[pt] Os laboratórios projetados para testes de motores de combustão interna trabalham sob normas que especificam métodos de ensaios aplicados à avaliação do desempenho do motor. Um motor veicular testado em um dinamômetro de bancada possui equipamentos auxiliares necessários para garantir condições de ensaio específicas, tal como a temperatura do ar de admissão, que deve ser mantida dentro dos valores indicados nas condições-padrão de referência da aplicação pretendida. Diante deste cenário, é evidente a importância de um estudo dos sistemas de condicionamento presentes nas salas de testes de motores. Esta dissertação apresenta o projeto, dimensionamento e simulação de um sistema de condicionamento que controla a temperatura e umidade do ar de admissão para realização de testes de motores de combustão dispostos em dinamômetros de bancada, independente das condições ambientais. A modelagem dinâmica do condicionador de ar e seus componentes (trocador de calor de água gelada, aquecedor elétrico e umidificador) foi implementada no EES. O sistema de controle PID com dois esquemas de ajuste de ganhos (utilizando a fórmula de Ziegler-Nichols, e auto-sintonizado on-line por um sistema supervisório fuzzy) foi desenhado no MATLAB. Para avaliar o desempenho do condicionador e do seu sistema de controle foi estabelecida uma comunicação através do intercâmbio dinâmico de dados entre o MATLAB e o EES. Um estudo de simulação comparativa entre ambos esquemas de ajuste dos controladores, mostra que a estratégia de controle fuzzy supervisório PID proposta permite obter um melhor desempenho dinâmico do sistema condicionador, em termos de estabilidade diante variações tanto na vazão quanto nas condições do ar de admissão, segundo os resultados obtidos na simulação com dados experimentais de um motor Diesel testado sob o ciclo de ensaios dos 13 modos em estado estacionário (ESC test) para certificação de emissões. / [en] Engine testing laboratories designed for automotive vehicles operate under standards that specify test methods used to evaluate the performance of internal combustion engines. A vehicle engine tested on a dynamometer bench has auxiliary equipment required in order to ensure the test conditions, such as intake air temperature which must be maintained within the specified values by standard reference conditions of the intended application. Given this backdrop, it is clear the importance of study of conditioning systems present in engine test facilities. This dissertation presents the design, implementation and simulation of a conditioning system that controls temperature and humidity of the intake air for testing of combustion engines arranged in a dynamometer bench, regardless of ambient conditions. The dynamical modelling of the air conditioner and its components (chilled water heat exchanger, electric heater and humidifier) was implemented in EES. The PID control system with two gains adjustment schemes (using the Ziegler-Nichols formula, and self-tuned on-line with a fuzzy supervisory system) was designed in MATLAB. The conditioning unit performance and its control system was assessed using a communication established through of the dynamic data exchange between EES and MATLAB. A comparative simulation study on both schemes for tuning of controllers shows that the use of the PID supervisory fuzzy control strategy proposed allows for considerable improvements in dynamic performance of the system, in terms of stability on both variation in flow rate and conditions of the intake air, according to the results obtained in the simulation with experimental data of a heavy-duty Diesel engine over the test cycle 13 steady state modes (ESC test) for emission certification.

[pt] Devido ao interesse crescente na utilização da energia solar no condicionamento de ar e secagem de alimentos, o presente trabalho descreve diversos ciclos solares de condicionamento de ar e apresenta um modelo de simulação das condições de operação e desempenho dos equipamentos usados num ciclo aberto de condicionamento. O modelo calcula o ciclo termodinâmico e especifica as características de transferência de calor e massa dos equipamentos para sistemas de qualquer capacidade térmica. Os resultados encontrados são exemplificados para sistemas de 1 a 5 toneladas de refrigeração de capacidade. / [en] Due to the increasing interest in the use of solar energy for air contioning and drying of foods, the present work describes different cycles of solar air conditioning and presents a model for simulating the operating conditions and the performance of the equipaments used in an open air conditioning cycle. The model calculates the termodynamic cycle and specifies the heat and mass transfer characteristics of the equipments for systems of any cooling capacity. The results are exemplified for systems of 1 to 5 refrigerating tons of cooling capacity.

[pt] A imobilização dos contaminantes utilizando carvão vegetal funcionalizado (CVf) ou também chamado biocarvão (BC) em tratamento de água e solo recebe um papel cada vez mais importante e é considerado como uma boa alternativa de remediação. Além disso, atualmente tem se muito em conta a produção do CV, utilizando biomassa, ou subprodutos agrícolas. O biocarvão possui alta capacidade de troca de cátions, grande área de superfície, bem como um grande tamanho de micro poros. Estes fatores geram uma adsorção significativa de metais contaminantes. Deste modo, o CVf desempenha um papel importante no controle de contaminantes ambientais. O objetivo deste trabalho foi avaliar amostras de carvão vegetal funcionalizado (CVf) obtido a partir do bagaço da cana, a fim de determinar a retenção de alumínio para a sua possível aplicação em solos contaminados. O projeto foi dividido em etapas. Em primeiro lugar, foi desenvolvido um protocolo para a obtenção de carvão vegetal funcionalizada (CVF). Na segunda parte, foram realizados ensaios de retenção de alumínio em CVf, variando o pH, a quantidade de CVF e da concentração de metal. A partir de esta avaliação, determinou-se as condições ideais para a máxima remoção de metal em solução aquosa, sendo pH 5, tempo de 6 hr e concentração de CVf de 10 mg/l, para depois estudar sua possível aplicação no condicionamento do solo. Foram realizadas análises químicas e complementares das amostras do CVf, tais como MEV/EDS, Infravermelho (FTIR) e espectrofotometria de absorção atômica para caracterizar o produto. O comportamento do fenômeno de adsorção foi demonstrado testando os modelos de Langmuir e Freundlich. Os resultados da caracterização e processo adsortivo, foram similares aos relatados na literatura, e os dados de adsorção se acoplaram o modelo de Freunlinch. Como esperado, na interação do material obtido e o solo, a capacidade de adsorção do alumínio, e a CTC e pH, aumenta com o acréscimo da concentração de CVF assim como a quantidade de alumínio retido, concluindo que o CVF é uma boa opção como condicionador de solo, especialmente em solos ácidos para remoção de alumínio livre. / [en] The Immobilization of contaminants using functionalized charcoal (CVf), or also called biochar (BC) in water and soil treatment gets an increasingly important role and it is considered as a good alternative of remediation. In addition, currently it has taken account the CVf production, using biomass, or agricultural by-products. The biochar has a High cation exchange capacity (CEC), large surface area as well as a big micropores size. These factor will generate a significant adsorption of contaminating metals. Thus, the CVf plays an important role in the control of contaminants. The objective of this work is to evaluate samples of functionalized Biochar (CVf) which was obtained from the sugarcane bagasse in order to determine the aluminum retention for its possible applicability in contaminated soil. The project was divided into stages. Firstly, it was developed a protocol in order to obtain functionalized charcoal (CVf). In the second part, aluminium adsorption test were carried out in CVf, varying the pH, amount of sorbent and metal concentration. Finally, it was determined the optimum conditions for the maximum metal removal on liquid media, being pH 5, time of 4 hr, and CVf concentration of 10 mg/l, following its possible application in the soil conditioning. It was necessary to carry out chemical and complementary analysis of the samples such as SEM-EDS, infrared (FTIR), and atomic absorption spectrophotometry to characterize the product. The behavior of the adsorption phenomenon was demonstrated by testing the Langmuir and Freundlich models. The results of the characterization and adsorption process were similar to those reported in the literature, and the adsorption data were coupled to the Freunlinch model. As expected, in the interaction of the material obtained and the soil, the CEC and pH, increases with the increase of CVf concentration as well as the amount of aluminum retained, concluding that functionalized charcoal (CVf) is a good option for soil conditioner, especially in acid soils for free aluminum removal.

[pt] A determinação dos coeficientes convectivos de troca de massa em regeneração (retirada de água) de desumidificante líquido (trietileno glicol), para posterior utilização em condicionamento de ar,utilizando-se coletores solares planos é feita neste trabalho. A partir de balanços de massa e calor, é desenvolvido um modelo para o cálculo de um trocador de massa do tipo placas paralelas analogamente ao cálculo de torres de resfriamento, levando-se, entretanto, em consideração o abaixamento da pressão de vapor d água em equilíbrio com a solução aquosa de trietileno glicol. Das experiências realizadas com esta geometria, é possível estimar um valor médio para o número de Lewis, e correlação de vazões líquido-ar. Utilizando-se a analogia existente entre as transferências de calor e de massa, obtém-se uma correlação válida para a variação das características geométricas do coletores solares planos utilizados na regeneração do líquido desumidificante, bem como vazões e temperaturas de operação. É realizada finalmente uma análise das incertezas das medidas associadas aos valores de Merkel, Le e Lep obtidos, objetivando-se o estudo da confiabilidade das correlações desenvolvidas e do modelo de cálculo do regenerador. / [en] This experimental research deals with the determination of the mass transfer coefficient in the regeneration processo of a liquid dehumidifier (triethylene glycol), used in a solar air condittioning system. It is also developed, from na overall energy and massabalance, a model for calculating a parelal plate type regenerator using the same methodology as already accepted for designing colling towers. The model includes the lowering of the water vapor pressure in equilibrium with the aqueous glycol solution The heat and mass transfer analogy hás been used for obtaining na expression for the mass transfer coefficient from heat tranfer data, which is useful for designing solar regenerators from geometry, flow rates and temperature conditions. Finally, an uncertainty analysis of the Merkel, Le and Lep parameters has been carried on to validate the correlation developed from experimental data.

[pt] Um dispositivo experimental foi desenvolvido para investigar o desempenho térmico de um sistema de armazenamento de frio que utiliza água como material com mudança de fase (MMF) em esferas rígidas e contém um elemento interno para responder às variações da massa específica do MMF durante o processo. A maioria das experiências de dispositivos de armazenamento térmico em capsulas tem uma variação em suas dimensões externas devido à expansão ou contração é interiormente absorvida, a forma externa permanece invariável e podem ser evitados problemas de variação de volume e acomodação das capsulas em tanques de armazenamento. Neste trabalho são investigados os sistemas encapsulados esféricos com elemento interno (diafragma) que absorve a variação de volume para manter constante o diâmetro externo.A esfera é esfriada por um fluxo externo de Mistura Álcool-Água controlado por um banho de temperatura constante. Foram investigadas várias situações para temperaturas diferentes e regimes de fluxo. São monitorados o campo de temperatura, a posição de interface e a transferência de calor dentro das esferas. Implementou-se um modelo numérico para a avaliação dos resultados experimentais. O programa dói preparado na linguagem de programação Fortran e as comparações foram feitas no campo de temperaturas, frente de solidificação, e energia removida. A vantagem ou desvantagem de cada caso são apresentadas. / [en] An experimental apparatus was developed to investigate the thermal performance of a cold storage system utilizing rigid spheres containing an internal element to account for dilatation or contraction of the material during the change of phase. Most of the encapsulated thermal storage devices experiments a variation in its external dimensions due to the expansion or contraction that appear in the freezing or melting processes. If the expansion or contraction is absorbed internally, the external shape remain invariable and accommodation problems in storage tanks can be avoided. In spherical encapsulated systems, the internal element absorbs the volume variation in order to maintain constant the outside diameter. To develop the absorber, different sizes of spheres were investigated, as well, different shapes of absorbers. The sphere is cooled or heated by an external flow controlled by a constant temperature bath. Several situations were investigated for different temperatures and flow regimes. During the changing of phase, the temperature field, the interface position and the convection

[pt] Um dispositivo experimental foi desenvolvido para o estudo do super-resfriamento da água em cápsulas cilíndricas visando sua utilização em processos de termo-acumulação. A bancada experimental é constituída basicamente por: seção de teste, sistema de resfriamento, sistema de visualização e sistema de aquisição e armazenamento de dados. A temperatura do fluido externo, ou fluido de transferência (FT), uma solução aquosa de álcool a 50% por volume, foi mantida fixa por um banho de temperatura controlada durante cada teste. O trabalho foi dividido em quatro etapas. A primeira trata do estudo estatístico do super- resfriamento e nucleação, onde foram utilizadas 4 cápsulas de materiais distintos (alumínio, bronze, PVC e acrílico) de 45 mm de diâmetro, com diferentes temperaturas do FT. A segunda etapa investiga a Taxa de Resfriamento, parâmetro que quantifica a queda da temperatura e influencia fortemente o superresfriamento e a nucleação. Na terceira etapa, foi estudada a influência da rugosidade da parede interna da cápsula. Nesta etapa, quatro diferentes cápsulas de alumínio, com diferentes rugosidades, foram utilizadas. Finalmente, na quarta etapa, foram realizadas visualizações do processo de nucleação para posterior processamento e melhor entendimento do fenômeno. Os resultados obtidos indicam que o material da cápsula (condutividade e rugosidade) e a temperatura do FT têm grande influência nos fenômenos de super-resfriamento e nucleação da água em cápsulas cilíndricas, afetando, fortemente, o processo de mudança de fase. / [en] An experimental device was developed to investigate the supercooling phenomenon in water inside cylindrical capsules used for cold storage process. The experimental device is formed by the test section, the cooling system, the visualization system and the data acquisition and storage system. The temperature of the transfer fluid (TF), a water-alcohol mixture (50% volume), is controlled by a constant temperature bath (CTB). The work was divided in four stages. The first is the statistical study of the supercooling and nucleation phenomena, where four capsules of 45 mm diameter made with different materials (aluminum, brass, PVC and acrylic) had been used, with different temperatures of the FT. The second stage studies the Cooling Rate, a parameter related to the supercooling and nucleation phenomena. In the third stage, the influence of the superficial roughness of the internal wall was investigated. Four aluminum capsules, with different roughness, were used. Finally, in the fourth stage, visualizations of the nucleation process had carried out, for posterior processing and analysis. The results indicate that the material of the capsule (conductivity and roughness) and the temperature of the TF have a considerable influence in the supercooling and nucleation phenomena of the water inside cylindrical capsules, strongly affecting the phase change process.

[pt] No presente estudo, foi investigada a ocorrência da resposta de congelamento de defesa durante o período pré- e pós-choque empregado no protocolo para a criação seletiva das linhagens de ratos Cariocas alto- e baixo-congelamento condicionado na PUC-Rio. Além disso, para obter uma maior clareza da estrutura deste comportamento defensivo e sua relação com as duas linhagens, foi realizada uma extração de componentes. Foram detectadas diferenças significativas entre as linhagens nos períodos pré- e pós-choque, com a diferença no período pré-choque sendo proporcional à encontrada no fenótipo. A análise fatorial revelou 4 componentes, o primeiro relacionado ao fenótipo, o segundo à parcela final do período pré-choque, o terceiro ao período pós-choque e o quarto à parcela inicial do período pré-choque. Estes resultados demonstram que o protocolo empregado foi capaz de produzir diferenças significativas nas linhagens selecionadas para alto e baixo congelamento condicionado em paradigmas de ansiedade incondicionada, indicando um mutualismo genético por trás destes mecanismos, observado pela primeira vez com ratos selecionados apenas pelo medo contextual condicionado. O componente que carregou a parcela final do período de habituação (pré-choque) mostrou-se mais responsável por explicar a variação individual do que a parcela inicial ou o pós-choque, indicando que este período dos minutos 5 a 8 é um intervalo ideal para obter de forma mais eficaz o traço comportamental do animal. / [en] The present study investigated freezing behavior patterns during the selective breeding protocol employed in the creation of the Cariocas High- and Low- Conditioned Freezing in PUC-Rio s Neuroscience Laboratory. There were significant differences found in the baseline, post-shock and retrieval (phenotype) freezing means of the High-, Low- and Control lines over the generations of selective breeding. A Principal Component Analysis of the freezing means in each minute of the contextual fear conditioning protocol revealed four components, the First loading the freezing in the retrieval period, the Second the final half of the baseline period, the Third loads the 3 minutes of freezing measured after foot shocks are received and the Fourth loads the first half of the baseline period. The analysis of the means shows that the selective breeding protocol employed successfully produced differences in anxiety in the selected lines. It s the first time this baseline difference in freezing is observed in Rats. Indicates that there s a genetic pleiotropy behind the underlying mechanisms that allow for a stronger or smaller fear response in response to contextual cues, conditioned or unconditioned. We hypothesize that this might be related to genetic differences in fear related spatial learning modulated by the selection process. Finally, the Second component loading the final half of the baseline period shows that this period (between 5 and 8 minutes) is better at producing a stable behavior pattern which more aptly reproduces the rat s individual identity.

[pt] A tecnologia automotiva moderna alcança progressos consideráveis tanto no aspecto mecânico como funcional, com esses avanços tecnológicos, o maior progresso foi feito na estrutura dos automóveis e dos sistemas de ar condicionado. O presente trabalho é desenvolvido considerando a importância da utilização de gás refrigerante, já que se tornou um assunto ambiental de grande importância pelo fato de ter um papel na destruição da camada de ozônio. Foi construída uma bancada experimental que consta de duas câmaras isoladas para a colocação do equipamento, instrumentos, dispositivos de medição e geração de carga térmica, em seguida foi montado um condicionador de ar automotivo composto por componentes originais do sistema de condicionamento de ar de um automóvel para simular funcionamentos, com a finalidade de avaliar os parâmetros de funcionamento afetados quando são utilizadas diferentes cargas de gás refrigerante. Foram realizados testes controlando a temperatura e umidade constantes no habitáculo automotivo (câmara 1), para variações de temperatura na câmara (2), da vazão mássica no sistema e variações de torque e velocidade, no sistema motor - compressor, com diferentes quantidades de gás refrigerante originando situações de insuficiência de carga, carga adequada e sobre carga. Para o controle da carga térmica dentro das câmaras foram utilizados controladores de potência e um software aplicativo. Os parâmetros de operação do equipamento foram obtidos e arquivados mediante um sistema automático de aquisição de dados. Os resultados experimentais mostraram o comportamento real do ciclo de refrigeração, a queda de pressão nas linhas de descarga e de sucção, assim como no condensador e no evaporador. Apresenta-se o sub-resfriamento do refrigerante na saída do condensador bem como o superaquecimento na sucção. Verifica-se uma tendência politrópica, no lugar do processo isentrópico do ciclo ideal. Esta divergência do ciclo faz com que a temperatura de descarga do compressor (T2) seja elevada. A carga de gás refrigerante exerce influência no desempenho de um sistema de condicionamento de ar e os resultados do presente trabalho concordaram bem com as expectativas teóricas do problema considerado. / [en] The modern automotive technology reaches considerable progress s in the mechanical aspect as in the functional, with these technological advances, the biggest progress was made in the structure of the automobiles and in the air conditioning systems. Considering the importance of the use of refrigerant, the present work is developed, because the refrigerant gas became a great importance ambient subject for its paper in the ozone layer destruction. An experimental bench was constructed; it consists of two isolated chambers, where equipment, instruments, devices of measurement and thermal load generation were installed. After that, an automotive air conditioner was mounted, made up of original components from an automobile air conditioning system to simulate operation, with the purpose to evaluate the operation parameters affected when using different refrigerant loads. Tests with constant temperature and humidity in the simulated automotive chamber (1) for variations of chamber (2) temperature, of mass outflow in the system and variations of torque and speed in the motor-compressor system were performed with different refrigerating amounts creating situations of insufficient load, adequate load and over load. For the chambers thermal load controlling, power controlling and appropriate software were used. The equipment operational parameters had been gotten and filed by means of an automatic data acquisition system. The experimental results had shown the real behavior of the refrigeration cycle, the pressure drop in the discharge and suction lines, as well as in the condenser and the evaporator. Also the refrigerant sub-cooling in the exit of the condenser, the gas overheating in the suction, the polytrophic trend instead of the ideal cycle isentropic process was observed. This divergence from the ideal cycle makes the discharge compressor temperature (T2) was higher. The refrigerant gas charge influences the performance of an air conditioning system and the present work results agreed well with the theoretical expectations for the considered problem.

[pt] Os ratos Carioca com alto condicionamento (CAC) e Carioca com baixo condicionamento (CBC) são duas linhagens que são criadas seletivamente para altos e baixos níveis de congelamento, em resposta a sugestões contextuais previamente associadas ao estímulos elétricos nos membros. Essas duas linhas têm traços significativamente diferentes de respostas semelhantes à ansiedade, em diferentes protocolos comportamentais. O presente estudo utilizou ratos machos e fêmeas de CAC e CBC para investigar possíveis associações entre comportamento relacionado à ansiedade e ingestão de álcool. Quinina e sacarina foram utilizadas como soluções de controle do paladar. Os resultados indicaram que os ratos CAC tinham um fenótipo ansioso mais alto e os animais CBC tinham um fenótipo ansioso mais baixo, quando as duas linhagens foram comparadas com uma linhagem, selecionada aleatoriamente, que foi usada como grupo controle (CTR). Os ratos machos exibiram consistentemente maior congelamento condicionado do que as fêmeas. Os ratos CAC consumiram mais concentrações de álcool de 6 porcento e 10 porcento do que os ratos CBC em um teste de livre escolha de consumo e maior consumo na concentração de álcool 10 porcentp em um teste de escolha forçada. Ratos fêmeas CAC exibiram a maior quantidade de ingestão de álcool durante essas três condições, em comparação com ratos machos CAC e também consumiram mais quinina que ratos machos. Finalmente, ratos CAC exibiram menor consumo de sacarina em comparação com CBC e animais controle. No total, esses resultados revelaram diferenças entre os sexos no comportamento semelhante ao da ansiedade e no consumo de álcool, corroborando a hipótese de que existe uma relação positiva entre ansiedade e ingestão de álcool. / [en] Carioca High-conditioned Freezing (CHF) and Carioca Low-conditioned Freezing (CLF) rats are two linesthat are selectively bred for high and low levels of freezing in response to contextual cues that are previously associated with footshock. These two lines have significantly different traces of anxiety-like responses in different behavioral protocols. The present study used male and female CHF and CLF rats to investigate possible associations between anxietyrelated behavior and alcohol intake. Quinine and saccharin were used as taste control solutions.The results indicated that CHF rats had a higher anxious phenotype and CLF animals had a lower anxious phenotype when both breeding lines were compared with a randomly selected line that was used as a control group. Male rats consistently exhibitedmore conditioned freezing than females. CHF rats consumed more 6 percent and 10 percent alcohol concentrations than CLF rats in a free-choice test and more of a 10 percent alcohol concentration in a forcedchoice test. Female CHF rats exhibited the highest amount of alcohol intake during these three conditions compared with male CHF rats. Female rats also consumed more quinine than male rats. Finally, CHF rats exhibited lower saccharin consumption compared with CLF and control animals. Altogether, these results revealed sex differences in anxiety-like behavior and alcohol consumption,supporting the hypothesis that there is a positive relationship between anxiety and alcohol intake. The Carioca breeding lines were developed for high and low defensive behavior in response to diffusecontextual cues that are associated with footshock but not to well-defined danger-related stimuli, corroborating the view that anxiety but not fear is associated with alcohol consumption.