Sensoriamento óptico quase-distribuído aplicado ao monitoramento de trocadores de calor de usinas hidrelétricas

This work aims to develop optical sensors for temperature monitoring in hydroelectric power plant heat exchangers. The proposed sensors are based on the Fiber Bragg Gratings technology. First of all, a prototype with three sensors inscribed in a same fiber was developed. This fiber was then fixed to a conventional Pt100 sensor rod and inserted in a thermowell. The ensemble was then calibrated in a workbench, presenting a maximum combined uncertainty of 2,06 °C. The sensor was installed in one of the heat exchangers of the Salto Osório’s hydroelectric power plant. This power plant is situated in the Iguaçu river, at the Paraná state. Despite the satisfactory results, the sensor was improved to a second version. In this, fifteen optical Bragg sensors were inscribed in a same fiber. The fixation with a conventional sensor was no longer necessary, because the first version results comproved the efficiency and response time in comparison to a conventional sensor. For this reason, it was decided to position the fiber inside a stainless steel rod, due to his low thermal expansion coefficient and high corrosion immunity. The utilization of fifteen fiber Bragg gratings aims to improve the sensor spatial resolution. Therefore, measurements every ten centimeters with respect to the heat exchanger’s height are possible. This provides the generation of a thermal map of the heat exchanger’s surface, which can be used for determination of possible points of obstruction in the hydraulic circuit of the heat exchanger. The heat exchanger’s obstruction in hydroelectric power plants usually occur by bio-fouling, and has direct influence in the generator’s cooling system efficiency. The obtained results have demonstrated the feasibility in application of the optical sensors technology in hydroelectric power plants.

Arquitetura para o desenvolvimento de unidades de medição fasorial sincronizada no monitoramento a nível de distribuição

This work presents a low cost architecture for development of synchronized phasor measurement units (PMU). The device is intended to be connected in the low voltage grid, which allows the monitoring of transmission and distribution networks. Developments of this project include a complete PMU, with instrumentation module for use in low voltage network, GPS module to provide the sync signal and time stamp for the measures, processing unit with the acquisition system, phasor estimation and formatting data according to the standard and finally, communication module for data transmission. For the development and evaluation of the performance of this PMU, it was developed a set of applications in LabVIEW environment with specific features that let analyze the behavior of the measures and identify the sources of error of the PMU, as well as to apply all the tests proposed by the standard. The first application, useful for the development of instrumentation, consists of a function generator integrated with an oscilloscope, which allows the generation and acquisition of signals synchronously, in addition to the handling of samples. The second and main, is the test platform, with capabality of generating all tests provided by the synchronized phasor measurement standard IEEE C37.118.1, allowing store data or make the analysis of the measurements in real time. Finally, a third application was developed to evaluate the results of the tests and generate calibration curves to adjust the PMU. The results include all the tests proposed by synchrophasors standard and an additional test that evaluates the impact of noise. Moreover, through two prototypes connected to the electrical installation of consumers in same distribution circuit, it was obtained monitoring records that allowed the identification of loads in consumer and power quality analysis, beyond the event detection at the distribution and transmission levels.

Monitoramento por microcontrolador do cultivo de spirulina em fotobiorreator raceway

A oportunidade de produção de biomassa microalgal tem despertado interesse pelos diversos destinos que a mesma pode ter, seja na produção de bioenergia, como fonte de alimento ou servindo como produto da biofixação de dióxido de carbono. Em geral, a produção em larga escala de cianobactérias e microalgas é feita com acompanhamento através de análises físicoquímicas offline. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi monitorar a concentração celular em fotobiorreator raceway para produção de biomassa microalgal usando técnicas de aquisição digital de dados e controle de processos, pela aquisição de dados inline de iluminância, concentração de biomassa, temperatura e pH. Para tal fim foi necessário construir sensor baseado em software capaz de determinar a concentração de biomassa microalgal a partir de medidas ópticas de intensidade de radiação monocromática espalhada e desenvolver modelo matemático para a produção da biomassa microalgal no microcontrolador, utilizando algoritmo de computação natural no ajuste do modelo. Foi projetado, construído e testado durante cultivos de Spirulina sp. LEB 18, em escala piloto outdoor, um sistema autônomo de registro de informações advindas do cultivo. Foi testado um sensor de concentração de biomassa baseado na medição da radiação passante. Em uma segunda etapa foi concebido, construído e testado um sensor óptico de concentração de biomassa de Spirulina sp. LEB 18 baseado na medição da intensidade da radiação que sofre espalhamento pela suspensão da cianobactéria, em experimento no laboratório, sob condições controladas de luminosidade, temperatura e fluxo de suspensão de biomassa. A partir das medidas de espalhamento da radiação luminosa, foi construído um sistema de inferência neurofuzzy, que serve como um sensor por software da concentração de biomassa em cultivo. Por fim, a partir das concentrações de biomassa de cultivo, ao longo do tempo, foi prospectado o uso da plataforma Arduino na modelagem empírica da cinética de crescimento, usando a Equação de Verhulst. As medidas realizadas no sensor óptico baseado na medida da intensidade da radiação monocromática passante através da suspensão, usado em condições outdoor, apresentaram baixa correlação entre a concentração de biomassa e a radiação, mesmo para concentrações abaixo de 0,6 g/L. Quando da investigação do espalhamento óptico pela suspensão do cultivo, para os ângulos de 45º e 90º a radiação monocromática em 530 nm apresentou um comportamento linear crescente com a concentração, apresentando coeficiente de determinação, nos dois casos, 0,95. Foi possível construir um sensor de concentração de biomassa baseado em software, usando as informações combinadas de intensidade de radiação espalhada nos ângulos de 45º e 135º com coeficiente de determinação de 0,99. É factível realizar simultaneamente a determinação inline de variáveis do processo de cultivo de Spirulina e a modelagem cinética empírica do crescimento do micro-organismo através da equação de Verhulst, em microcontrolador Arduino.

Monitoramento e identificação numérico e experimental de danos em vigas e pontes de aço e concreto utilizando transformadas de wavelet

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2015.

Monitoramento sazonal da atividade antioxidante das folhas de Erythroxylum suberosum A.St.-Hil. : correlação com o teor de hiperosídeo e isoquercitrina

Dissertação (mestrado em Ciências Farmacêuticas)—Universidade de Brasília, Faculdade de Ciências da Saúde, Pós-graduação em Ciências Farmacêuticas, 2015.

Desenvolvimento de indicadores enzimáticos inteligentes para monitoramento da qualidade de alimentos

A dificuldade em conhecer o histórico de temperatura de um alimento, desde sua produção até o consumo, torna difícil prever sua verdadeira vida-útil. O uso de indicadores de tempo e temperatura (ITT) pode ser uma alternativa inovadora empregada para garantir a validade de produtos de forma dinâmica. Assim, este trabalho visa desenvolver novos indicadores enzimáticos de tempo e temperatura para monitorar a qualidade de alimentos perecíveis durante o seu processamento e armazenamento, baseados na reação de complexação entre o amido e o iodo (azul), e na posterior atuação de uma enzima amilase sobre esse complexo, para causar uma redução da intensidade da cor azul a uma taxa dependente do tempo e da temperatura de armazenagem. Os sistemas inteligentes propostos possuem versatilidade de atuação em função do tipo e quantidade de amilase empregada. Desta forma, foi utilizada uma amilase termoestável para a formulação de um indicador inteligente de processamento, utilizado para o controle de tratamentos térmicos industriais (pasteurização);e uma amilase termosensível na formulação de um indicador de armazenamento, empregada para o controle das condições de temperatura durante a cadeia de frio de produtos perecíveis. Na elaboração dos ITT de processamento foram realizadas simulações em laboratório e testes em planta fabril, os quais avaliaram diferentes concentrações de amilase termoestável nos protótipos de ITT quando submetidos as condições de tempo e temperatura de pasteurização. Os resultados evidenciaram que a resposta de cor dos indicadores foi visualmente interpretada, como adaptável à medição usando equipamentos, apresentando boa reprodutibilidade em todas as condições estudadas. O ITT contendo 6,5 % de amilase termoestável (penzima/pamido) foi aquele cujo resultado melhor se adequou à utilização na validação de cozimento de presunto. Nesta condição, o protótipo anexado à embalagem primária do produto indicou o processo de pasteurização de forma fácil, precisa e não destrutiva. Já durante o desenvolvimento do ITT de armazenamento foram realizadas simulações em laboratório, testes em planta fabril e ponto de venda, os quais avaliaram o uso de diferentes concentrações de amilase termosensível nos protótipos de ITT quando submetidos a diversas condições de cadeia de frio. Os resultados evidenciaram que devido à possibilidade de definir a vida-útil destes protótipos variando as concentrações de enzima termosensível, os indicadores podem ser facilmente adaptados para controlar as condições de temperatura durante a cadeia de diversos alimentos perecíveis. O protótipo contendo 60 % de amilase termosensível (penzima/pamido) foi aquele cujo resultado melhor se adequou à utilização no controle da cadeia avícola. Assim, o ITT indicou visualmente o histórico de tempo e temperatura de produtos à base de frango de forma fácil e precisa. Os resultados obtidos na avaliação das percepções dos consumidores frente ao emprego de indicadores inteligentes em embalagens alimentícias mostraram que o uso de ITT é uma inovação receptiva, com consequente aceitação e intenção de compra elevada pela população brasileira. Assim, com este trabalho espera-se contribuir efetivamente para que o conceito de embalagens inteligentes possa ser aceito comercialmente e que sejam estabelecidas no Brasil normas que regulamentem seu uso, conferindo benefícios à conservação de grande variedade de alimentos.

On the rotation of co-orbital bodies in eccentric orbits

We investigate the resonant rotation of co-orbital bodies in eccentric and planar orbits. We develop a simple analytical model to study the impact of the eccentricity and orbital perturbations on the spin dynamics. This model is relevant in the entire domain of horseshoe and tadpole orbit, for moderate eccentricities. We show that there are three different families of spin-orbit resonances, one depending on the eccentricity, one depending on the orbital libration frequency, and another depending on the pericenter's dynamics. We can estimate the width and the location of the different resonant islands in the phase space, predicting which are the more likely to capture the spin of the rotating body. In some regions of the phase space the resonant islands may overlap, giving rise to chaotic rotation.

Super-orbital variability of LS I+61 degrees 303 at TeV energies

Context. The gamma-ray binary LS I +61º303 is a well-established source from centimeter radio up to very high energy (VHE; E > 100 GeV). The broadband emission shows a periodicity of ∼26.5 days, coincident with the orbital period. A longer (super-orbital) period of 1667 ± 8 days was proposed from radio variability and confirmed using optical and high-energy (HE; E ¿ 100 MeV) gamma-ray observations. In this paper, we report on a four-year campaign performed by MAGIC together with archival data concentrating on a search for a long-timescale signature in the VHE emission from LS I +61º303. Aims. We focus on the search for super-orbital modulation of the VHE emission, similar to that observed at other energies, and on the search for correlations between TeV emission and an optical determination of the extension of the circumstellar disk. Methods. A four-year campaign has been carried out using the MAGIC telescopes. The source was observed during the orbital phases when the periodic VHE outbursts have occurred (φ = 0.55 – 0.75, one orbit = 26.496 days). Additionally, we included archival MAGIC observations and data published by the VERITAS collaboration in these studies. For the correlation studies, LS I +61◦303 has also been observed during the orbital phases where sporadic VHE emission had been detected in the past (φ = 0.75 – 1.0). These MAGIC observations were simultaneous with optical spectroscopy from the LIVERPOOL telescope. Results. The TeV flux of the periodical outburst in orbital phases φ = 0.5 – 0.75 was found to show yearly variability consistent with the long-term modulation of ∼4.5 years found in the radio band. This modulation of the TeV flux can be well described by a sine function with a best-fit period of 1610±58 days. The complete data, including archival observations, span two super-orbital periods. There is no evidence for a correlation between the TeV emission and the mass-loss rate of the Be star, but this may be affected by the strong, short-timescale (as short as intra-day) variation displayed by the Hα fluxes.

Complete spin and orbital evolution of close-in bodies using a Maxwell viscoelastic rheology

In this paper, we present a formalism designed to model tidal interaction with a viscoelastic body made of Maxwell material. Our approach remains regular for any spin rate and orientation, and for any orbital configuration including high eccentricities and close encounters. The method is to integrate simultaneously the rotation and the position of the planet as well as its deformation. We provide the equations of motion both in the body frame and in the inertial frame. With this study, we generalize preexisting models to the spatial case and to arbitrary multipole orders using a formalism taken from quantum theory. We also provide the vectorial expression of the secular tidal torque expanded in Fourier series. Applying this model to close-in exoplanets, we observe that if the relaxation time is longer than the revolution period, the phase space of the system is characterized by the presence of several spin-orbit resonances, even in the circular case. As the system evolves, the planet spin can visit different spin-orbit configurations. The obliquity is decreasing along most of these resonances, but we observe a case where the planet tilt is instead growing. These conclusions derived from the secular torque are successfully tested with numerical integrations of the instantaneous equations of motion on HD 80606 b. Our formalism is also well adapted to close-in super-Earths in multiplanet systems which are known to have non-zero mutual inclinations.

Desenvolvimento de sistema automatizado para o monitoramento da degradação de resíduos de brometo de etídio

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Química, Programa de Pós-Graduação em Química, 2015.

Atividade colinesterásica no monitoramento ambiental: importância da determinação de parâmetros cinéticos em peixes estuarinos

Neste trabalho foram analisados os parâmetros cinéticos e a atividade colinesterásica de duas espécies de peixes estuarinos: a corvina Micropogonias furnieri (Teleostei, Scianidae) e o bagre Cathorops spixii (Teleostei, Ariidae), buscando avaliar o uso destas espécies como bioindicadores da presença de compostos anticolinesterásicos no meio aquático. Os exemplares de corvina e bagre, respectivamente, foram coletados nos estados do RS (Lagoa dos Patos) e PR (Baía de Paranaguá) no inverno (corvina) e verão (corvina e bagre) em dois pontos de coleta: um local controle e outro poluído. Os peixes foram anestesiados (bezocaína, 200 ppm) e os cérebros dissecados, homogeneizados e centrifugados. Foram estimados os parâmetros cinéticos (Vmax e Kmap), utilizando iodeto de acetiltiocolina como substrato, nas seguintes concentrações: 0,025; 0,05; 0,2; 0,8; 1,6; 3,2 e 9 mM. Nos estudos de inibição enzimática foi utilizado o carbamato eserina em concentrações de 0,3 a 10 mM e de 1x10-4 a 1 µM, a fim de determinar os parâmetros cinéticos de inibição e a concentração de eserina que inibia 50% da atividade colinesterásica (CI50), respectivamente. Os resultados mostraram pouca variação nos valores de Kmap nas duas espécies, porém diferenças significativas nos valores de CI50 foram observadas, indicando que a ChE do cérebro da corvina M. furnieri é resistente à inibição por eserina. Nos estudos de cinética de inibição da ChE do cérebro do bagre C. spixii, foram encontradas diferenças entre alguns parâmetros, quando foram comparados os peixes coletados no local controle com aqueles coletados no local poluído. Houve uma maior atividade colinesterásica de bagres coletados no local poluído (p<0,05), sendo que o mesmo resultado foi observado em exemplares de corvinas M. furnieri coletados durante o inverno no local poluído. Os resultados obtidos in vitro demonstram que a ChE de M. furnieri possui pouca sensibilidade à eserina. 5 Porém, o fato de ter sido registrada inibição colinesterásica nos organismos coletados durante o verão região poluída sugere a possibilidade de alterações significativas na capacidade de bio-oxidação de pesticidas nesta espécie, ou a possibilidade de inibição por outros contaminantes que também afetam a atividade colinesterásica, como por exemplo, metais. No caso de C. spixii, a determinação dos parâmetros cinéticos e de atividade colinesterásica sugere que pode estar ocorrendo alterações bioquímicas nos peixes previamente expostos a contaminantes no ambiente, provavelmente devido a respostas adaptativas ao ambiente impactado. Desta forma, o presente estudo indica a importância de estudos cinéticos prévios, quando se utiliza ou pretende utilizar, a atividade colinesterásica como bioindicador da presença de compostos anticolinesterásicos no ambiente em espécies aquáticas. 

Análise do monitoramento de descargas atmosféricas na área de concessão da companhia força e luz do oeste em Guarapuava, Estado do Paraná

Aiming to analyze the monitoring of the atmospheric discharges incidence, the concession area of Companhia Forca e Luz do Oeste (CFLO) - Western Power and Light Company, located in the district of Guarapuava, state of Parana was chosen for a study developed in 2003, from January to December. After the air masses dynamics description, it was possible to identify the occurrence of atmospheric discharges and to compare them to the energy interruptions. To that end, atmospheric discharges density maps were created within the CFLO concession area for a later analysis of their influence in the electric energy supply. The monitoring of the atmospheric discharges and the comparison between this phenomenon and the occurrence of interruptions in the electric energy supply enabled this study. Results showed that such events are directly related, and that the rural area of the region under study underwent a major interference.

Sistema colaborativo para monitoramento remoto de equipamentos biomédicos para a videolaparoscopia através do framework web-engineering e o padrão MVC sistema vera-3C

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2015.

Expansão do girassol no Brasil: monitoramento de tendências.

2009