Avaliação de modelo matemático para estimar a radiação solar incidente sobre superfícies com diferentes exposições e declividades

Este trabalho teve por objetivo avaliar modelo matemático para estimar a radiação solar global diária sobre superfícies com diferentes exposições e declividades, no período de março de 2002 a março de 2003. A pesquisa foi desenvolvida em uma estrutura denominada "Bacia Hidrográfica Experimental" do Departamento de Engenharia Rural da UNESP, Câmpus de Jaboticabal - SP. Nessa estrutura, foram utilizadas superfícies caracterizadas como H, 10N, 10S, 20N, 20S, 10E, 10W, 20E e 20W. O sensor utilizado para medir a radiação solar global incidente nas superfícies estudadas foi um piranômetro da marca Kipp & Zonnen, modelo CM3. Para calcular a radiação solar incidente nas superfícies estudadas, foi utilizado o modelo de Kondratyev. As análises dos resultados foram feitas para o período diário, utilizando-se de análise de regressão e considerando o modelo linear (y = ax + b), na qual a variável dependente foi a radiação global medida (K¯M) e a radiação global calculada (K¯C) foi a variável independente. Os resultados deste estudo mostram que o modelo apresentou bons resultados para estimar a radiação nas superfícies H, 10N, 10S, 10E, 10W, 20E e 20W. Utilizando-se de dados de dias com céu límpido, foram obtidos os seguintes resultados: no inverno, o modelo foi preciso para estimar a radiação solar na superfície 20N, e apresentou resultados aceitáveis para estimar a radiação solar na superfície 20S.

Análise de um sistema de aquecimento de água para residências rurais, utilizando energia solar

A conscientização da importância do meio ambiente tem incentivado o estudo de novas fontes energéticas renováveis e menos poluentes. Dentre essas fontes, a energia solar destaca-se por ser perene e limpa. A utilização da energia solar em sistemas de aquecimento de água residencial rural pode colaborar com a economia de energia elétrica, base da matriz energética brasileira. Conhecer os fatores que influenciam na operação de um sistema de aquecimento de água por energia solar é importante na determinação de sua viabilidade técnica, visando a sua difusão em residências rurais. Para tanto, construiu-se um protótipo, no câmpus da Faculdade Assis Gurgacz, em Cascavel - PR, com características similares a um equipamento utilizado em residências para dois habitantes, para funcionar com circulação natural ou termossifão e sem auxílio de sistema de aquecimento complementar. O equipamento mostrou-se viável tecnicamente, alcançando a temperatura mínima para banho de 35 °C, sempre que a radiação solar foi superior a 3.500 Wh m-2, o que aconteceu para a maioria dos dias estudados.

Evapotranspiração de referência com base na radiação solar global estimada pelo método de Bristow-Campbell

A quantidade de água a ser aplicada em sistemas de irrigação é normalmente calculada com base na evapotranspiração de referência (ETo) da região. Vários métodos podem ser empregados para o cálculo de ETo, sendo o de Hargreaves um dos mais adotados. Esse método utiliza valores estimados da radiação solar global (Rs) com base na diferença entre as temperaturas máxima (Tmáx) e mínima (Tmín) do ar. Entretanto, a Rs pode ser calculada por outros métodos, como o de Bristow-Campbell, que também se baseia na diferença entre Tmáx e Tmín. No presente trabalho, foram estimados valores diários da ETo pelo método de Hargreaves, em Jales - SP, com e sem o uso da equação de Bristow-Campbell para cálculo de Rs. Esses valores foram comparados aos obtidos pelo método de Penman-Monteith, que é considerado padrão para a estimativa de ETo. As avaliações consideraram os períodos úmido e seco na região. O uso da equação de Bristow-Campbell melhorou o desempenho do método de Hargreaves, em relação ao de Penman-Monteith, sendo que durante o período seco do ano o desempenho foi superior ao do período úmido.

Thermal comfort indices in individual shelters for dairy calves with different types of roofs

Among the building materials used in rural facilities, roofs are noteworthy for being largely responsible for thermal comfort, influencing the thermal balance within the shelter. This study aimed to evaluate the influence of roof on the Enthalpy (H), Thermal Load of Radiation (TLR), and Black Globe Temperature and Humidity Index (BGHI) in individual shelters for dairy calves. The design was completely randomized with three treatments: Z - zinc tile, AC - asbestos-cement tile and ACW - asbestos-cement tile painted white on the upper side. The averages were compared by the Scott Knott test at 1% probability. The results showed no statistical difference between treatments (P<0.01) and the external environment for H. For TLR, there was statistical difference among all treatments, where ACW showed the lowest TLR, 489.28 W m-2, followed by AC with 506.72 W m-2 and Z with the highest TLR, 523.55 W m-2. For BGHI, the lowest values were observed for ACW (76.8) and AC (77.4), differing significantly from Z, which obtained the highest value (81.6). The tiles with white paint on the upper side promoted the lowest TLR and the lowest BGHI, favoring the thermal environment in the shelter.

Solar drying of jack fruit almonds

Dryers heated by solar energy have been constructed and used in drying whole and half jack fruit almonds. The samples were dried during the day in direct sun and in the conventional solar dryer prepared for this purpose. Another piece of equipment was built for reception and accumulation of sun energy in a body of water, which was used as a heat source for night drying. The drying with the sun energy was compared with artificial drying. The jack fruit almonds were dried whole, half, with pellicle and without it. The storage of solar energy in water was technically viable for use in night drying. The drying by combining solar dryers in the day and night periods were completed in approximately 35 hours, and were equivalent to artificial drying between 40ºC and 70ºC. Almond cut in half and the pellicle removed reduced the drying time.

Thermal comfort in reduced models of broilers' houses, under different types of roofing materials

The research was developed to evaluate the use of different types of roofing materials regularly used in poultry houses. Measurements of thermal comfort were made through the use of techniques such as the Black Globe and Humidity Index (BGHI), the Thermal Heat Load (THL) and Enthalpy (H). Conducted in the State University of Goiás, during the months of April and May, 2011, the experiment was composed of five different treatments: AC - Asbestos cement tiles, BA -Bamboo tiles, BAP - Bamboo tiles painted in white, FB -Vegetable fiber tiles and bitumen, FBP -Vegetable fiber tiles and bitumen painted in white. The experiment consisted in 15 repetitions, which were considered the different days of measurements taken. Throughout the studied period, the time of the day considered the least comfortable was the one observed at 2:00pm, and the coverage of vegetable fiber and bitumen showed the highest value of BGHI (84.1) when compared to other types of coverage, characterizing a situation of lower thermal comfort, and no difference was found for THL and H on treatments in the studied region.

Solar energy use for water pre-heating in boilers of agro-industries

Energy consumption in the world has been growing every year. The industrial sector represents 27.32% of the world energy demand. Heating systems that use solar energy may contribute with a percentage of the total energy required by industries. This work aimed to study the use of vacuum solar collectors for water pre-heating in boilers. We used four collectors installed according to NBR 15,569; water flow through the tubes was 0.058 L/s, and temperature in the inlet and outlet pipes was measured. Results showed that instantaneous radiation, and inlet fluid and room temperatures are variables that influence the process, reaching water maximum temperature in the solar collector outlet of 97.9 °C, and efficiency of approximately 65% for most experiments. For the financial viability evaluation, the payback study was applied, which resulted in 4; 7 and 5 years, for the respective sources: firewood, LPG (liquefied petroleum gas), and electricity. Regarding the calculation of the annual contribution to the reduction of greenhouse gases, it was, respectively, 2.162 and 356 kg of CO2 per m² of collector tubes, in comparison with firewood and LPG.

Série histórica secular de brilho solar e suas relações com os modos de variabilidade ENOS e ODP em Santa Maria-RS

Os objetivos neste trabalho foram testar a homogeneidade, recalcular a média climatológica e determinar possíveis tendências e variabilidade interanual e interdecadal na série histórica secular mensal e sazonal de brilho solar, em Santa Maria - RS. Os dados de brilho solar foram obtidos na Estação Climatológica Principal (ECP) do Instituto Nacional de Meteorologia (8o DISME), no período de 1912 a 2011. Foram usados os testes de Sequência, de Mann-Kendall e Pettitt para análise de homogeneidade e tendência, respectivamente. As séries históricas na escala mensal e sazonal são estacionárias e homogêneas, exceto para o mês de dezembro e para a estação de outono. Há variabilidade interanual e interdecadal nas séries, devido aos fenômenos El Niño-Oscilação Sul (ENOS) e da Oscilação Decadal do Pacífico (ODP), com sinal marcante da fase fria de ambos os fenômenos, que aumentam o brilho solar, principalmente nos meses de outubro e novembro (primavera).

Influência da vazão de água sobre o rendimento de um coletor solar plano construído em termoplástico

ResumoAvaliou-se o rendimento térmico de um coletor solar plano construído em termoplástico, em condições reais de operação, registrando as temperaturas de entrada e de saída de água na placa, mediante quatro distintas vazões mássicas de água: 0,026 kg s-1; 0,04 kg s-1; 0,054 kg s-1; e 0,068 kg s-1. Os ensaios foram realizados no Laboratório de Termodinâmica e Energia da Faculdade de Engenharia Agrícola da Unicamp. Com base nos valores de temperatura da água na entrada e na saída das placas, foram calculados os valores de potência térmica [W m-2]. O maior valor médio diário de potência térmica (753 W m-2) foi obtido para a vazão de 0,054 kg s-1. Para a maior vazão (0,068 kg s-1), o valor de potência térmica foi similar ao obtido para a vazão de 0,04 kg s-1 (715 W m-2), mostrando a existência de uma vazão ótima de operação.

Photoexcitation dynamics in organic solar cell donor/acceptor systems

Solceller presenteras ofta som ett miljövänligt alternativ för energiproduktion. Det största hindret för en bredare ibruktagning av kiselbaserade solceller är deras höga pris. I och med upptäckten av ledande och halvledande organiska (kolbaserade) molekyler och polymerer har ett nytt forskningsområde, organisk elektronik, vuxit fram. Den stora fördelen med organisk elektronik är att de använda materialen oftast är lösliga. Tillverkning av elektroniska komponenter kan då göras med hjälp av konventionella trycktekniker där bläcket ersatts med upplösta organiska material. Detta har potential att betydligt sänka priset för solceller. Nackdelen med organisk elektronik är att de använda materialen är komplexa, och de fysikaliska processerna i dem likaså. I min avhandling har jag studerat fotofysiken i två polymerer, P3HT och APFO3, som kan användas för att tillverka organiska solceller. Blandade med fullerenderivatet PCBM, som är en stark elektronacceptor, fås ett material som effektivt producerar elektroner och hål under belysning. I praktiken bidrar dock inte alla skapade laddningar till strömmen ur solcellen. Elektronerna och hålen kan förbli bundna till varandra i olika exciterade tillstånd, och även de som är fria kan träffa på motsatta laddningar under vägen till kontakterna och rekombinera. Centralt i mitt arbete har varit att identifiera olika typer av exciterade tillstånd i dessa solcellsmaterial, samt att bestämma deras livstider och rekombination. Metoden för detta har varit s.k. fotoinducerad absorption, som mäter fotoexcitationernas absorptioner i infraröda våglängdsområdet. De två viktigaste resultaten som presenteras i avhandlingen är en ratekvationsmodell för fotoexcitationsdynamiken i APFO3 på ultrasnabba tidsskalor (femtosekund - microsekund) och bildandet av en rekombinationshämmande dipol vid gränsytan för P3HT och PCBM som följd av värmebehandling. Dessa resultat bidrar till förståelsen av de fotofysikaliska processerna i relaterade material.

Avaliação da exposição solar na intoxicação experimental por Brachiaria decumbens em ovinos

Foram utilizados 26 ovinos, entre 3 e 4 meses de idade, divididos em 3 grupos, provenientes de rebanhos que nunca tiveram contato com pastos de Brachiaria spp.. Dois grupos receberam Brachiaria decumbens no cocho diariamente ad libitum, sendo que um deles permaneceu em área com exposição solar (GS) e o outro foi mantido em baias cobertas protegidos do sol (GSB). O grupo controle (GC) foi também mantido em local com exposição solar e alimentado com feno de Cynodon dactylon e capim Pennisetum purpureum triturado. Todos os grupos receberam alimentação em cochos e foram suplementados com 200g/dia/animal de ração comercial para ovinos. Foi realizada a avaliação clínica diária dos ovinos e colhidas amostras duas vezes por semana para dosagem sérica de AST e GGT. Os animais que morreram foram submetidos a necropsia e em todos os ovinos sobreviventes foi realizada biópsia hepática no final do experimento. Três animais do grupo GS adoeceram e dois morreram. Um ovino do grupo GSB adoeceu e morreu. Não houve alterações clínicas nos ovinos controles. Os principais sinais clínicos observados nos animais que adoeceram foram apatia, emagrecimento, fotofobia, hiperemia e secreção ocular e icterícia. Nenhum animal apresentou lesões cutâneas de fotossensibilização. O grupo que permaneceu no sol apresentou atividades séricas médias de AST e GGT significativamente maiores que a dos demais grupos (p<0,05) e os animais que permaneceram na sombra apresentaram níveis maiores de GGT (p<0,05) em comparação ao grupo controle. A histopatologia das amostras de fígados dos ovinos com sinais clínicos demonstrou tumefação e vacuolização de hepatócitos, necrose individual de hepatócitos, macrófagos espumosos com cristais birrefringentes intracitoplasmáticos e dentro de ductos biliares e infiltrado mononuclear periportal. Amostras do capim fornecidas aos cordeiros evidenciaram níveis médios de 0,94±0,80% da saponina protodioscina. As observações do presente experimento sugerem que a não exposição ao sol não evita a presença de sinais clínicos da intoxicação, mas que a exposição solar exacerba os sinais clínicos.

Studies of Solar Activity with Emphasis on Quasi-Periodic Oscillations

In this thesis mainly long quasi-periodic solar oscillations in various solar atmospheric structures are discussed, based on data obtained at several wavelengths, focussing, however, mainly on radio frequencies. Sunspot (Articles II and III) and quiet Sun area (QSA) (Article I) oscillations are investigated along with quasi-periodic pulsations (QPP) in a flaring event with wide-range radio spectra (Article IV). Various oscillation periods are detected; 3–15, 35–70 and 90 minutes (QSA), 10-60 and 80-130 minutes (in sunspots at various radio frequencies), 3-5, 10-23, 220-240, 340 and 470 minutes (in sunspots at photosphere) and 8-12 and 15-17 seconds (in a solar flare at radio frequencies). Some of the oscillation periods are detected for the first time, while some of them have been confirmed earlier by other research groups. Solar oscillations can provide more information on the nature of various solar structures. This thesis presents the physical mechanisms of some solar structure oscillations. Two different theoretical approaches are chosen; magnetohydrodynamics (MHD) and the shallow sunspot model. These two theories can explain a wide range of solar oscillations from a few seconds up to some hours. Various wave modes in loop structures cause solar oscillations (<45 minutes) both in sunspots and quiet Sun areas. Periods lasting more than 45 minutes in the sunspots (and a fraction of the shorter periods) are related to sunspot oscillations as a whole. Sometimes similar oscillation periods are detected both in sunspot area variations and respectively in magnetic field strength changes. This result supports a concept that these oscillations are related to sunspot oscillations as a whole. In addition, a theory behind QPPs at radio frequencies in solar flares is presented. The thesis also covers solar instrumentation and data sources. Additionally, the data processing methods are presented. As the majority of the investigations in this thesis focus on radio frequencies, also the most typical radio emission mechanisms are presented. The main structures of the Sun, which are related to solar oscillations, are also presented. Two separate projects are included in this thesis. Solar cyclicity is studied using the extensively large solar radio map archieve from Metsähovi Radio Observatory (MRO) at 37 GHz, between 1978 and 2011 (Article V) covering two full solar cycles. Also, some new solar instrumentation (Article VI) was developed during this thesis.

Efeito de doses de metribuzin no crescimento e na conversão da energia solar em plantas de soja (Glycine max (L .) merrill)

O crescimento e a eficiência na conversão da energia solar foram estudados em soja (Glycine max (L.) Merri ll, cv. 'Uberaba'), cultivada em condições de campo, sob quatro doses de metribuzin (0, 0,35; 0,70 e 1,05 kg i.a.ha-1). O valor máximo da conversão da energia solar foi de 0,75%, para as plantas cultiva das na maior dose do herbicida. Os valores da conversão da energia solar média durante o ciclo da cultura foram 0,32 ; 0,31 ; 0,32 e 0,33%. em ordem crescente de dose do metribuzin. De modo geral, na fase vegetativa as plantas controle apresentaram valores inferiores em todos os valores de crescimento determinados, superando as tratadas com metribuzin somente na fase reprodutiva, mostrando que no período crítico de competição o dano causado pelas plantas daninhas é maior que a possível fitotoxicida de causada pelo metribuzin.

Synthesis, characterization and chemical sensor application of conducting polymers

Polymeric materials that conduct electricity are highly interesting for fundamental studies and beneficial for modern applications in e.g. solar cells, organic field effect transistors (OFETs) as well as in chemical and bio‐sensing. Therefore, it is important to characterize this class of materials with a wide variety of methods. This work summarizes the use of electrochemistry also in combination with spectroscopic methods in synthesis and characterization of electrically conducting polymers and other π‐conjugated systems. The materials studied in this work are intended for organic electronic devices and chemical sensors. Additionally, an important part of the presented work, concerns rational approaches to the development of water‐based inks containing conducting particles. Electrochemical synthesis and electroactivity of conducting polymers can be greatly enhanced in room temperature ionic liquids (RTILs) in comparison to conventional electrolytes. Therefore, poly(para‐phyenylene) (PPP) was electrochemically synthesized in the two representative RTILs: bmimPF6 and bmiTf2N (imidazolium and pyrrolidinium‐based salts, respectively). It was found that the electrochemical synthesis of PPP was significantly enhanced in bmimPF6. Additionally, the results from doping studies of PPP films indicate improved electroactivity in bmimPF6 during oxidation (p‐doping) and in bmiTf2N in the case of reduction (n‐doping). These findings were supported by in situ infrared spectroscopy studies. Conducting poly(benzimidazobenzophenanthroline) (BBL) is a material which can provide relatively high field‐effect mobility of charge carriers in OFET devices. The main disadvantage of this n‐type semiconductor is its limited processability. Therefore in this work BBL was functionalized with poly(ethylene oxide) PEO, varying the length of side chains enabling water dispersions of the studied polymer. It was found that functionalization did not distract the electrochemical activity of the BBL backbone while the processability was improved significantly in comparison to conventional BBL. Another objective was to study highly processable poly(3,4‐ethylenedioxythiophene) poly(styrenesulfonate) (PEDOT:PSS) water‐based inks for controlled patterning scaled‐down to nearly a nanodomain with the intention to fabricate various chemical sensors. Developed PEDOT:PSS inks greatly improved printing of nanoarrays and with further modification with quaternary ammonium cations enabled fabrication of PEDOT:PSS‐based chemical sensors for lead (II) ions with enhanced adhesion and stability in aqueous environments. This opens new possibilities for development of PEDOT:PSS films that can be used in bio‐related applications. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are a broad group of π‐conjugated materials consisting of aromatic rings in the range from naphthalene to even hundred rings in one molecule. The research on this type of materials is intriguing, due to their interesting optical properties and resemblance of graphene. The objective was to use electrochemical synthesis to yield relatively large PAHs and fabricate electroactive films that could be used as template material in chemical sensors. Spectroscopic, electrochemical and electrical investigations evidence formation of highly stable films with fast redox response, consisting of molecules with 40 to 60 carbon atoms. Additionally, this approach in synthesis, starting from relatively small PAH molecules was successfully used in chemical sensor for lead (II).

Partição da competição por recursos do solo e radiação solar entre cultivares de soja e genótipos concorrentes

As plantas competem por recursos do meio situados abaixo e/ou acima da superfície do solo. A separação física da competição entre plantas possibilita conhecer a importância relativa de cada fração, bem como apontar possíveis diferenças em competitividade entre espécies. Objetivou-se neste trabalho separar os efeitos individuais decorrentes da competição por recursos do solo ou radiação solar, entre soja e plantas concorrentes. Foram realizados seis experimentos em vasos na UFRGS, em Porto Alegre-RS, sendo dois em 2001 e quatro em 2002. Os tratamentos testados resultaram das combinações de dois genótipos concorrentes (cultura e competidor) e quatro condições de competição (ausência de competição, competição por recursos do solo e radiação solar, competição por recursos do solo e competição por radiação solar). Os cultivares de soja IAS 5 e Fepagro RS 10 representaram a cultura, enquanto o nabo forrageiro e o cultivar de soja Fundacep 33 foram os competidores. Determinaram-se variáveis morfofisiológicas em plantas de soja e de nabo forrageiro. O crescimento das plantas de soja foi mais afetado pela competição por recursos do solo, sendo o cultivar RS 10 mais competitivo do que IAS 5. O nabo forrageiro não interferiu no crescimento dos cultivares de soja, porém cresceu mais na presença da cultura.