Influência do tipo de amostragem na constante dielétrica do solo e na calibração de sondas de TDR

A técnica da TDR é uma importante ferramenta para o estudo do teor de água no solo. Para o correto emprego dessa técnica, é necessário calibrar modelos que relacionam o conteúdo volumétrico de água no solo com a constante dielétrica deste, considerando as características de cada solo. Assim, objetivou-se avaliar a influência do tipo de solo e da forma de amostragem (amostra deformada e não deformada) na constante dielétrica (Ka) do solo e no desempenho de modelos para a estimativa do conteúdo volumétrico de água no solo (), usando a técnica TDR. Os solos utilizados foram um Cambissolo Háplico Tb distrófico (CX), um Latossolo Vermelho ácrico típico (LV) e um Neossolo Quartzarênico (RQ), que apresentam diferenças quanto à textura. As amostras de solo referentes a CX e LV foram coletadas com estruturas deformadas e não deformadas, e as de RQ, apenas deformadas, devido à baixa agregação deste. A calibração foi realizada com sondas compostas de três hastes com 0,10 m de comprimento efetivo e 0,05 m de resina, com espaçamento entre hastes de 0,017 m e sem resistor na haste central, conectadas a um equipamento TDR 100 da Campbell Cientific. Os valores de Ka, para um mesmo valor de , foram alterados somente pela variação do tipo de solo, não sendo influenciados pelo tipo de amostragem do solo (deformada e não deformada). Em relação aos modelos testados para estimativa de em função de Ka, o polinomial cúbico foi o que apresentou melhor ajuste aos dados de determinados por gravimetria para o Neossolo Quartzarênico e para o Cambissolo Háplico, enquanto para o Latossolo Vermelho um modelo linear apresentou melhor ajuste.

RELAÇÃO ENTRE O TEOR DE UMIDADE E A CONSTANTE DIELÉTRICA DE ESPÉCIES DE MADEIRA DA AMAZÔNIA DURANTE O PROCESSO DE SECAGEM1

RESUMO O objetivo deste estudo foi determinar a relação entre constante dielétrica e teor de umidade de seis espécies de madeira, por meio da construção de um capacitor. O material utilizado constituiu-se de madeiras da Amazônia não comercializadas, mas com alta abundância e dominância na Floresta Nacional deAlbizia duckeana (fava-paricá), Brosimumsp. (amapá-doce), Chamaecrista scleroxylon (pau-santo),Qualea dinizii (mandioqueira-rosa), Trattinnickia burserifolia (amescla) e Swartzia laurifolia(gombeira). Os corpos de prova para determinação da constante dielétrica foram confeccionados com as dimensões de 4,5 x 4,5 x 1 cm, definidas por testes preliminares realizados no Laboratório de Produtos Florestais (LPF). Para a coleta dos valores de capacitância, foi também construído um capacitor, utilizando multímetro digital, fios de cobre e placas de alumínio, sendo as medições realizadas em oito ocasiões, com intervalos de 1 h cada, durante o processo de secagem, que se iniciou na condição de massa saturada até atingir massa constante. A partir dos dados, foram ajustadas as curvas de regressão entre os valores de teor de umidade e constante dielétrica da madeira, as quais apresentaram forte correlação com as duas variáveis, mostrando a influência direta e proporcional do teor de umidade sobre a constante dielétrica. Em razão da inexistência de relação direta entre os dados de massa específica e constante dielétrica das espécies estudadas, sugere-se o desenvolvimento de novos estudos para melhor explicar a relação entre essas duas grandezas.

Medidas de condutividade A.C. e constante dielétrica na perovskita dupla Ca1.2 La0.8 FeIrO6

This work introduces the results from the performing of impedance spectroscopy on the transition metals oxide Ca1.2La0.8FeIrO6. It was sought to understand the behavior of one sample from its impedance spectra for different AC voltages and temperature values and if an applied external magnetic field at room temperature would cause some change on it. The results revealed that the Ca1.2La0.8FeIrO6 at high temperatures shows conductive and inductive behavior and that the resistance increases with frequency, phenomenon known as Kelvin effect. At 150 K, the spectrum real part no longer consists with the theoretical prediction of Kelvin effect, starting to be influenced by the utilized voltages, condition that inexists on theory. At low temperatures (10, 20, 30 K) it was observed resistive and capacitive behavior, being possible on these conditions, associate to the sample a paralel RC circuit in series with a contact resistance with a fitting from the ZSim software. This fitting allowed the obtaining of capacitance, DC resistance and contact resistance values. The application of a 700G magnetic field at room temperature didn't cause changes on the spectra

Efeito da adição simultânea de sementes e dopantes na microestrutura e propriedade dielétrica da cerâmica 0,93 PZN - 0,07 BT

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

Caracterização dielétrica de partículas nanométricas e nanoestruturadas de óxido de niobato da família tetragonal tungstênio bronze com estequiometria K'Sr IND. 2' N'b IND. 5' 'O IND. 15'

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Estudo da correlação entre propriedades não-ôhmicas, processos de relaxação dielétrica e microestrutura de cerâmicas policristalinas do tipo (Ca IND. 1/4 Cu IND. 3/4)TiO IND. 3

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Síntese e caracterização dielétrica de filmes finos de Bi3NbO7 obtidos pelo método dos precursores poliméricos

Bi3NbO7 thin films were prepared by the polymeric precursor method. The precursor solutions were prepared with excess of bismuth ranging from 0% to 10% and the pH was controlled to be maintained between 8 and 9. This control was done by adding to the solution niobium and ethylene glycol. The final solution was clear and free of precipitation. After obtaining the precursor solution, has begun the process of characterization of powders with thermogravimetry (TG), differential thermal analysis and X-ray analysis (XRD). The films were obtained by the polymeric precursors, the method is advantageous because it is simple, and low cost involves steps and controlled stoichiometry. The films were annealed and characterized by XRD and SEM and also characterized according to their dialectics properties. We observed that the best results were obtained when the film is thermally at 800 ° C for two hours and 860 ° C for two hour. Under these conditions we obtain Bi3NbO7 thin films with good homogeneity, uniform distribution of the grains, but with the formation of secondary phase, which does not occur in treatments with lower temperature. The dielectric characterization showed that the produced film showed good characteristics with high dielectric constant and low loss

Instrumentação para a caracterização dielétrica de filmes biodegradáveis

A caracterização dielétrica de um material pode ser usada como uma técnica não destrutiva para avaliar e monitorar sua qualidade, bem como no entendimento da relação estrutura-propriedade de um material, através de suas propriedades dielétricas em função da frequência, temperatura, composição química do material, dentre outros. Na literatura há escassez de trabalhos e dados de caracterização dielétrica de filmes a base de biopolímeros. Diante desse contexto, o objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento e a construção de uma instrumentação alternativa a equipamentos disponíveis no mercado, como analisadores de rede e de impedância, que pudesse ser utilizada para a caracterização dielétrica de filmes biodegradáveis a base de gelatina. Foi utilizado o método de placas paralelas na determinação da parte real da permissividade conhecida como permissividade relativa ou constante dielétrica (ε\'). O circuito utilizado para a instrumentação foi um oscilador astável com funcionamento baseado no amplificador operacional (741) chaveado pela carga de um capacitor de placas paralelas cujo dielétrico foi uma amostra de filme biodegradável. A partir dos valores da frequência de oscilação e geometria do capacitor, foi possível calcular a capacitância de cada amostra e, consequentemente obter os valores da permissividade relativa do filme, usando relações básicas bem estabelecidas. Os filmes de gelatina foram produzidos pela técnica de casting sendo utilizados como plastificantes o glicerol (G), o sorbitol (S) e suas misturas, na proporção (G:S) de 30:70, 50:50 e 70:30. Os filmes foram caracterizados quanto à umidade e cristalinidade. A permissividade relativa (ε\') dos filmes, determinada a temperatura ambiente, foi avaliada em função da frequência (5 a 50 kHz), tempo de armazenamento, do teor de umidade e tipo de plastificante. A instrumentação projetada e construída foi capaz de medir com precisão a permissividade relativa das amostras, sendo que essa propriedade diminuiu com o aumento da frequência para todos os filmes. Mantendo-se a frequência constante, não houve variação de ε\' para os filmes de gelatina, independente do plastificante, ao longo de um mês de armazenamento a 24 ± 3 °C. O efeito da umidade foi observado em frequências menores que 25 kHz, sendo que quanto maior o teor de umidade maior a permissividade relativa. O efeito do tipo de plastificante na permissividade relativa dos filmes foi observado a baixas frequências (5 kHz) e filmes plastificados com sorbitol apresentaram maiores valores de ε\'. Os filmes plastificados com maior teor de umidade apresentaram menor cristalinidade, portanto maior mobilidade molecular e consequentemente maior a permissividade relativa.

Estimativas do teor de umidade empregando o método GPR: uma avaliação comparativa em experimentos de laboratório e campo

Este trabalho faz uma análise das estimativas de teores de umidade obtidas com o método Ground Penetrating Radar (GPR) comparativamente às determinadas com os métodos Time Domain Reflectometry (TDR) e gravimétrico. Os dados foram obtidos em dois experimentos diferentes: um experimento controlado em laboratório buscando reproduzir um meio homogêneo onde foram obtidas as medidas de umidade com GPR (antenas de 1 GHz) e TDR, e outro experimento de campo onde foram obtidos dados com GPR (antenas de 200 MHz) e de amostras de solos do local. Para a obtenção das estimativas a partir do método GPR foram analisados os eventos relativos à onda de transmissão direta entre as antenas, onda refratada criticamente e onda refletida em interfaces com diferentes propriedades elétricas.O GPR mostrou-se sensível às variações de umidades presentes nos dois experimentos e apresentou boa correlação com os dados obtidos com TDR (REQM de0,007 m³m-3) e das amostras (REQM de 0,039 m³m-3).

Avaliação da degradação de vias férreas: caracterização do balastro com recurso ao radar de prospeção

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil – Ramo de Estruturas e Geotecnia

Inspecção de infraestruturas ferroviárias. Avaliação não destrutiva com o radar de prospecção.

As infraestruturas ferroviárias são cada vez mais, essenciais para o serviço de mobilidade de pessoas e bens em curtas e em longas distâncias. A notável evolução da indústria e da tecnologia impulsionou o desenvolvimento socioeconómico dos países e por sua vez, a densidade das redes de transporte. Com base nesta expansão as entidades gestoras dos caminhos-de-ferro têm como função oferecer cada vez melhores serviços de transporte e, por conseguinte, garantir um elevado nível de segurança e conforto aos passageiros conjugando-os, claro, com os recursos que dispõem. Hoje em dia, as noções de manutenção e conservação das vias férreas estão directamente ligadas com a segurança dos utilizadores. Daqui resulta que as inspeções das vias são cada vez mais importantes para o bom funcionamento das mesmas. Assim, o objectivo desta dissertação consiste em propor uma metodologia para uma melhor avaliação das infraestruturas ferroviárias em tempo real. Ou seja, o intuito será de diminuir o tempo de inspecção das vias férreas, com base na antecipada caracterização dos parâmetros eletromagnéticos dos materiais ferroviários, em especial, do balastro contaminado com solo. Pretendeu-se desenvolver ensaios em laboratório que simulem as várias hipóteses de contaminação do balastro que podem existir numa via tradicional, variando o nível de contaminação do balastro e o teor em água do solo. Posteriormente, através da medição em contínuo da camada de balastro, com o apoio do radar de prospecção, GPR, irão ser estudadas as constantes dieléctricas dos diferentes casos de estudo. A metodologia em estudo procura estabelecer uma relação entre os dados obtidos em laboratório, através do radar de prospecção, e a medição dos parâmetros geométricos de via numa via em serviço, analisando, principalmente, as zonas de deterioração. A utilização do GPR mostrou ser uma ferramenta eficiente para avaliação da condição da via, permitindo observar a evolução ao longo do tempo da contaminação do balastro.

GPR para a verificação do nível d'água subterrânea em transição floresta amazônica e cerrado

Um estudo do monitoramento do nível de água foi realizado com medidas diretas e com Radar de Penetração no Solo (GPR) em uma floresta tropical de transição para o cerrado. Três poços de monitoramento do nível de água foram instalados durante 2001/2002 em três locais diferentes: o primeiro em uma área de floresta permanente, outro em área de floresta manejada e outra em uma área de pasto. Os perfis de GPR mostram que o nível do topo do lençol freático aparece como um refletor horizontal forte em março e em agosto de 2002, e como um refletor fraco durante medidas em maio e outubro de 2001 com descontinuidades devido a diversas lentes de solo laterítico no solo. O topo do lençol de água é facilmente confundido com a presença de tais lentes. A umidade do solo teve uma influência nestes sinais da reflexão, mudando a constante dielétrica do solo. A profundidade do topo do lençol da água variou 1,8 m sob a floresta permanente, 0,9 m sob a floresta manejada e 3,7 m sob o pasto.

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

Tese de Doutoramento em Ciências - Especialidade em Física

Desempenho de modelos de calibração de guias de onda acopladas a TDR e a multiplexadores em três tipos de solos

O trabalho teve como objetivo avaliar modelos de calibração para dois tipos de guias de onda de TDR, referentes a dois equipamentos (Trase System e TDR 100), acopladas diretamente ao analisador de umidade ou a multiplexadores. Amostras de três tipos de solo foram acondicionadas em segmentos de tubos de PVC e saturadas. Dois tipos de guias de onda de três hastes, com capacitor e com resistor foram inseridas dentro de cada segmento de tubo com solo e conectadas a dois equipamentos de TDR, diretamente no testador de cabos ou via multiplexadores. Dados de umidade obtidos por gravimetria e da constante dielétrica foram tomados em cada coluna durante a secagem do solo da saturação até umidades próximas do limite inferior de disponibilidade de água por meio de leituras com as guias de onda conectadas ao testador de cabos e conectadas ao multiplexador. Um modelo polinomial cúbico foi ajustado aos dados da constante dielétrica do solo (épsilon) e da correspondente umidade (teta) e cinco modelos de determinação de q em função de e foram testados quanto ao desempenho. Os resultados mostraram que não houve diferença significativa na calibração das guias de onda com capacitor para uso com a TDR Trase System, considerando a conexão das guias ao analisador de umidade ou a multiplexadores. No caso da TDR 100, as guias de onda com resistor devem ser calibradas conforme o seu uso. O modelo cúbico foi o de melhor desempenho seguido pelo modelo de Roth que estimou, com boa exatidão, os valores da constante dielétrica e da umidade com a mais próximo de 0,5 para as guias de onda com capacitor que com as guias com resistor.

Sonda espiral de TDR para a medida da umidade no perfil do solo

A técnica da reflectometria no domínio do tempo (TDR) tem sido uma das mais utilizadas para determinação da umidade volumétrica (teta) dos solos, devido às características favoráveis, como alta precisão, não-utilização de radiação ionizante e pequena influência da salinidade, densidade e textura do solo. Entretanto, uma das limitações é que a maioria dos equipamentos e sondas de TDR disponíveis não possibilita a medida no perfil do solo, como, por exemplo, permite a técnica da sonda de nêutrons. Com a TDR há necessidade de abrir buracos para a instalação de sondas nas profundidades desejadas, restringindo-se o número de pontos amostrados no perfil do solo. Assim, o objetivo deste trabalho foi apresentar e testar uma sonda de TDR que possibilitasse a sondagem detalhada da umidade ao longo do perfil do solo. O sistema consiste de uma sonda espiral posicionada na extremidade de uma haste metálica, acoplada a um penetrômetro de impacto utilizado para facilitar a inserção da sonda nas profundidades desejadas. A calibração da sonda foi realizada em laboratório, com sete solos de diferentes texturas, e sua validação feita em campo nos mesmos solos. A resposta da constante dielétrica (épsilon) medida com a sonda, considerando a umidade, foi mais bem representada por uma função matemática do tipo teta = a - bépsilon + c/épsilon2. O experimento de campo para a validação da calibração obtida em laboratório apresentou erro-padrão da estimativa da umidade de 6 %, considerando uma única equação de calibração com todos os solos em conjunto, e 5 %, levando-se em conta as equações com os solos separados em dois grupos conforme a textura.