Study and implementation of control strategies for polymerization processes assisted by atmospheric pressure plasma jets

In recent years, polymerization processes assisted by atmospheric pressure plasma jets (APPJs) have received increasing attention in numerous industrially relevant sectors since they allow to coat complex 3D substrates without requiring expensive vacuum systems. Therefore, advancing the comprehension of these processes has become a high priority topic of research. This PhD dissertation is focused on the study and the implementation of control strategies for a polymerization process assisted by an atmospheric pressure single electrode plasma jet. In the first section, a study of the validity of the Yasuda parameter (W/FM) as controlling parameter in the polymerization process assisted by the plasma jet and an aerosolized fluorinated silane precursor is proposed. The surface characterization of coatings deposited under different W/FM values reveals the presence of two very well-known deposition domains, thus suggesting the validity of W/FM as controlling parameter. In addition, the key role of the Yasuda parameter in the process is further demonstrated since coatings deposited under the same W/FM exhibit similar properties, regardless of how W/FM is obtained. In the second section, the development of a methodology for measuring the energy of reactions in the polymerization process assisted by the plasma jet and vaporized hexamethyldisiloxane is presented. The values of energy per precursor molecule are calculated through the identification and resolution of a proper equivalent electrical circuit. To validate the methodology, these energy values are correlated to the bond energies in the precursor molecule and to the properties of deposited thin films. It is shown that the precursor fragmentation in the discharge and the coating characteristics can be successfully explained according to the obtained values of energy per molecule. Through a detailed discussion of the limits and the potentialities of both the control strategies, this dissertation provides useful insights into the control of polymerization processes assisted by APPJs.

Novel methods of state estimation and parameter identification for high-performance motorcycles

This research activity aims at providing a reliable estimation of particular state variables or parameters concerning the dynamics and performance optimization of a MotoGP-class motorcycle, integrating the classical model-based approach with new methodologies involving artificial intelligence. The first topic of the research focuses on the estimation of the thermal behavior of the MotoGP carbon braking system. Numerical tools are developed to assess the instantaneous surface temperature distribution in the motorcycle's front brake discs. Within this application other important brake parameters are identified using Kalman filters, such as the disc convection coefficient and the power distribution in the disc-pads contact region. Subsequently, a physical model of the brake is built to estimate the instantaneous braking torque. However, the results obtained with this approach are highly limited by the knowledge of the friction coefficient (μ) between the disc rotor and the pads. Since the value of μ is a highly nonlinear function of many variables (namely temperature, pressure and angular velocity of the disc), an analytical model for the friction coefficient estimation appears impractical to establish. To overcome this challenge, an innovative hybrid solution is implemented, combining the benefit of artificial intelligence (AI) with classical model-based approach. Indeed, the disc temperature estimated through the thermal model previously implemented is processed by a machine learning algorithm that outputs the actual value of the friction coefficient thus improving the braking torque computation performed by the physical model of the brake. Finally, the last topic of this research activity regards the development of an AI algorithm to estimate the current sideslip angle of the motorcycle's front tire. While a single-track motorcycle kinematic model and IMU accelerometer signals theoretically enable sideslip calculation, the presence of accelerometer noise leads to a significant drift over time. To address this issue, a long short-term memory (LSTM) network is implemented.

Life cycle assessment (lca) of six separation methods of polyethylene and aluminum in tetra pak

In food and beverage industry, packaging plays a crucial role in protecting food and beverages and maintaining their organoleptic properties. Their disposal, unfortunately, is still difficult, mainly because there is a lack of economically viable systems for separating composite and multilayer materials. It is therefore necessary not only to increase research in this area, but also to set up pilot plants and implement these technologies on an industrial scale. LCA (Life Cycle Assessment) can fulfil these purposes. It allows an assessment of the potential environmental impacts associated with a product, service or process. The objective of this thesis work is to analyze the environmental performance of six separation methods, designed for separating the polymeric from the aluminum fraction in multilayered packaging. The first four methods utilize the chemical dissolution technique using Biodiesel, Cyclohexane, 2-Methyltetrahydrofuran (2-MeTHF) and Cyclopentyl-methyl-ether (CPME) as solvents. The last two applied the mechanical delamination technique with surfactant-activated water, using Ammonium laurate and Triethanolamine laurate as surfactants, respectively. For all six methods, the LCA methodology was applied and the corresponding models were built with the GaBi software version 10.6.2.9, specifically for LCA analyses. Unfortunately, due to a lack of data, it was not possible to obtain the results of the dissolution methods with the solvents 2-MeTHF and CPME; for the other methods, however, the individual environmental performances were calculated. Results revealed that the methods with the best environmental performance are method 2, for dissolution methods, and method 5, for delamination methods. This result is confirmed both by the analysis of normalized and weighted results and by the analysis of 'original' results. An hotspots analysis was also conducted.

Presença de mosquitos (Diptera: Culicidae) em piscinões na zona leste de São Paulo

INTRODUÇÃO: Alterações no ambiente vêm contribuindo com mudanças climáticas, como o aumento do volume de chuvas, que acarreta as inundações. Medidas estão sendo tomadas no enfrentamento das inundações, como a implantação dos reservatórios de contenção de cheias (piscinões). Neste trabalho, foi avaliada a fauna de culicídeos, de importância epidemiológica, nos piscinões Caguaçu e Inhumas. MÉTODOS: Foram realizadas coletas mensais nos piscinões Caguaçu e Inhumas, situados na região leste de São Paulo, de março de 2006 a fevereiro de 2007, empregando-se os métodos de concha entomológica e aspirador. Para análise dos dados, foram realizadas análises estatísticas descritivas e a regressão linear simples. RESULTADOS: Foram coletados 8.917 culicídeos, destacando-se Culex (Culex) quinquefasciatus, que representou 98,9% dos espécimes no Inhumas e 95,2% no Caguaçu. No Caguaçu, a maior frequência de imaturos foi observada no vertedouro (61%) e no Inhumas na canaleta (42,6%). A precipitação prediz 87% da abundância numérica de larvas de terceiro e de quarto estágio no Caguaçu e 60% do número de pupas coletadas. No Inhumas, a precipitação explicou 36% da abundância numérica de larvas e 18% do número de pupas. CONCLUSÕES: Culex quinquefasciatus, vetor de agentes da filariose, arboviroses e fator de incômodo à população, foi a espécie mais frequente nos dois ambientes. Medidas de controle da espécie nos piscinões estudados se fazem necessárias tendo em vista seu potencial epidemiológico.

A multi-agent based approach for intelligent smart grid management

The spread and globalization of distributed generation (DG) in recent years has should highly influence the changes that occur in Electricity Markets (EMs). DG has brought a large number of new players to take action in the EMs, therefore increasing the complexity of these markets. Simulation based on multi-agent systems appears as a good way of analyzing players’ behavior and interactions, especially in a coalition perspective, and the effects these players have on the markets. MASCEM – Multi-Agent System for Competitive Electricity Markets was created to permit the study of the market operation with several different players and market mechanisms. MASGriP – Multi-Agent Smart Grid Platform is being developed to facilitate the simulation of micro grid (MG) and smart grid (SG) concepts with multiple different scenarios. This paper presents an intelligent management method for MG and SG. The simulation of different methods of control provides an advantage in comparing different possible approaches to respond to market events. Players utilize electric vehicles’ batteries and participate in Demand Response (DR) contracts, taking advantage on the best opportunities brought by the use of all resources, to improve their actions in response to MG and/or SG requests.

Aplicação de dispositivos analógicos reconfiguráveis

Mestrado em Engenharia Electrotécnica e de Computadores

Estudo comparativo entre métodos de contrôle quantitativo da produção leiteira

This paper deals with the estimation of milk production by means of weekly, biweekly, bimonthly observations and also by method known as 6-5-8, where one observation is taken at the 6th week of lactation, another at 5th month and a third one at the 8th month. The data studied were obtained from 72 lactations of the Holstein Friesian breed of the "Escola Superior de Agricultura "Luiz de Queiroz" (Piracicaba), S. Paulo, Brazil), being 6 calvings on each month of year and also 12 first calvings, 12 second calvings, and so on, up to the sixth. The authors criticize the use of "maximum error" to be found in papers dealing with this subject, and also the use of mean deviation. The former is completely supersed and unadvisable and latter, although equivalent, to a certain extent, to the usual standard deviation, has only 87,6% of its efficiency, according to KENDALL (9, pp. 130-131, 10, pp. 6-7). The data obtained were compared with the actual production, obtained by daily control and the deviations observed were studied. Their means and standard deviations are given on the table IV. Inspite of BOX's recent results (11) showing that with equal numbers in all classes a certain inequality of varinces is not important, the autors separated the methods, before carrying out the analysis of variance, thus avoiding to put together methods with too different standard deviations. We compared the three first methods, to begin with (Table VI). Then we carried out the analysis with the four first methods. (Table VII). Finally we compared the two last methods. (Table VIII). These analysis of variance compare the arithmetic means of the deviations by the methods studied, and this is equivalent to compare their biases. So we conclude tht season of calving and order of calving do not effect the biases, and the methods themselves do not differ from this view point, with the exception of method 6-5-8. Another method of attack, maybe preferrable, would be to compare the estimates of the biases with their expected mean under the null hypothesis (zero) by the t-test. We have: 1) Weekley control: t = x - 0/c(x) = 8,59 - 0/ = 1,56 2) Biweekly control: t = 11,20 - 0/6,21= 1,80 3) Monthly control: t = 7,17 - 0/9,48 = 0,76 4) Bimonthly control: t = - 4,66 - 0/17,56 = -0,26 5) Method 6-5-8 t = 144,89 - 0/22,41 = 6,46*** We denote above by three asterisks, significance the 0,1% level of probability. In this way we should conclude that the weekly, biweekly, monthly and bimonthly methods of control may be assumed to be unbiased. The 6-5-8 method is proved to be positively biased, and here the bias equals 5,9% of the mean milk production. The precision of the methods studied may be judged by their standard deviations, or by intervals covering, with a certain probability (95% for example), the deviation x corresponding to an estimate obtained by cne of the methods studied. Since the difference x - x, where x is the mean of the 72 deviations obtained for each method, has a t distribution with mean zero and estimate of standard deviation. s(x - x) = √1+ 1/72 . s = 1.007. s , and the limit of t for the 5% probability, level with 71 degrees of freedom is 1.99, then the interval to be considered is given by x ± 1.99 x 1.007 s = x ± 2.00. s The intervals thus calculated are given on the table IX.

Efeito de genótipos de sorgo sobre o predador Chrysoperla externa (Hagen) (Neuroptera: Chrysopidae) alimentado com Schizaphis graminum (Rondani) (Hemiptera: Aphididae)

O trabalho objetivou avaliar o efeito indireto da resistência de genótipos de sorgo sobre o predador Chrysoperla externa (Hagen) usando o pulgão Schizaphis graminum (Rondani) como presa. Os genótipos usados no estudo foram: GR 11111 e TX 430 x GR 111 (resistentes), GB 3B (moderadamente resistente) e BR 007B (suscetível). Larvas recém-eclodidas foram confinadas individualmente em recipientes de vidro e alimentadas com S. graminum, criados separadamente em cada um dos quatro genótipos. Após a emergência, os adultos obtidos de cada tratamento foram sexados e agrupados aos casais, colocados em gaiolas contendo dieta à base de levedo de cerveja e mel. Os insetos foram observados diariamente da fase jovem até o período de 60 dias após a emergência do adulto. Genótipos com maior grau de resistência proporcionaram maior consumo de pulgões pelo predador, porém menor peso a este. Quando os pulgões foram criados no genótipo resistente GR 11111, o peso das larvas, sobrevivência da pré-pupa e longevidade da fêmea do predador foram inferiores. As associações positivas observadas entre o predador, C. externa, e o genótipo resistente, TX 430 x GR 111, e entre o predador e o genótipo moderadamente resistente GB 3B, evidenciaram a possibilidade de integração entre os dois métodos de controle: resistência de plantas e controle biológico.

Controle de mosca-branca com extratos vegetais, em tomateiro cultivado em casa-de-vegetação

Visando buscar métodos alternativos no controle da mosca-branca Bemisia tabaci (Gennadius) biótipo B em tomateiro, foram realizados testes de atratividade e preferência para oviposição em casa-de-vegetação, utilizando-se quatorze extratos aquosos a 3% (peso/volume). Os extratos foram preparados com partes de Azadirachta indica, Trichilia pallida,Chenopodium ambrosioides,Piper nigrum,Melia azedarach,Ruta graveolens,Ricinus communis,Mentha pulegium,Tagetes erecta,Eucalyptus citriodora,Cymbopogon nardus e Coriandrum sativum. Numa segunda etapa, os extratos mais eficientes em casa-de-vegetação foram observados em laboratório, a fim de avaliar o possível efeito sistêmico dos mesmos sobre ninfas da mosca-branca. Constatou-se que as plantas de tomateiro pulverizadas com extratos à base de folhas de M. pulegium e folhas e sementes de A. indica foram menos atrativas aos adultos do inseto. Plantas pulverizadas com extratos de folhas de A. indica e folhas + ramos de R. communis mostraram efeitos deterrentes à oviposição do inseto, reduzindo o número de ovos; em contrapartida, o extrato à base de folhas de C. nardus estimulou a oviposição da mosca-branca sobre as plantas. O uso dos extratos por via sistêmica não afetou o período de desenvolvimento (ovo-adulto) da mosca-branca; entretanto, a presença de extratos de sementes e folhas de A. indica e de folhas de M. pulegium provocou aumento significativo na mortalidade de ninfas de B. tabaci biótipo B.

Efeito da solarização e do brometo de metila sobre a comunidade de fungos do solo

A microbiota do solo é de grande importância no desenvolvimento de culturas. Os métodos de controle, químico (brometo de metila) e físico (solarização), alteram essa microbiota. O presente trabalho objetivou estudar o comportamento da comunidade de fungos em solo solarizado e fumigado (brometo de metila). O delineamento experimental foi de blocos ao acaso, com três tratamentos (solarização, brometo de metila e testemunha) e sete repetições. A comunidade de fungos do solo foi avaliada de forma quantitativa e qualitativa, em três momentos (antes, durante e após a solarização) com amostras coletadas de três profundidades (0-5; 10-15 e 20-25 cm). Durante a solarização ocorreu uma redução na comunidade de fungos do solo, em termos quantitativos, em todas as camadas amostradas. No entanto, essa diminuição foi mais significativa na camada superficial (0-5cm). em termos qualitativos, a solarização reduziu também o número de diferentes espécies de fungos do solo, mas na camada de 20-25 cm, essa diminuição foi a zero aos 56 dias de avaliação. A recolonização da microbiota do solo, em termos quantitativos, foi maior no tratamento com brometo de metila do que nos demais. Entretanto, esse aumento não foi o mesmo em termos qualitativos. Nos tratamentos solarizado e testemunha, o aumento na comunidade de fungos do solo foi acompanhado pela diversificação de espécies fúngicas.

Avaliações qualitativas e quantitativas de plantas daninhas na cultura da soja submetida aos sistemas de plantio direto e convencional

Com o objetivo de avaliar os efeitos do método de preparo do solo e do controle de plantas daninhas em resteva de aveia preta (Avena strigosa), na cultura da soja (Glycine max cv. 'IAC 14'), foi conduzido um experimento de campo na Fazenda Experimental Lageado - UNESP Botucatu - SP, em 1993/94. Os tratamentos de manejo do solo foram Plantio Direto e Plantio Convencional (preparado com uma aração e três gradagens). As formas de controle de plantas daninhas estudadas corresponderam a uma testemunha sem controle do mato; controle com uso exclusivo de herbicidas aplicados em préemergência (0,28 kg/ha de metribuzim + 1,29 kg/ha de orizalin); controle com uso exclusivo de herbicidas aplicados em pósemergência (0,25 kg/ha de fluazifop-p-butil + 0,25 kg/ha de fomesafen); controle com o uso conjunto dos tratamentos em pré e pós-emergência mencionados. Tanto no plantio direto quanto no convencional, utilizou-se glyphosate para a eliminação da aveia preta e das plantas daninhas antes da implantação da cultura. O delineamento experimental adotado foi de blocos ao acaso em parcelas subdivididas, com quatro repetições. Os tipos de manejo do solo foram aplicados às parcelas e os métodos de controle das plantas daninhas às sub-parcelas. Deve ser ressaltado que durante a fase inicial do ensaio, as chuvas foram escassas, limitando tanto o crescimento da cultura quanto a atuação dos herbicidas de pré-emergência e pósemergência. As avaliações baseadas na contagem do número de plantas/m2, realizadas aos 14, 28 e 35 dias após a emergência da cultura da soja, indicaram diferenças entre os métodos de preparo do solo e os métodos de controle. Entre as espécies daninhas mais freqüentes, Brachiaria plantaginea e Amaranthus viridis foram as predominantes no sistema de plantio convencional; estas espécies apresentaram pequena importância no plantio direto, no qual predominou Euphorbia heterophylla. No plantio convencional, os herbicidas de pré-emergência proporcionaram melhor controle de A. viridis do que de B. plantaginea; o controle com herbicidas pós-emergentes foi insatisfatório para ambas espécies. No plantio direto, o controle de E. heterophylla foi insatisfatório em todos os sistemas de controle testados. O plantio direto apresentou sempre menor número total de plantas daninhas, sobretudo de gramineas. A germinação de plantas daninhas limitou-se ao período de até 15 dias após a emergência da cultura, nos dois sistemas de cultivo.

Impacto de herbicidas em isolados de Trichoderma spp.

O uso de microrganismos é uma alternativa para o controle de doenças em plantas. Todavia, é prudente verificar a interação desse com os demais métodos de controle empregados em determinada cultura. Dessa forma, objetivou-se avaliar a fungitoxicidade dos herbicidas sobre o crescimento e desenvolvimento dos isolados de Trichoderma spp. Utilizou-se o delineamento inteiramente casualizado, em esquema fatorial 6 x 6 x 4, com quatro repetições. O fator A correspondeu aos herbicidas pendimethalin, clomazone, carfentrazone-ethyl, oxadiazon, thiobencarb + propanil e byspiribac-sodium; o fator B, às doses dos herbicidas - 0, 25, 50, 75, 100 e 200% da dose recomendada; e o fator C, aos isolados de Trichoderma spp. AJAM 18, CE 66, TRI 01 e TRI 02. O ensaio foi realizado em condições in vitro; avaliaram-se o crescimento micelial radial (CMR) e a esporulação dos isolados após aplicação dos herbicidas. Observaram-se diferenças de sensibilidade dos isolados para o mesmo produto testado. O oxadiazon reduziu o CMR dos isolados AJAM 18 e TRI 01 em 66 e 35%, respectivamente. No entanto, reduziu apenas 16% do CMR do isolado TRI 02 e não alterou o CMR do isolado CE 66 mesmo em 200% da dose recomendada. Verificaram-se diferentes efeitos dos produtos em cada isolado. A mistura comercial de thiobencarb+propanil foi altamente tóxica aos isolados de Trichoderma spp., com reduções em torno de 85% no CMR e no número de esporos. Por outro lado, o byspiribac-sodium pouco afetou os isolados, apresentando reduções inferiores a 10% no CMR e na esporulação. O carfentrazone-ethyl e byspiribac-sodium demonstraram ser compatíveis com os isolados de Trichoderma spp. estudados.

Avaliação in vitro de diferentes métodos de análises de fungitoxicidade de óleos essenciais

Environmental problems caused by synthetic fungicides have increased the search for alternative methods of control of plant diseases. The objective was to evaluate the effect of essential oil of citronella grass, on the fungus Rhizoctonia solani, in different methods of in vitro fungitoxicity. We used a randomized design in a factorial design with four replications, where the factors were composed of four methods for assessing the in vitro fungitoxicity of the essential oil of citronella grass (essential oil diluted in Tween 80 (0.5%) and embedded in the culture medium PDA (potato dextrose agar) still melting, essential oil diluted in Tween 80 (0.5%) and distributed on the surface of the PDA; oil essential diluted in Tween 80 (0.5%) and distributed on filter paper attached to the inner surface of the lid of the Petri dish, pure essential oil and distributed on the surface of the culture medium, and control) and five evaluation periods (2, 4, 6, 8 and 10 days of incubation). Was used 0.25μL mL-1 of citronella oil in all treatments. Of the treatments evaluated the use of pure oil distributed on the surface of the culture medium was more effective in reducing the mycelial diameter in all evaluations. In this method the rate of mycelial growth was 9,02 mm day-1, reaching in last evaluation 79,77 mm.

Controle de mofo-cinzento (amphobotrys ricini) da mamoneira (ricinus communis l.) por métodos químico, biológico e com óleos essenciais

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Controle rápido da eficiência e segurança do processo de pasteurização do leite (HTST - High Temperature Short Time)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)