning electron microscopy (SEM). The rheological results showed that the addition of the EMA copolymer increased the viscosity of the blend and LB reduces the viscosity of the blend composite. SEM analysis of the binary blend showed poor interfacial adhesion between the PETrec matrix and the EMA dispersed phase, as well as the blend composite of PETrec/EMA/LB also observed low adhesion with the LB fiber. The tensile tests showed that the increase of EMA percentage decreased the tensile strength and the Young s modulus, also lower EMA percentage samples had increased the elongation at break. The blend composite showed an increase in the tensile strength and in the Young`s modulus, and a decrease in the elongation at break. The blend formulations with lower EMA percentages showed better mechanical properties that agree with the particle size analysis which showed that these formulations presented a smaller diameter of the dispersed phase. The blend composite mechanical tests showed that this material is stronger and stiffer than the blend PETrec/EMA, whose properties have been reduced due to the presence of EMA rubbery phase. The use of EMA-GMA was effective in reducing the particle size of the EMA dispersed phase in the PETrec/EMA blend and PE-g-MA showed evidences of reaction with LB and physical mixture with the EMA