Caracterização de filmes poliméricos para conversão de energia solar em energia eléctrica

Os polímeros são materiais de grande interesse científico e tecnológico já que podem ser utilizados no desenvolvimento de dispositivos para aplicação em electrónica e fotónica. Tendo em conta a sua aplicação em dispositivos de conversão de energia solar em energia eléctrica, o estudo das propriedades eléctricas e ópticas de filmes destes materiais, quando irradiados por radiação ultravioleta e visível, é fundamental. Neste trabalho caracterizaram-se as propriedades eléctricas e ópticas de filmes finos obtidos pelas técnicas de derramamento e de camada-por-camada (Layer-by-Layer (LbL)) obtidos a partir do poli(cloreto de xilideno tetrahidrotiofeno) (PTHT) que após aquecimento é convertido em poli(p-fenileno vinileno) (PPV). Assim, e através da técnica de derramamento, foram preparados filmes sobre suportes sólidos com eléctrodos interdigitais de forma a proceder à medição da condutividade em modo de corrente alternada (AC), isto é, à medição da resistência e da capacidade em função da frequência. Verificou-se, portanto, que a presença de luz leva à formação de portadores de carga, ou seja, na presença de luminosidade os filmes apresentam uma menor capacitância e resistência, para além de degradar o material. Esta degradação foi verificada, também, a partir da espectrofotometria de Ultravioleta-Visível (UV-Vis) e de infravermelho (IV). Medições de condutividade de volume, isto é, colocando os filmes entre eléctrodos paralelos de funções de trabalho diferentes, permitiram traçar as curvas características e verificar que os dispositivos obtidos se comportam como díodos. Recorreu-se, também, a técnicas de espectrofotometria de ultravioleta do vácuo (VUV) e UV-Vis para caracterizar filmes LbL obtidos a partir do PTHT e de um polieletrólito comum o poli(estireno sulfonado) (PSS) antes e após aquecimento. Os espectros obtidos, após análise dos picos, mostram que a técnica de VUV é a técnica indicada para analisar a conversão do PTHT em PPV. Este trabalho permitiu concluir que as propriedades eléctricas e ópticas destes filmes, estão dependentes da presença de luminosidade, de oxigénio e da humidade relativa pelo que dispositivos obtidos a partir deste polímero devem ser, sempre, encapsulados.

Estudo técnico-económico de um sistema solar termoelétrico com back-up a biomassa

Este trabalho consistiu no estudo técnico-económico (dimensionamento) de uma central térmica solar de torre norte, com back-up a biomassa (pellets) para produção de energia elétrica. A partir da plataforma PVGIS obteve-se a irradiação normal direta, DNI, da região do Alentejo, Portugal, segundo critérios descritos na secção 3.1. O valor anual obtido foi de 2319 !"ℎ/%&, valor este que foi convertido em energia elétrica, obtendo-se, assim, um montante de 105.761.800 kWh por ano, em 25 anos. Estas importâncias foram obtidas através dos equipamentos que constituem a central, entre eles o campo solar (composto por 2067 helióstatos com área total de 188097 %&), a torre (convertendo a concentração da DNI para energia térmica ao fluído de transferência de calor, HTF), o bloco de potência (composta por permutador de calor, turbina, gerador elétrico e outros) e com ajuda de uma caldeira a biomassa (pellets) que consome cerca de 24.001,23 toneladas de pellets por ano. O estudo económico foi realizado num modelo executável no Excel, calculando, assim, o custo total do sistema, 138.515.886,87 €. A partir deste valor calcularam-se os indicadores económicos (Valor Atualizado Líquido, VAL=-12.282540,28 €) com uma tarifa bonificada de 0,22114 €/kWh, que indica que o sistema termo solar com back-up a biomassa (pellets) não é viável economicamente (e o mesmo acontece com o sistema termo solar sem a biomassa). O dimensionamento técnico do sistema CSP de torre é feito a partir de um modelo matemático executado em Excel e MatLab e pelo software System Advisor Model, SAM e o da caldeira a pellets é concretizado também no Excel. Os resultados do modelo matemático foram comparados com os valores obtidos no SAM para o mês típico de julho comprovando, assim, as fórmulas e conceitos contidos no estado da arte. Realizou-se, também, uma comparação dos valores anuais do sistema obtidos no SAM com os valores reais da Gemasolar (em Espanha), demonstrando então a veracidade dos valores obtidos no dimensionamento feito para Portugal.

Integração de energias renováveis num modelo de edifício de Balanço Energético Quase Zero (NZEB)

Neste estudo aborda-se o novo conceito dos edifícios com necessidades quase nulas de energia (Nearly Zero Energy Buildings, NZEB) no parque edificado Europeu, nomeadamente os edifícios de habitação que serão construídos a partir de 2020. Estes edifícios terão que respeitar os requisitos mínimos de eficiência energética de modo a reduzir a dependência dos combustíveis fósseis que tem vindo a aumentar significativamente ao longo dos últimos anos. Ao longo deste trabalho foi modelado e dimensionado um edifício de habitação unifamiliar situado na zona de Lisboa e recorreu-se a técnicas e estratégias que aumentam a eficiência energética do mesmo. Este dimensionamento foi feito recorrendo ao software DesignBuilder, tendo sido em seguida efetuada uma análise energética, com recurso ao software EnergyPlus. Posteriormente à análise estar feita, realizou-se um estudo utilizando o software SolTerm para se integrar sistemas de produção de energia renovável no edifício, de modo a tentar suprir as necessidades energéticas do edifício no que se refere a aquecimento ambiente, águas quentes sanitárias (AQS) e necessidades elétricas. Para suprir as necessidades de arrefecimento e aquecimento que o sistema solar térmico não tem capacidade de suprir foi introduzida uma bomba de calor, reduzindo assim o consumo elétrico tornando o edifício mais sustentável. Já para produção de energia elétrica foi inserido um sistema solar fotovoltaico. Foi avaliada também nesta fase a relação custo-benefício da aplicação de cada um destes sistemas, de modo a escolher aquele que maximiza o suprimento das necessidades e que ao mesmo tempo é economicamente viável. Por último foi realizada uma análise crítica aos resultados obtidos e é feito o enquadramento com o que é pretendido num edifício NZEB.

Validação do balanço de radiação obtido a partir de dados MODIS/TERRA na Amazônia com medidas de superfície do LBA

Este estudo tem como objetivo estimar os componentes do balanço de radiação em duas regiões do estado de Rondônia (sudoeste da Amazônia brasileira), a partir de dados do Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS/TERRA) por intermédio do modelo Surface Energy Balance Algorithms for Land (SEBAL), e validar os resultados com informações adquiridas por torres micrometeorológicas do projeto LBA sob as condições de pastagem (Fazenda Nossa Senhora Aparecida) e floresta (Reserva Biológica do Jaru). A implementação do modelo SEBAL foi realizada diretamente sobre os dados MODIS e incluiu etapas envolvendo o cômputo de índices de vegetação, albedo e transmitância atmosférica. A comparação das estimativas geradas a partir de dados MODIS com as observações resultou em erros relativos para a condição de pastagem variando entre 0,2 e 19,2%, e para a condição de floresta variando entre 0,8 e 15,6%. A integração de dados em diferentes escalas constituiu uma proposição útil para a estimativa e espacialização dos fluxos de radiação na região amazônica, o que pode contribuir para a melhor compreensão da interação entre a floresta tropical e a atmosfera e gerar informações de entrada necessárias aos modelos de superfície acoplados aos modelos de circulação geral da atmosfera.

Conceção técnica e avaliação económica de um veículo solar para venda de produtos refrigerados

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Mecânica

Efectes de l’altura solar, la nuvolositat i la temperatura en les mesures dels piranòmetres de silici = Efectos de la altura solar, la nubosidad y la temperatura en las medidas de los piranometros de silicio

La mesura de la irradiància solar en superfície es fa mitjançant piranòmetres amb sensor termoelèctric o amb sensor de silici. Aquests darrers presenten una resposta espectral no uniforme i limitada a la banda de 400 a 1100 nm, i, a més, la seva sensibilitat depèn fortament de la temperatura. Els piranòmetres termoelèctrics, en canvi, presenten una resposta espectral uniforme en la banda solar, i un coeficient de temperatura reduït. L’objectiu de l’estudi que es presenta ha estat millorar l’acord entre les mesures d’irradiància global preses amb un piranòmetre termoelèctric CM11 de Kipp & Zonen, i diversos piranòmetres fotovoltaics o de silici Li200SA de Li-Cor. Com que la resposta angular dels sensors s’aparta en general de la resposta cosinus ideal, es proposen unes correccions a tal efecte. S’han analitzat les dades minutals corresponents a un cicle anual de mesures d’irradiància preses pels dos tipus de piranòmetres a l’estació radiomètrica de la Universitat de Girona. Les correccions proposades per la resposta angular dels instruments es basen en bibliografia prèvia, i també en simulacions realitzades amb un model espectral de transferència radiativa multicapa. La simulació ha permès obtenir correccions per compensar les diferents respostes angulars i espectrals dels dos tipus d’instruments. Per a cels serens, les correccions angulars i espectrals milloren notablement l’acord entre les mesures dels dos tipus de piranòmetres. També es proposa una correcció de l’efecte de la temperatura sobre la mesura dels piranòmetres de silici, obtinguda empíricament. Malgrat que les correccions s’han obtingut per a cels serens, han estat també aplicades a condicions de cel ennuvolat, caracteritzades objectivament mitjançant un algorisme basat en mesures d’irradiància global i difusa. Finalment s’ha comprovat que les correccions també milloren l’acord entre les mesures dels dos tipus de sensors independentment de l’extensió de la coberta de núvols

Verificação das doses de radiação absorvidas durante a técnica de irradiação de corpo inteiro nos transplantes de medula óssea, por meio de dosímetros termoluminescentes

OBJETIVO: Avaliar a precisão das doses de radiação absorvidas na terapia de transplantes de medula óssea durante a técnica de irradiação de corpo inteiro. MATERIAIS E MÉTODOS: Utilizaram-se 200 pastilhas de sulfato de cálcio com disprósio compactado com teflon (CaSO4 + teflon), calibradas no ar e no "phantom", selecionadas aleatoriamente e dispostas em grupos de cinco no corpo dos pacientes. As leituras dosimétricas foram efetuadas pela leitora Harshaw 4000A. Nove pacientes foram irradiados no corpo inteiro em paralelos e em opostos laterais, utilizando-se unidade de cobalto-60, modelo Alcion II, com taxa de dose de 0,80 Gy/min a 80,5 cm, {campo (10 × 10) cm²}. A dosimetria dessa unidade foi realizada com dosímetro Victoreen 500. Para a determinação da dose média em cada ponto avaliado usaram-se os fatores individuais de calibração das pastilhas no ar e no "phantom", colocando-se um "build up" de 2 mm para superficializar a dose à distância de 300 cm. RESULTADOS: Em 70% dos pacientes obteve-se variação de dose menor que 5% e em 30% dos pacientes essa variação foi inferior a 10%, quando comparados os valores medidos com aqueles calculados em cada ponto. Na cabeça ocorre absorção, em média, de 14% da dose administrada, e nos pulmões, acréscimo de 2% na dose administrada. Nos pacientes com distância látero-lateral maior que 35 cm as variações entre as doses calculadas e medidas podem chegar a 30% da dose desejada, sem o uso de filtros compensadores. CONCLUSÃO: Os valores medidos das doses absorvidas nos diversos pontos anatômicos, comparados aos valores desejados (teóricos), apresentam tolerância de ±10%, considerando-se as diferenças anatômicas existentes, quando utilizados os fatores de calibração individuais das pastilhas.

Estimativa da irradiação solar global com partição mensal e sazonal para a região de Cascavel - PR

No presente trabalho, mostram-se equações de estimativa da irradiação solar global (R G), por meio do modelo de Angstrom, com partições sazonal e mensal para a região de Cascavel - PR. Os dados experimentais foram cedidos pelo IAPAR, coletados na sua estação meteorológica localizada na COODETEC/Cascavel - PR, no período de 1983 a 1998. Dos 16 anos de dados, 12 anos foram utilizados para cálculo dos coeficientes (a e b) e quatro anos para a validação das equações. Os coeficientes de determinação encontrados foram superiores a 80% para as duas partições. O mínimo da R G é superestimado e o máximo é subestimado quando comparados com o mínimo e o máximo para dados reais, sendo esses encontrados no solstício de inverno e equinócio de primavera, respectivamente. A variação sazonal e mensal do coeficiente "a" foi menor (0,16 a 0,19 e 0,14 a 0,21) e do coeficiente "b" maior (0,34 a 0,43 e 0,32 a 0,44). As maiores variações dos erros médios diários ocorreram no equinócio de primavera (-19,45% a 27,28%) e as menores no equinócio de outono (-11,32% a 10,61%). O ajuste mais eficaz das equações foi encontrado para a partição mensal.

Termografia infravermelha em tempo real como método de avaliação da viabilidade do baço em modelo de esplenectomia parcial em porcos

OBJETIVO: Determinar se a termografia infravermelha é capaz de detectar com precisão a perda de perfusão tecidual em áreas de parênquima esplênico. MÉTODOS: Cinco porcos Landrace pesando entre 12 a 15 kg, após medicação pré-anestésica intramuscular e anestesia por infusão endovenosa, foram submetidos a quatro etapas de ligaduras sequenciais, dos vasos arteriais para o pólo inferior do baço: 1-vasos do ligamento esplênico; 2-ramo da artéria esplênica para o pólo inferior; 3-ramo arterial para o pólo inferior na face visceral do órgão; 4-parênquima esplênico dividindo o órgão. As imagens foram captadas por câmera Therma CAM SC500 instalada a 50 centímetros da superfície do órgão. As temperaturas foram medidas na região proximal (vascularizada) e na região distal (isquêmica), em três áreas circulares distintas de cada região através do software SAT Report, antes e após cada etapa de ligaduras, constituindo cinco grupos de medidas: tempo 0 = antes da etapa 1; tempo 1 = após etapa 1; tempo 2 = após etapa 2; tempo 3 = após etapa 3; tempo 4 = após etapa 4. RESULTADOS: Houve manutenção da temperatura da região proximal (vascularização preservada) durante todos os tempos de desvascularização. A temperatura da região distal (desvascularizada) iniciou queda a partir da primeira ligadura e tornou-se estatisticamente menor que a da região proximal a partir da ligadura 3 (Etapa 3). Houve diferença estatisticamente significativa entre as temperaturas proximais e distais do órgão na medida em que foram sendo realizadas as ligaduras vasculares. CONCLUSÃO: A termografia infravermelha foi capaz de distinguir com precisão áreas de parênquima esplênico com vascularização preservada de áreas isquêmicas e pode contribuir para a avaliação da viabilidade de órgãos sólidos.

Efecto de un modelo de metodología centrada en el aprendizaje sobre el pensamiento crítico, el pensamiento creativo y la capacidad de resolución de problemas en estudiantes con talento académico.

Resumen basado en el del autor

Determinação da dose eritematosa mínima como marcador de risco e sensibilidade à radiação ultravioleta

Objetivos: Determinar a dose eritematosa mínima (DEM) medida por exposição controlada à radiação ultravioleta-B (RUV-B), como limiar para dano solar agudo nos diversos fototipos, e medir a cor da pele constitucional pelo sistema colorimétrico CIELAB. Pacientes e Métodos: Um total de 194 voluntários, sadios, com idades acima de 18 anos, distribuídos em um mínimo de 30 participantes por fototipo. Todos foram classificados por fototipos segundo os critérios de Fitzpatrick. As regiões infra-axilar torácica e nádega foram irradiadas em 4 áreas de 1 cm2, assim como foi registrada a cor da pele desses locais pelo sistema CIELAB. Delineamento: Estudo transversal. Resultados: A média de idade dos participantes foi de 38 anos, sendo 68% do sexo feminino. A avaliação da associação entre as medidas das DEMs e dos valores colorimétricos da coordenada L*, mostrou uma correlação de Pearson negativa com r = -0,91 para um valor p<0,05. Para os valores das DEMs e os escores da classificação dos voluntários por fototipos, obteve-se correlação de Spearman (rs) de +0,95 para p<0,05 e, correlacionando os valores colorimétricos com os escores dos fototipos, encontrou-se em tórax um rs de -0,93 e em nádega -0,92 para um p < 0,05. Conclusões – Concluiu-se que: 1)- a mensuração dos valores colorimétricos da coordenada L* nas regiões infra-axilar torácica e nádega mostraram uma forte correlação com os valores das DEMs, sendo de menor poder invasivo e de maior praticidade para mensuração de sensibilidade à radiação ultravioleta; 2)- apesar de os escores de Fitzpatrick terem alta correlação com os valores das DEMs, mostraram superposição de valores nos fototipos adjacentes; 3)- o grau de associação das classes dos fototipos com a cor da pele permite dizer que a categoria numérica do fototipo aumenta à medida que a pele fica mais escura.

Um modelo analítico e computacional para consideração de efeitos de envelhecimento em estruturas de material compósito

Os materiais compósitos reforçados por fibras apresentam vantagens quando comparados aos materiais de construção mais tradicionais como concreto e aço. Por outro lado, devido ao fato destes materiais serem relativamente recentes no mercado, questões a respeito de sua durabilidade são ainda objeto de discussão e faz-se necessária intensa pesquisa sobre o envelhecimento dos compósitos. Como conseqüência, recentemente têm surgido inúmeros trabalhos à respeito da degradação dos compósitos considerando efeitos como temperatura, oxidação, radiação UV, condições de carregamento, etc. A maioria destas pesquisas, no entanto, são realizadas a nível de material e não são diretamente aplicáveis à situações de projeto. Desta forma, existe grande demanda por novos estudos e dados compatíveis com aplicações estruturais. Neste trabalho apresenta-se um modelo analítico-numérico adequado para, interpretação e aplicação destes dados experimentais em análise e projeto de estrutural. A formulação proposta inclui relações constitutivas elásticas anisotrópicas com envelhecimento, relações constitutivas viscoelásticas anisotrópicas com envelhecimento em termos de variáveis de estado, análise de falhas com critério de degradação ajustado à idade do material e considera-se grandes deslocamentos e pequenas deformações. As diferenças essenciais entre os processos de envelhecimento em endurecimento e amolecimento são descritos juntamente com as relações constitutivas para cada caso. Estas equações são deduzidas na forma adequada para análise numérica via método dos elementos finitos usando uma solução incremental-iterativa com consideração de efeitos pos-críticos. Vários exemplos são apresentados, incluindo análises elásticas, viscoelásticas e de falha com envelhecimento.

Modelo morfogênico da produção potencial de flores em alfafa (Medicago sativa L.)

Assegurando-se condições não limitantes de radiação incidente, água e nutrientes, acompanhou-se, em casa-de-vegetação, o desenvolvimento de plantas isoladas da cultivar Europe de alfafa, desde a emergência até o estádio primeiros legumes maduros. Medidas semanais permitiram quantificar o ritmo de formação de fitômeros da haste principal e suas ramificações primárias, assim como o surgimento de inflorescências e seu número de flores. Paralelamente, plantas mantidas nas mesmas condições foram amostradas para determinar a evolução e repartição da biomassa formada. Independentemente do tipo de haste, a indução floral provoca uma diminuição na velocidade de emissão de fitômeros concomitante com uma redução progressiva no tamanho da folha e no número de flores por inflorescência. As diferentes hastes (haste principal – HP e as ramificações – R1 a Rn) apresentam comportamento distinto quanto a todos os parâmetros estudados. Com base no filocrono, identificou-se um grupo de maior velocidade formado pela HP, e R1 a R4, enquanto as demais são mais lentas. A velocidade de desenvolvimento foi a variável mais pertinente para explicar a maior biomassa e o maior número de flores produzidas pelas hastes do primeiro grupo. Um modelo de produção de flores por planta baseado na temperatura média diária é proposto, integrando sub-modelos de desenvolvimento de cada grupo de hastes. Validado com dados independentes da mesma cultivar e da cultivar Cinna, o modelo mostrou-se adequado como referencial da produção potencial de flores por planta.

Estimação estocástica de parâmetros produtivos da soja uso do modelo PPDSO em um estudo de caso em Piracicaba/SP

O Brasil é o segundo produtor mundial de soja [Glycine max (L.) Merr.] e o sétimo de óleo vegetal. A produção brasileira desta oleaginosa alcançou 61 milhões de toneladas na safra 2007/08 e projeta-se, para 2020, produção de 105 milhões de toneladas. O consumo de biodiesel em 2008 representou um milhão de toneladas e a demanda por este biocombustível deverá atingir 3,1 milhões de toneladas em 2020. Para atender esta demanda haverá ampliação da área plantada principalmente na região Centro-Oeste, mas também exigirá esforços no aumento de produtividade. Visando melhor conhecimento das inferências das variáveis climáticas temperatura e radiação global sobre o desenvolvimento da soja e sua produtividade de grãos e óleo, foi proposto um modelo estocástico com distribuição normal truncada para os dados de temperatura máxima, mínima e média. Também foi incluído neste modelo distribuição triangular assimétrica para determinação da produtividade de óleo mais provável. Foram estipuladas oito datas de semeadura para a localidade de Piracicaba/SP onde está localizada a estação meteorológica da ESALQ/USP, fornecedora dos dados climáticos utilizados neste estudo. Conclui-se que: (i) ao longo das datas de semeadura houve redução do ciclo com o aumento da temperatura média; (ii) a redução do ciclo da cultura de soja interferiu nas produtividades de grãos e de óleo; (iii) a radiação global média nos trinta dias após a antese refletiram-se na partição de fotoassimilados e na produtividade de grãos e óleo; (iv) os modelos estocásticos podem ser utilizados para a previsão das produtividades de soja e óleo.

Modelagem estocástica do índice de radiação ultravioleta na costa leste do nordeste do Brasil

The increase in ultraviolet radiation (UV) at surface, the high incidence of non-melanoma skin cancer (NMSC) in coast of Northeast of Brazil (NEB) and reduction of total ozone were the motivation for the present study. The overall objective was to identify and understand the variability of UV or Index Ultraviolet Radiation (UV Index) in the capitals of the east coast of the NEB and adjust stochastic models to time series of UV index aiming make predictions (interpolations) and forecasts / projections (extrapolations) followed by trend analysis. The methodology consisted of applying multivariate analysis (principal component analysis and cluster analysis), Predictive Mean Matching method for filling gaps in the data, autoregressive distributed lag (ADL) and Mann-Kendal. The modeling via the ADL consisted of parameter estimation, diagnostics, residuals analysis and evaluation of the quality of the predictions and forecasts via mean squared error and Pearson correlation coefficient. The research results indicated that the annual variability of UV in the capital of Rio Grande do Norte (Natal) has a feature in the months of September and October that consisting of a stabilization / reduction of UV index because of the greater annual concentration total ozone. The increased amount of aerosol during this period contributes in lesser intensity for this event. The increased amount of aerosol during this period contributes in lesser intensity for this event. The application of cluster analysis on the east coast of the NEB showed that this event also occurs in the capitals of Paraiba (João Pessoa) and Pernambuco (Recife). Extreme events of UV in NEB were analyzed from the city of Natal and were associated with absence of cloud cover and levels below the annual average of total ozone and did not occurring in the entire region because of the uneven spatial distribution of these variables. The ADL (4, 1) model, adjusted with data of the UV index and total ozone to period 2001-2012 made a the projection / extrapolation for the next 30 years (2013-2043) indicating in end of that period an increase to the UV index of one unit (approximately), case total ozone maintain the downward trend observed in study period