Modelação da interacção entre um plasma de arco de alta pressão e cátodos refractários

Nesta dissertação apresento um estudo detalhado de vários aspectos da interacção entre um plasma de arco de alta pressão e cátodos refractários. Um modelo da camada de plasma junto ao cátodo num plasma sujeito a uma pressão da ordem de uma ou várias atmosferas é reconsiderado com base em recentes resultados teóricos. A física da camada de plasma junto ao cátodo é analisada para valores da queda de tensão na camada de plasma junto ao cátodo até 50V, de acordo com recentes resultados experimentais que mostram que a queda de tensão na camada de plasma junto ao cátodo numa descarga de arco de alta pressão pode atingir valores tão elevados. São identificados os mecanismos que originam a não monotonia da dependência da densidade de fluxo de energia (proveniente do plasma para a superfície do cátodo) em relação à temperatura da superfície do cátodo, para um valor fixo da queda de tensão junto ao cátodo. Uma descrição fechada da interacção plasma-cátodo é obtida por meio da resolução numérica do problema não linear com condições de fronteira para a distribuição da temperatura no interior do corpo do cátodo. São apresentados resultados da modelação numérica da descarga difusa nas condições de funcionamento de uma lâmpada de descarga experimental, sendo bom o acordo entre os resultados numéricos e os dados experimentais. Manchas solitárias num cátodo plano infinito e modos difuso e mancha axialmente simétricos em cátodos finitos de descargas de arco de alta pressão são estudados num grande intervalo de corrente. São analisados aspectos gerais e apresentados resultados numéricos referentes a cátodos de tungsténio planos e de forma cilíndrica a operar num plasma de argon à pressão atmosférica para correntes de arco até 100 kA. Émostrado, em particular, que a temperatura da superfície do cátodo no interior de uma mancha solitária varia relativamente pouco, podendo ser estimada com uma precisão de cerca de 200 − 300K sem ser necesário resolver a equação da condução térmica no corpo do cátodo. O comportamento assimptótico das soluções para um cátodo finito no caso limite de altas correntes é encontrado e confirmado pelos resultados numéricos. É confirmado um padrão geral das características tensão-corrente de vários modos de transferência de corrente em cátodos finitos sugerido previamente com base numa análise de bifurcações. É estudada a transição de modos mancha num cátodo finito no limite de cátodos de grandes dimensões para o modo mancha solitária num cátodo plano infinito. É estabelecido que o modo mancha solitária representa uma forma limite do modo mancha de alta tensão num cátodo finito. É considerada a questão da distinção entre modo difuso e modo mancha num cátodo finito. É desenvolvida uma abordagem para o cálculo de pontos de bifurcação nos quais soluções mancha tridimensionais bifurcam-se a partir de soluções que descrevem o modo difuso e modos mancha axialmente simétricos. Em particular, é calculado o primeiro ponto de bifurcação posicionado na solução que descreve o modo difuso e, por conseguinte, o seu limite de estabilidade, isto é, a corrente abaixo da qual o modo difuso torna-se instável. São apresentados os resultados da modelação numérica efectuada para o caso de um cátodo de tungsténio de forma cilíndrica a operar num plasma de alta pressão. É estudado o efeito produzido no limite de estabilidade pelas variações dos parâmetros de controle (dimensões do cátodo, função de trabalho do material do cátodo, tipo e pressão do gás que produz o plasma). Foi encontrado que o comportamento do limite de estabilidade sujeito a estas variações está em conformidade com as tendências observadas experimentalmente. Foi encontrado que o limite de estabilidade é muito mais sensível às variações dos parâmetros de controle do que as características tensão-corrente do modo difuso, sendo o efeito mais forte produzido pelas variações das dimensões do cátodo e da função de trabalho do material do cátodo. Este resultado está em conformidade com o facto experimental de que a transição difuso-mancha é de difícil reprodução.

Contributo para a caracterização geológica e geotécnica dos diferentes complexos vulcânicos da Ilha da Madeira

Este trabalho permite oferecer uma contribuição para a caracterização geológica-geotécnica dos três complexos vulcânicos da ilha da Madeira, através de sete amostras de material geológico, pertencentes a quatro das sete unidades vulcano-estratigráficas presentes na ilha. São estudados materiais da Unidade do Porto da Cruz (CVI 1), da Unidade da Encumeada (CVM 1), da Unidade dos Lombos (CVS 1) e da Unidade do Funchal (CVS 2), correspondendo a rochas vulcânicas muito alteradas, solos sedimentares, tufos, basaltos e mugearitos, respectivamente. No âmbito da caracterização geológica, é efectuada uma classificação litológica do material amostrado. Também é realizado um estudo das descontinuidades dos maciços onde se efectuaram as amostragens, em função dos parâmetros atitude, espaçamento, abertura, rugosidade, preenchimento, extensão e n.º de famílias de descontinuidades. No âmbito da caracterização geotécnica, é realizada uma campanha de ensaios laboratoriais aos materiais rochosos e terrosos, de forma a determinar uma série de parâmetros geotécnicos. Os ensaios realizados para as amostras de solo são: análise granulométrica; determinação do teor em água; determinação do teor em cinzas e matéria orgânica; determinação da densidade das partículas; determinação do equivalente de areia; e determinação dos limites de consistência (limites de Atterberg). Para as amostras de rochas, são efectuados ensaios para a determinação dos seguintes parâmetros: absorção de água à pressão atmosférica; massa volúmica aparente seca; resistência à compressão uniaxial; módulo de deformabilidade; e resistência à compressão deduzida através da dureza de ressalto de Schmidt. Após a caracterização geológica-geotécnica dos materiais amostrados, é efectuada uma análise de resultados, bem como uma comparação com resultados de outras referências bibliográficas. Este trabalho é um contributo para um banco de dados geológicos e geotécnicos sobre os complexos vulcânicos da ilha da Madeira, deixando em aberto a continuidade de estudos nesta temática.

Sistema de transmissão de dados de uma aplicação remota

O principal objetivo deste projeto foi propor um sistema de aquisição de dados de uma aplicação remota. Existem diversas aplicações que requerem a recolha de informação remota, sendo, para isso, necessário estabelecer um sistema de comunicação dedicado. Este trabalho procurou encontrar as melhores soluções para o problema em causa, testando e avaliado um sistema de comunicação. Para testar o sistema foi desenvolvido um protótipo de monotorização de parâmetros ambientais, que mede periodicamente os valores de temperatura, humidade, luminosidade e pressão atmosférica. A comunicação entre sensores foi realizada com recurso a rádios XBee com protocolo Zigbee. Foi, também, desenvolvido um nó de coordenação que tem como objetivo principal gerir e manter todo o sistema de aquisição de dados. Este protótipo recebe, valida e armazena num cartão SD todos os dados provenientes do nó sensor e periodicamente envia os dados para um servidor com acesso a internet. A aquisição de dados em aplicações remotas, normalmente, é efetuada em zonas de ausência de energia elétrica. Então, tendo em consideração a capacidade reduzida dos sistemas de armazenamento de energia, foram desenvolvidos sistemas de alimentação através de energia solar, focando-se no mínimo de consumo possível. Para a comunicação de longa distância foi implementado e testado um sistema de feixes hertzianos. Estudou-se a propagação, utilizando a banda isenta de licença dos 2,4 GHz. Projetou-se uma ligação entre dois pontos e procedeu-se à validação das áreas de cobertura, a qual requer a estimação do sinal nos pontos de interesse. Verificou-se as zonas de interferência e as zonas onde o sinal é fraco ou está no seu limite. O desenvolvimento deste sistema de comunicação foi fundamentado com a análise e avaliação dos modelos de propagação, juntamente com o software criado em plataforma Matlab. Finalmente foram apresentadas as conclusões e algumas sugestões de trabalhos futuros.

Validation of the Deardorff model for estimating energy balance components for a sugarcane crop

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Test of a microlysimeter for measurement of soil evaporation

A quantificação da evaporação do solo é requerida em estudos de balanço hídrico de culturas e em aplicações que visam a aumentar a eficiência do uso da água pelos cultivos. O objetivo deste trabalho foi testar um modelo de microlisímetro (ML) para medir a evaporação do solo em condições irrigada e não irrigada. Os MLs foram construídos utilizando tubos de PVC rígido, medindo 100 mm de diâmetro interno, 150 mm de profundidade e 2,5 mm de espessura da parede. Quatro MLs foram assentados sobre a superfície de dois lisímetros de pesagem de alta precisão conduzidos com solo nu, previamente instalados no Iapar, em Londrina-PR. Os lisímetros tinham dimensões de 1,4 m de largura, 1,9 m de comprimento e 1,3 m de profundidade, e estavam sendo conduzidos com e sem irrigação. A evaporação medida nos MLs (E ML) foi comparada com a medida nos lisímetros (E L), durante quatro períodos do ano. As diferenças entre E ML e E L foram mínimas para condições de baixa e elevada demanda atmosférica, e também para condições de solo irrigado ou não irrigado, indicado que o modelo de ML testado neste trabalho é adequado para medir a evaporação do solo.

Avaliação de diferentes tipos de atmosferas modificadas na vida útil de carambolas minimamente processadas

Este trabalho teve por objetivo a avaliação da vida útil potencial de carambolas cv. Golden Star, minimamente processadas, armazenadas em diferentes tipos de embalagens plásticas, para a concepção da atmosfera modificada. Os frutos colhidos fisiologicamente maturos apresentaram coloração verde-amarelada, sólidos solúveis (SS) médios de 6,8 ºBrix e massa média de 185 g. Antes da aplicação dos tratamentos, os frutos foram selecionados, higienizados em solução de hipoclorito de sódio (NaOCl) a 100 mg. L-1, resfriados por 12 horas a 15 ± 0,5 °C, seccionados transversalmente, sendo então novamente higienizados em solução de NaOCl a 10 mg.L-1, por 3 minutos. em seguida, os pedaços em forma de estrelas foram acondicionados em bandejas rígidas de poliestireno, com capacidade para 250 g, e revestidas com os seguintes materiais: T1: filme plástico perfurado de polietileno de baixa densidade (PEBD), de 0,006 mm; T2: filme plástico poliolefínico com antiembassamento da Dupont® (AGF), de 0,015 mm; T3: filme plástico poliolefínico da Dupont® (HF), de 0,015 mm; T4: filme plástico de PEBD, de 60 µm; T5: filme plástico de PEBD, de 80 µm; T6: filme plástico de polipropileno (PP), de 22 µm, e T7: bandeja rígida de polietileno tereftalato (PET), com capacidade para 500 mL, com tampa do mesmo material. As embalagens foram então armazenadas em câmara frigorífica a 12 ± 0,5 °C e 90 ± 3% de U.R, por 18 dias. Observou-se que não houve diferença significativa quanto aos sólidos solúveis (SS) e acidez titulável (AT). O maior número de microrganismos e valor de pH foram observados nos frutos embalados nos filmes plásticos de PEBD de 0,006 mm, AGF e HF de 0,015 mm da Dupont®. Entretanto, os frutos acondicionados nas embalagens PET apresentaram o maior teor de ácido ascórbico. da mesma forma, somente nas embalagens PET é que se conseguiu modificação atmosférica eficiente do ponto de vista da manutenção dos atributos de qualidade durante o AR. Assim, esse tratamento proporcionou adequado controle microbiológico e manutenção das características de qualidade por 18 dias para as carambolas minimamente processadas.

Annual evolution of global, direct and diffuse radiation and fractions in tilted surfaces

Avaliou-se a evolução anual das componentes global, direta e difusa da radiação solar incidente em superfícies inclinadas a 12,85; 22,85 e 32,85º, com face voltada ao Norte, em Botucatu-SP. Foram obtidas frações radiométricas para cada componente da radiação nas superfícies supracitadas, através de razões com a radiação global e a do topo da atmosfera. A sazonalidade foi avaliada através das médias mensais dos valores diários. As medidas ocorreram entre 04/1998 e 07/2001, em 22,85º; 08/2001 e 02/2003, em 12,85º; e de 03/2003 a 12/2007, em 32,85º, com medidas concomitantes no plano horizontal (referência). Os níveis das radiações global e direta nos planos inclinados foram inferiores no período de verão e superiores entre os equinócios, quando comparadas ao plano horizontal. A radiação difusa nas superfícies inclinadas foi inferior na maioria dos meses, com perdas de até 65%. Ocorreu uma tendência de aumento das diferenças entre as superfícies horizontal e inclinada com o incremento do ângulo em todas as componentes e frações da radiação incidente. A evolução anual das precipitações pluviométricas e da razão de nebulosidade afetou diretamente a transmissividade atmosférica das componentes direta e difusa na região.

Desenvolvimento de um protótipo para alimentação de pós para aspersão térmica em tocha de plasma

The nanometric powders have special features that usually result in new properties, originating applications or expanding them in various fields of knowledge. Because having a high area/volume ratio, phenomena such as superficial strength of adsorption becomes greater than the weight of the powder which makes more difficult its handling. The high power of agglomeration of these powders requires study and development of equipments to enable its management into the plasma torch. The objective of this work is to develop a powder feeder which can solve the mainly problems about insertion of powder into the thermal spray developed in the laboratory of plasmas, which are carried out with plasma torch arc not transferred (plasma spray). Therefore, it was made a aluminum s powder feeder and tests were performed to verify their operation and determine its rate of deposition by spraying powders of niobium pentoxide (Nb2O5) and titanium dioxide (TiO2) with particle sizes less than 250 mesh (<0.063 mm). We used masses of 0.5 g - 1.0 g and 1.5 g of each powder in tests lasting 15 seconds - 20 to 25 seconds for each mass. The tests were performed in two ways: at atmospheric pressure using argon gas with a flow of 9 l / min as carrier gas and through a Venturi pipe also using argon gas with a flow of 9 l / min as carrier gas and with a flow of 20 l/min as the feed gas passing through the Venturi pipe. The powder feeder developed in this paper is very easy to be handling and building, resulting in feeding rate of 0.25 cm3/min - 1.37 cm3/min. The TiO2 showed higher feeding rates than the Nb2O5 in all tests, and the best rates were obtained with tests using mass 1.5 g and time of 15 seconds, reaching feeding rate of 1.37 cm3/min. The flow of feed had low interference in feeding rate during the tests

Análise das emissões atmosféricas por veículos automotores em Natal-RN

The fast urban occupation of Brazil, mainly from the last decade of 50, a sensible degradation of the quality of the air generated mainly for the activities was verified human beings associates to industrialization. From the past years, the situation has gotten worst in function of the increment of the fleet of vehicles in circulation in the great cities. Being these, in the city of Natal-RN, the ones that offer the biggest contributions to the atmospheric pollution. For atmospheric air to be a finite natural resources, indispensable and essential to the maintenance of the life in the land, is necessary to the implementation of action to improve its quality and to protect the health of the population. With the objective to study relative aspects to the characteristics of vehicles in use, the present study it searchs to analyze the levels of emissions of gases generated for vehicles converted bi-fuels into the modalities: natural gas (GNV), gasoline and alcohol, inspected for ends of register and together licensing to the State Department of Transit. One used the data gotten from inspections carried through for the company System Specialized in Inspection To propagate, in the city of the Natal-RN, capital of the State of Rio Grande do Norte, between 14 of November of 2003 and 30 of December of 2004. The analyzed parameters are established in the resolution nº 07/93 CONAMA. Of a total of 1.517 inspected vehicles, a average of 15,2% of failed was gotten, or either, that they emit levels of pollution above of the limits established for the legislation, below of the national average that is of 20,0%. The analysis of the data discloses that 7.3% of the fleet are converted the GNV; the growth of vehicles converted the GNV into the city is gradual, with a average of increment in last the 4 years of 23,3%; it has a vehicle predominance that has as combustible original to the gasoline (88,2%); the inspected fleet has average age of 8 years of use, considered young for the Brazilian standards, except for the moved one to the alcohol (average of use of 15 years). Moreover, the type of fuel is not the main parameter to define the indices of emissions; the age of the fleet is the parameter most important when emission is analyzed to propagate; the gas that more generates failed in the inspections is the corrected carbon monoxide; the vehicles generate higher indices of emissions in idling for all the fuels; the presence of the catalyser was not reflected, as it expected, in the reduction of emissions of gases toxic, however when analyzed according to year of manufacture, it was observed that for the vehicles manufactured between 1997 and 2004, reduction of 46,0% in the failed of the vehicles equipped with catalyser was gotten. In conclusion, the fleet of the studied sample, in average terms, takes care of to the requirements of Resolution CONAMA nº 07/93. The results gotten for the present study can subsidize action of public administrations that aim at to the improvement and the maintenance of the quality of air in the city of Natal-RN, as, for example, to implant a net of monitoramento of the quality of air

Descarga em barreira dielétrica: construção de um reator DBD e caracterização mediante análises ópticas e elétricas do plasma produzido

The plasma produced by Dielectric Barrier Discharge (DBD) is a promising technique for producing plasma in atmospheric pressure and has been highlighted in several areas, especially in biomedical and textile industry, this is due to the fact that the plasma generated by DBD not reaches high temperatures, enabling use it for thermally sensitive materials. But still it is necessary the development of research related to understanding of the chemical, physical and biological interaction between the non-thermal plasma at atmospheric pressure with cells, tissues, organs and organisms. This work proposes to develop equipment DBD and characterize it in order to obtain a better understanding of the process parameters of plasma production and how it behaves under the parameters adopted in the process, such as distance, frequency and voltage applied between electrodes. For this purpose two techniques were used to characterize distinct from each other. The first was the method of Lissajous figures, this technique is quite effective and accurately for complete electrical characterization equipment DBD. The second technique used was Optical Emission Spectroscopy (EEO) very effective tool for the diagnosis of plasma with it being possible to identify the excited species present in the plasma produced. Finally comparing the data obtained by the two techniques was possible to identify a set of parameters that optimize the production when combined DBD plasma atmosphere in the equipment was built precisely in this condition 0.5mm-15kV 600Hz, giving way for further work

Tratamento de materiais contaminados com bifenilas policloradas (PCBS) via extração convencional e fluído supercrítico

The decontamination of the materials has been subject of some studies. One of the factors that it increases the pollution is the lack of responsibility in the discarding of toxic trash, as for example the presence of PCB (Polychlorinated Biphenyls) in the environment. In the Brazilian regulations, the material contaminated with PCB in concentrations higher than 50 ppm must be stored in special places or destroyed, usually by incineration in plasma furnace with dual steps. Due to high cost of the procedure, new methodologies of PCBs removal has been studied. The objective of this study was to develop an experimental methodology and analytical methodology for quantification of removal of PCBs through out the processes of extractions using supercritical fluid and Soxhlet method, also technical efficiency of the two processes of extraction, in the treatment of contaminated materials with PCBs. The materials studied were soils and wood, both were simulated contamination with concentration of 6.000, 33.000 and 60.000 mg of PCB/ kg of materials. Soxhlet extractions were performed using 100 ml of hexane, and temperature of 180 ºC. Extractions by fluid supercritical were performed at conditions of 200 bar, 70°C, and supercritical CO2 flow-rate of 3 g/min for 1-3 hours. The extracts obtained were quantified using Gas chromatography-mass spectrometry (GC/MS). The conventional extractions were made according to factorial experimental planning technique 22, with aim of study the influence of two variables of process extraction for the Soxhlet method: contaminant concentration and extraction time for obtain a maximum removal of PCB in the materials. The extractions for Soxhlet method were efficient for extraction of PCBs in soil and wood in both solvent studied (hexane and ethanol). In the experimental extraction in soils, the better efficient of removal of PCBs using ethanol as solvent was 81.3% than 95% for the extraction using hexane as solvent, for equal time of extraction. The results of the extraction with wood showed statistically it that there is not difference between the extractions in both solvent studied. The supercritical fluid extraction in the conditions studied showed better efficiency in the extraction of PCBs in the wood matrix than in soil, for two hours extractions the obtain percentual of 43.9 ± 0.5 % for the total of PCBs extracted in the soils against 95.1 ± 0,5% for the total of PCBs extracted in the wood. The results demonstrated that the extractions were satisfactory for both technical studied

Desenvolvimento de uma unidade laboratorial para quantificação de BTX como poluentes atmosféricos, usando microextração em fase sólida

This dissertation aims the development of an experimental device to determine quantitatively the content of benzene, toluene and xylenes (BTX) in the atmosphere. BTX are extremely volatile solvents, and therefore play an important role in atmospheric chemistry, being precursors in the tropospheric ozone formation. In this work a BTX new standard gas was produced in nitrogen for stagnant systems. The aim of this dissertation is to develop a new method, simple and cheaper, to quantify and monitor BTX in air using solid phase microextraction/ gas chromatography/mass spectrometry (SPME/CG/MS). The features of the calibration method proposed are presented in this dissertation. SPME sampling was carried out under non-equilibrium conditions using a Carboxen/PDMS fiber exposed for 10 min standard gas mixtures. It is observed that the main parameters that affect the extraction process are sampling time and concentration. The results of the BTX multicomponent system studied have shown a linear and a nonlinear range. In the non-linear range, it is remarkable the effect of competition by selective adsorption with the following affinity order p-xylene > toluene > benzene. This behavior represents a limitation of the method, however being in accordance with the literature. Furthermore, this behavior does not prevent the application of the technique out of the non-linear region to quantify the BTX contents in the atmosphere.

Otimização do tempo e temperatura no processamento da gipsita oriunda dos cristalizadores da produção de sal para obter gesso de uso na construção civil

During the process of the salt production, the first the salt crystals formed are disposed of as industrial waste. This waste is formed basically by gypsum, composed of calcium sulfate dihydrate (CaSO4.2H2O), known as carago cru or malacacheta . After be submitted the process of calcination to produce gypsum (CaSO4.0,5H2O), can be made possible its application in cement industry. This work aims to optimize the time and temperature for the process of calcination of the gypsum (carago) for get beta plaster according to the specifications of the norms of civil construction. The experiments involved the chemical and mineralogical characterization of the gypsum (carago) from the crystallizers, and of the plaster that is produced in the salt industry located in Mossoró, through the following techniques: x-ray diffraction (XRD), x-ray fluorescence (FRX), thermogravimetric analysis (TG/DTG) and scanning electron microscopy (SEM) with EDS. For optimization of time and temperature of the process of calcination was used the planning three factorial with levels with response surfaces of compressive mechanical tests and setting time, according norms NBR-13207: Plasters for civil construction and x-ray diffraction of plasters (carago) beta obtained in calcination. The STATISTICA software 7.0 was used for the calculations to relate the experimental data for a statistical model. The process for optimization of calcination of gypsum (carago) occurred in the temperature range from 120° C to 160° C and the time in the range of 90 to 210 minutes in the oven at atmospheric pressure, it was found that with the increase of values of temperature of 160° C and time calcination of 210 minutes to get the results of tests of resistance to compression with values above 10 MPa which conform to the standard required (> 8.40) and that the X-ray diffractograms the predominance of the phase of hemidrato beta, getting a beta plaster of good quality and which is in accordance with the norms in force, giving a by-product of the salt industry employability in civil construction