Produção e caracterização de filmes finos nanocompósitos de Au-Ag dispersos numa matriz dielétrica, com efeito de ressonância de plasmão de superfície localizado

Dissertação de mestrado em Engenharia de Materiais

Elaboration et caractérisation des nanocristaux de Zn F O enfouis 1-x x dans des diélectriques pour des applications en spin-électronique

Tese de Doutoramento em Ciências - Especialidade em Física

Novas funcionalidades para dispositivos médicos invasivos com imagem

Tese de Doutoramento em Engenharia Eletrónica e de Computadores.

Development and characterization of lipid-based nanosystems for controlled release of bioactive compounds

Tese de Doutoramento em Engenharia Química e Biológica.

Apreçamento de opções sobre taxa de câmbio R$/US$ negociadas no Brasil: uma comparação entre os modelos Black e redes neurais artificiais

No estudo aqui apresentado, aplicou-se um modelo de rede neural multicamadas para o apreçamento de calls sobre taxa de câmbio R$/US$, negociadas na Bolsa de Valores, Mercadorias & Futuros de São Paulo (BM&FBovespa), para o período de janeiro de 2004 a dezembro de 2007. A partir dos preços efetivamente praticados no mercado, comparou-se o desempenho entre essa técnica e o modelo de Black, utilizando-se métricas usuais de erro e testes estatísticos. Os resultados obtidos revelaram, em geral, a melhor adequação do modelo de inteligência artificial, em comparação ao modelo de Black, nos diferentes graus de moneyness.

Aplicação de Redes Neuronais no Planeamento de Emergência em Barragens de Aterro

O controlo de segurança para preservação da integridade estrutural da barragens é, durante a fase de exploração normal, uma actividade que tem essencialmente como elemento fulcral as inspecções à estrutura e os dados resultantes das observações periódicas da obra, apoiando-se em modelos de comportamento da mesma. Neste sentido, a análise de situações de emergência requer, em regra, a atenção de um especialista em segurança de barragens, o qual poderá, perante os resultados da observação disponíveis e da aplicação de modelos do comportamento da estrutura, identificar o nível de alerta adequado à situação que se está a viver na barragem. Esta abordagem tradicional de controlo de segurança é um processo eficaz mas que apresenta a desvantagem de poder decorrer um período de tempo significativo entre a identificação de um processo anómalo e a definição do respectivo nível de gravidade. O uso de novas tecnologias de apoio à decisão e o planeamento de emergência podem contribuir para minorar os efeitos desta desvantagem. O presente trabalho consiste no desenvolvimento de um modelo de aferição do comportamento de uma barragem através da aplicação de redes neuronais do tipo Perceptrão Multicamadas aos resultados da observação de uma barragem de aterro, por forma a identificar anomalias de comportamento e a quantificar o correspondente nível de alerta. A tese divide-se essencialmente em duas partes. A primeira parte aborda os aspectos que se relacionam com as barragens de aterro, nomeadamente definindo as soluções estruturais mais correntes e identificando os principais tipos de deteriorações que podem surgir nestas estruturas. São, igualmente, abordadas as questões que se relacionam com o controlo de segurança e o planeamento de emergência em barragens de aterro. A segunda parte do trabalho versa sobre o modelo de rede neuronal desenvolvido em linguagem de programação java – o modelo ALBATROZ. Este modelo permite definir o nível de alerta em função do nível de água na albufeira, da pressão registada em quatro piezómetros localizados no corpo e na fundação da barragem e do caudal percolado através da barragem e respectiva fundação. Nesta parte, o trabalho recorre, aos resultados da observação da barragem de Valtorno/Mourão e usa os resultados de um modelo de elementos finitos (desenvolvido no Laboratório Nacional de Engenharia Civil, no âmbito do plano de observação da obra) por forma a simular o comportamento da barragem e fornecer dados para o treino da rede neuronal desenvolvida.

Sensores Passivos em Suporte de Papel

O presente trabalho propõe-se superar o problema do funcionamento da tecnologia RFID num meio em presença de líquidos. Desta forma procedeu-se ao desenvolvimento de um rótulo que visa ser aplicado em garrafas de vinho ou champanhe. Incorporar RFID em rótulos permite maior velocidade e robustez na identificação do produto, sendo o principal interesse a sua versatilidade que permitirá associar diferentes funcionalidades. Para construir as antenas das tags foi necessário primeiramente estudar as caraterísticas do meio dielétrico, tendo sido necessário para isso, desenvolver um método de caraterização dielétrica. Estudou-se o papel e o vidro usando um método baseado em linhas de transmissão. Uma vez estudadas as caraterísticas dielétricas, foram dimensionadas e produzidas diferentes antenas, nomeadamente o rótulo com a presença de uma garrafa com água.

Uso de sistema GPR (Ground Penetring Radar) na avaliação de atributos de um solo sob plantio de cana-de-açúcar

O GPR utiliza técnica indireta para investigação das estruturas de subsuperfície, sendo caracterizado como método não-invasivo, o qual permite extrair informações ao longo do perfil de solo sem perfurar, sondar ou escavar. Este trabalho teve o objetivo de avaliar a utilização do GPR no estabelecimento de atributos físicos do solo em área de cultivo com cana-de-açúcar, além de estabelecer sua correlação com o método do cilindro volumétrico. A área de estudo está localizada no município de Bom Sucesso - PR, sendo utilizada com cultura da cana há mais de 20 anos. Foram obtidas amostras de solos indeformadas com cilindro volumétrico nas profundidades de 0-0,1, 0,1-0,2, 0,2-0,3, 0,3-0,4 e 0,4-0,5 m, ao longo de três transeptos paralelos, sendo o central referente à linha de plantio (transepto 2) e os outros dois correspondentes às entrelinhas laterais (transeptos 1 e 3). Os valores de densidade e porosidade total, obtidos por meio das amostras físicas, foram inicialmente interpretados para verificar o estado do solo nas linhas e nas entrelinhas de cana, nas cinco profundidades. Posteriormente, foram correlacionados com os valores das constantes dielétricas (K) adquiridos pelo georradar, porém apenas para a camada de 0,4-0,5 m, uma vez que as camadas superficiais até a profundidade de 0,4 m não puderam ser avaliadas devido às limitações técnicas do equipamento, aliadas às condições físicas e químicas do solo, que acabaram por prejudicar as reflexões. A densidade mostrou-se menor nas linhas, quando comparada às entrelinhas, para as camadas de 0-0,1 e 0,2-0,3 m. A porosidade total foi menor nas entrelinhas do que nas linhas na camada de 0-0,1 m. Os valores de K foram maiores nas linhas, onde a umidade e a porosidade total foram maiores, e menores nas entrelinhas, onde as densidades encontravam se próximas ao limite crítico. A correlação de K com a densidade e porosidade total não foi significativa. Pequenas modificações na porosidade do solo em função do aumento da densidade foram suficientes para diminuir o valor de K nas entrelinhas, devido à redução na quantidade de água nos poros. Esse fato pode ser confirmado pela correlação de K com a umidade. Assim, pode-se dizer que o georradar foi extremamente sensível à variação de umidade no solo, apresentando melhores resultados para esta variável do que para a densidade e porosidade total determinada por meio do cilindro volumétrico.

Redução da influência da massa específica na determinação do teor de umidade de sementes de trigo

A medição da capacitância e da condutância de um capacitor contendo amostras de trigo permite a determinação de duas de suas propriedades dielétricas: a permissividade relativa (épsilon') e o fator de perda dielétrica (épsilon"). A utilização dessas propriedades, medidas simultaneamente em duas freqüências de oscilação do campo elétrico, permite reduzir ou eliminar o efeito da massa específica aparente na determinação do teor de umidade do trigo. Tal procedimento torna possível o monitoramento contínuo e em tempo real, sem a necessidade de retirar amostras, do teor de umidade de uma coluna de grãos em movimento, situação em que ocorrem as maiores variações na massa específica do produto. O objetivo deste trabalho consistiu na obtenção de equações que permitam reduzir ou eliminar o efeito da massa específica na determinação em linha do teor de umidade do trigo. Foram utilizadas amostras das variedades Hussar, Mercia e Hereward com teor de umidade entre 11% e 22% b.u. e massa específica no intervalo 666 kg m-3 <= ro <= 873 kg m-3. A equação que apresentou melhor desempenho permite calcular o teor de umidade do trigo com erros-padrão de calibração e de predição de 0,4 e 0,5 ponto percentual, respectivamente.

Calibração de um equipamento de TDR para medida de umidade de solos

Este estudo visou à obtenção das curvas de calibração de um equipamento de TDR (Time Domain Reflectometry) em cinco solos da região de Piracicaba, SP, e testou a adequação da calibração interna do equipamento e das curvas genéricas de calibração. As curvas ajustadas, em cada solo separadamente, apresentaram coeficientes de determinação (R²) da ordem de 0,99, e a curva ajustada para o conjunto de dados dos cinco solos apresentou R² = 0,976. A análise de erros-padrão de estimativa mostrou que as curvas genéricas não se prestam às aplicações mais sensíveis, tais como na determinação absoluta do conteúdo de água do solo. Os testes de comparação entre as curvas ajustadas, a curva genérica e a curva embutida no equipamento mostraram que a primeira é superior às demais. O estudo mostrou, também, que a curva de calibração embutida no equipamento é inadequada para as determinações de umidade nos cinco solos estudados.

Caracterização química e física de batatas 'Ágata' minimamente processadas, embaladas sob diferentes atmosferas modificadas ativas

O objetivo deste trabalho foi avaliar as alterações químicas e físicas em batatas 'Ágata' minimamente processadas, embaladas sob diferentes atmosferas, durante o armazenamento refrigerado. Batatas 'Ágata' foram minimamente processadas como minibatatas e embaladas em filmes de náilon multicamadas. Os tratamentos aplicados no momento da embalagem foram o vácuo parcial e as misturas 10%CO2, 2%O2, 88%N2 ou 5%CO2, 5%O2, 90%N2. Em seguida, foram armazenadas a 5ºC. A cada três dias, amostras foram avaliadas quanto ao índice de escurecimento, atividade da polifenoloxidase e peroxidase, firmeza, sólidos solúveis totais e acidez titulável. O armazenamento sob vácuo parcial foi o mais eficaz no controle do escurecimento, da minimização da atividade da polifenoloxidase e da peroxidase, prevenindo alterações nos teores de sólidos solúveis totais, redução da firmeza, encharcamento da embalagem e maior acidez titulável. Os demais tratamentos apresentaram rápido desenvolvimento do escurecimento, aumento de firmeza em decorrência de ressecamento dos tubérculos, elevação nos sólidos solúveis totais e menor desenvolvimento da acidez em comparação ao tratamento sob vácuo parcial. A utilização de vácuo parcial foi a mais recomendada para a manutenção da qualidade das minibatatas. Todavia, outros tratamentos que busquem a manutenção da firmeza e frescor, sem o desenvolvimento de off-flavors e sem escurecimento, devem ser avaliados.

Reconhecimento de variedades de soja por meio do processamento de imagens digitais usando redes neurais artificiais

Neste trabalho, foi aplicado o processamento de imagens digitais auxiliado pelas Redes Neurais Artificiais (RNA) com a finalidade de identificar algumas variedades de soja por meio da forma e do tamanho das sementes. Foram analisadas as seguintes variedades: EMBRAPA 133, EMBRAPA 184, COODETEC 205, COODETEC 206, EMBRAPA 48, SYNGENTA 8350, FEPAGRO 10 e MONSOY 8000 RR, safra 2005/2006. O processamento das imagens foi constituído pelas seguintes etapas: 1) Aquisição da imagem: as amostras de cada variedade foram fotografadas por máquina fotográfica Coolpix995, Nikon, com resolução de 3.34 megapixels; 2) Pré-processamento: um filtro de anti-aliasing foi aplicado para obter tons acinzentados da imagem; 3) Segmentação: foi realizada a detecção das bordas das sementes (Método de Prewitt), dilatação dessas bordas e remoção de segmentos não-necessários para a análise. 4) Representação: cada semente foi representada na forma de matriz binária 130x130, e 5) Reconhecimento e interpretação: foi utilizada uma rede neural feedforward multicamadas, com três camadas ocultas. O treinamento da rede foi realizado pelo método backpropagation. A validação da RNA treinada mostrou que o processamento aplicado pode ser usado para a identificação das variedades consideradas.

Determinação do teor de água de sementes de café empregando o método da capacitância em radiofreqüências

O desenvolvimento de modelos matemáticos que correlacionem a permissividade elétrica relativa épsilon' e o fator de perda dielétrica épsilon" à quantidade de água presente em amostras de sementes é um passo fundamental no desenvolvimento de medidores em linha do teor de água que possam ser empregados no controle automático de processos como colheita, secagem e aeração. Esse trabalho consistiu na avaliação de três modelos dielétricos para determinação do teor de água de sementes de café, sem a influência do fluxo de massa. Foram utilizadas amostras das variedades Catuaí Amarelo, Catuaí Vermelho e Mundo Novo, com teores de água entre 11 e 23% b.u. e massa específica aparente no intervalo 326 kg m-3 < r < 455 kg m-3. Dos modelos obtidos, apenas aquele que utiliza a medição simultânea de épsilon' e épsilon", a 0,5 e 5,0 MHz, permite estimar o teor de água de sementes de café com o grau de acurácia desejado. Os erros padrão de calibração e predição foram de 1,3 e 1,2 pontos percentuais, respectivamente.

Aplicação de redes neuronais no planeamento de emergência em barragens de aterro

O controlo de segurança para preservação da integridade estrutural da barragens é, durante a fase de exploração normal, uma actividade que tem essencialmente como elemento fulcral as inspecções à estrutura e os dados resultantes das observações periódicas da obra, apoiando-se em modelos de comportamento da mesma. Neste sentido, a análise de situações de emergência requer, em regra, a atenção de um especialista em segurança de barragens, o qual poderá, perante os resultados da observação disponíveis e da aplicação de modelos do comportamento da estrutura, identificar o nível de alerta adequado à situação que se está a viver na barragem. Esta abordagem tradicional de controlo de segurança é um processo eficaz mas que apresenta a desvantagem de poder decorrer um período de tempo significativo entre a identificação de um processo anómalo e a definição do respectivo nível de gravidade. O uso de novas tecnologias de apoio à decisão e o planeamento de emergência podem contribuir para minorar os efeitos desta desvantagem. O presente trabalho consiste no desenvolvimento de um modelo de aferição do comportamento de uma barragem através da aplicação de redes neuronais do tipo Perceptrão Multicamadas aos resultados da observação de uma barragem de aterro, por forma a identificar anomalias de comportamento e a quantificar o correspondente nível de alerta. A tese divide-se essencialmente em duas partes. A primeira parte aborda os aspectos que se relacionam com as barragens de aterro, nomeadamente definindo as soluções estruturais mais correntes e identificando os principais tipos de deteriorações que podem surgir nestas estruturas. São, igualmente, abordadas as questões que se relacionam com o controlo de segurança e o planeamento de emergência em barragens de aterro. A segunda parte do trabalho versa sobre o modelo de rede neuronal desenvolvido em linguagem de programação java – o modelo ALBATROZ. Este modelo permite definir o nível de alerta em função do nível de água na albufeira, da pressão registada em quatro piezómetros localizados no corpo e na fundação da barragem e do caudal percolado através da barragem e respectiva fundação. Nesta parte, o trabalho recorre, aos resultados da observação da barragem de Valtorno/Mourão e usa os resultados de um modelo de elementos finitos (desenvolvido no Laboratório Nacional de Engenharia Civil, no âmbito do plano de observação da obra) por forma a simular o comportamento da barragem e fornecer dados para o treino da rede neuronal desenvolvida.O presente trabalho concluiu que o desenvolvimento de redes neuronais que relacionem o valor registado em algumas das grandezas monitorizadas pelo sistema de observação com o nível de alerta associado a uma situação anómala na barragem pode contribuir para a identificação rápida de situações de emergência e permitir agir atempadamente na sua resolução. Esta característica transforma a redes neuronais numa peça importante no planeamento de emergência em barragens e constitui, igualmente, um instrumento de apoio ao controlo de segurança das mesmas.

Viabilidade econômica e tecnológica para a reciclagem das embalagens cartonadas longa vida pós-consumo de Porto Alegre

O trabalho em questão tem como tema verificar a possibilidade do processo de reciclagem das embalagens longa vida pós-consumo geradas em Porto Alegre, baseando-se na infra-estrutura de gestão de resíduos existente na cidade e, em dados e informações de empresas de outras cidades que já começam a incorporar este tipo de resíduo como matériaprima em seus processos de reciclagem. A análise de alternativas, a fim de verificar a possibilidade da criação de recicladoras com o intuito de reaproveitamento dessas embalagens pós-consumo, é o objetivo do trabalho. A pesquisa constituiu-se num estudo exploratório junto a três recicladoras de papéis que, incorporaram os resíduos de embalagens longa vida como matéria-prima no processo de reciclagem do papel. A metodologia completa-se com a busca de informações e dados junto ao Departamento Municipal de Limpeza Urbana e Porto Alegre (DMLU), a fim de realizar uma caracterização de como funciona a gestão de resíduos da cidade. Averiguando as informações coletadas, a pesquisa levantou como resultado algumas deficiências nas recicladoras visitadas em termos de tecnologias para o reaproveitamento de embalagens multicamadas, inserindo-se aí as embalagens longa vida. Outra constatação que pode ser feita refere-se à falta de oferta de embalagens longa vida para fins de reaproveitamento ou reciclage m, problema este provocado pela falta de informações junto a população em relação à possibilidade de realizar o reaproveitamento deste tipo de embalagem. No Brasil, a maior causa da falta de oferta das embalagens longa vida para fins de reaproveitamento, é a inexistência de políticas de Coleta Seletiva na grande maioria dos municípios brasileiros.