[pt] Desde os anos 70, com a crise do petróleo, a busca por fontes de energia alternativa vem sendo desenvolvida. Além disso, existe também a preocupação ambiental em obter energia limpa. O hidrogênio, que pode ser produzido pela reforma a vapor do metanol, é uma importante fonte alternativa de energia limpa que pode ser empregada nas células a combustível. Neste trabalho foram preparados catalisadores baseados em Cu e Zn por diferentes métodos: coprecipitação, precipitação sequencial e precipitação homogênea com algumas variações, como a ordem de adição dos reagentes e o tempo de envelhecimento. Zircônio e ítrio foram usados em diferentes teores como promotores desses catalisadores para a reforma a vapor do metanol. As amostras recém-preparadas e/ou calcinadas foram caracterizadas pelas técnicas de: espectroscopia de emissão óptica com plasma acoplado (ICP-OES), espectroscopia de absorção atômica (EAA), área específica pelo método BET, difração de raios-X (DRX), análise termogravimétrica (ATG), microscopia eletrônica de transmissão (MET), dessorção termoprogramada de H2 (DTP-H2), oxidação por N2O e espectroscopia de infravermelho (IV). O método de preparação não influenciou na formação da fase precursora, que foi a auricalcita para a maioria dos catalisadores recémpreparados e nos catalisadores calcinados foram encontradas as fases CuO e ZnO. Os catalisadores recém-preparados contendo ítrio e preparados por coprecipitação não formaram fases precursoras cristalinas e tiveram as menores áreas específicas (BET). O zircônio modificou a estrutura cristalina dos catalisadores, aumentando a área específica total e a área metálica de Cu, quando estes foram preparados por precipitação homogênea. Duas etapas de decomposição foram encontradas na ATG maioria dos catalisadores e foram atribuídas à desidroxilação e descarbonatação das fases precursoras. Perfis com três ou quatro picos de dessorção foram encontrados na DTP-H2 e foram atribuídos a diferentes tipos de sítios de cobre metálico. As técnicas DTP-H2 e oxidação por N2O não apresentaram áreas de cobre semelhantes, indicando que o uso dessas técnicas só é válido para avaliar tendências de variação. A morfologia das partículas foi influenciada pelo método de preparação e pelo promotor. O catalisador preparado por coprecipitação apresentou partículas com morfologia mais regular e ainda foram encontradas partículas com formato tipo agulha, remanescentes do precursor que não foi calcinado. O infravermelho apresentou bandas dos íons formiatos e metoxi adsorvidas sobre cobre oxidado, que seriam as espécies intermediárias na reforma a vapor do metanol, confirmando também a influência da água na oxidação das espécies de cobre metálico. Estas espécies oxidadas seriam responsáveis pela formação do hidrogênio. / [en] Since years 70 with the petroleum crisis the search for alternative energy has being developed. Moreover, obtaining clean energy is also an environmental goal. The hydrogen production by steam reforming of methanol is an important clean energy alternative source that can be used in fuel cells. In this work catalysts based in Cu were prepared by different methods: coprecipitation, sequential precipitation and homogeneous precipitation. Some variations in these methods also were tested as the reagents addition order and aging time. Zirconium and yttrium were used as promoters in different amounts. The catalysts were characterized by a variety of techniques, including Inductively Coupled Plasma- Optical Emission Spectroscopy (ICP-OES), Atomic Absorption Spectroscopy (AAS), N2 adsorption surface area analysis, X-Ray Diffraction (XRD), Thermogravimetric Analysis (TGA), Transmission Electron Microscopy (TEM), Temperature Programmed Desorption of H2 (H2-TPD), N2O oxidation and infrared spectroscopy of methanol adsorption. The preparation methods did not influence the precursor phase formation. The aurichalcite was the main phase found in the catalysts as prepared. In the case of calcined catalysts were found the CuO and ZnO phases. Yttrium based catalysts prepared by co-precipitation method showed no crystalline precursor phases and smaller surface areas. Zirconium modified the catalyst crystalline structure increasing surface area and the metallic copper area when prepared by homogeneous precipitation. Two decomposition steps were found in the majority of catalysts and were attributed to dehydroxylation and decarbonation of precursor phases. H2-TPD profiles showed three or four desorption peaks that were attributed to Cu metallic sites of different sizes at the samples surface. The metal area values obtained by H2-TPD and N2O oxidation techniques were not coincident. This fact indicated that this kind of determination is only to observe tendences. The preparation methods and promoter type influenced the catalysts morphologies. Catalyst prepared by coprecipitation method showed regular particles. When others methods were used particles with needle forms were found. They were origined by the remained precursor after the sample calcination. Infrared results showed bands attributed to formiates and metoxy ions adsorbed on oxide copper. These ions would be the intermediate species in the steam reforming of methanol confirming the water influence in the Cu metallic species oxidation. These oxided species seem to be the responsibles by the hydrogen formation.

[pt] São avaliadas a precipitação e seu fracionamento em três estágios de sucessão vegetal em estudo na sub-bacia do Caçambe, maciço da Pedra branca, Rio de Janeiro. No período de 04/11/2010 a 04/11/2011 foram realizadas 27 coletas após os eventos de chuva. Utilizaram-se 12 pluviômetros em uma área de floresta secundária avançada, 6 em uma floresta secundária inicial e 6 na borda entre as outras duas tipologias. A precipitação da série foi 2357,07 mm. Os fluxos de atravessamento, 89±13% na borda, 94±14% na tipologia inicial e 75±07% na tipologia avançada, estão de acordo com valores médios para a Floresta Atlântica. Os resultados indicam aumento de interceptação com o avanço do estágio sucessional, o que sugere a importância da preservação florestal para garantir interceptação mais eficiente da água da chuva, em especial em uma cidade sujeita a alagamentos como o Rio de Janeiro. Das 27 coletas, analisaram-se os elementos Na+, K+, Mg+2 e Ca+2 em 12 coletas. Os resultados assemelharam-se com a literatura, à exceção do Ca+2, com valores altos para concentração e para fluxos. Os resultados indicam que a expansão urbano-industrial na zona oeste da cidade pode estar contribuindo com um quadro de fragilização ambiental, pelo excesso de emissões de metais e pela capacidade de interceptação reduzida com a retirada de cobertura vegetal. Acredita-se que esta fragilização pode ser potencializada pelos registros do Rio Centro de tendência decenal de aumento de chuvas, e em especial da intensidade entre dezembro e abril, período de maior ocorrência de movimentos de massa e alagamentos. / [en] It is presented results from observations of gross rainfall and throughfall regimes for three successional phases in a stand located at Caçambe sub-basin, Pedra Branca massif, Rio de Janeiro. From 04/11/10 to 04/11/11 were carried 27 samplings after the rain events. Gross rainfall and throughfall were measured with 12 rain gauges in an area of advanced secondary forest, 6 in an early secondary succession and 6 in the edge. Total gross rainfall was 2357,07 mm. Average throughfall, 89±13% in the edge, 94±14% in initial secondary bush and 75±07% in advanced secondary forest, are in range of literature values for the Atlantic Rain Forest. Interception increased simultaneously to the advance of the secondary succession. This improved interception suggests the importance of forest preservation to mitigate flooding in vulnerable cities such as Rio de Janeiro. Chemical analysis for Na+, K+, Mg+2 e Ca+2 were evaluated in 12 out of 27 rain events. The results resembled literature, with the exception of high total quantity and concentration to Ca+2. The urban-industrial expansion in the zone west of the city is spoiling the forest patch and probably is causing the excess of metal emissions at Caçambe. In addition, Rio Centro record confirms a growing gross rainfall tendency in the end of this decade. From December to April is the mass movement and flooding period in Rio de Janeiro and its increasing intensity of gross rainfall completes the environmental fragility scenario.

[pt] Metais quando presentes em concentrações elevadas podem causar danos não só a saúde do homem como também ao meio ambiente, o metal na condição de contaminante abordado neste estudo foi o manganês sendo este importante à vida, mas ao mesmo tempo considerado um contaminante. Sua presença em águas não se dá somente pela ação do homem, podendo este ser encontrado naturalmente em concentrações de até 10 mg/L, embora raramente essa concentração exceda 1 mg/L. Os agentes responsáveis por essa concentração natural de manganês são minerais provenientes do solo e subsolo contendo manganês em sua estrutura. O trabalho desenvolvido estudou a remoção de manganês (II) em sua forma precipitada utilizando-se da adição de determinadas substâncias: Oxigênio, Peróxido de Hidrogênio, Hipoclorito de Sódio, Hipoclorito de Sódio e Peróxido de Hidrogênio, SO2 e Oxigênio, SO2 e Peróxido de Hidrogênio, Carbonato de Sódio e por fim Ácido de Caro, para identificar dentre estes processos um com maior eficiência na remoção de águas e efluentes na sua forma precipitada. Os resultados foram obtidos a partir do tratamento de uma solução sintética com concentração inicial de 10 mg/L de manganês (II), cujo objetivo foi desenvolver caminhos para que este pudesse ser removido na sua forma precipitada e também para enquadramento deste efluente na legislação brasileira (CONAMA número 430/2011), que estabelece concentração máxima de 1,0 mg/L de manganês (II) em águas de Classes 1 e 2. Os ensaios foram realizados em pH 6, 7, 8, 9 e 10 e com utilização dos oxidantes em dosagens com excesso de 100 por cento e 300 por cento. Dentre os testes realizados, os testes com a utilização de Hipoclorito de Sódio, Hipoclorito de Sódio e Peróxido de Hidrogênio, SO2 e Ar, SO2 e Peróxido de Hidrogênio, Carbonato de Sódio e Ácido de Caro apresentaram eficiência na remoção de Manganês (II), atingindo-se concentrações finais de manganês inferiores à 0,01 mg/L em alguns casos. Verificou-se também grande dependência do pH para precipitação, essa ocorrendo em grande parte somente em valores de pH superiores a 7. / [en] Dissolved metals when present in elevated concentrations can cause damage not only to man s health but also to the environment. The metal in the condition of contaminant to be addressed in this study is the manganese which, although being important to life, is also considered a contaminant. Its presence in the water is not only a consequence of man s actions, it being able to be found naturally in concentrations of up to 10 mg/L, although this concentration rarely exceeds 1 mg/L. The agents responsible for this natural concentration of manganese are minerals from the soil and the underground containing manganese in its structure. The work developed studied the removal of manganese (II) in its precipitated form using the addition of determinated substances, such as: Oxygen, Hydrogen Peroxide, Sodium Hypochlorite, Sodium Hypochlorite and Hydrogen Peroxide, SO2 and Air, SO2 and Hydrogen Peroxide, Sodium Carbonate and finally Caro s Acid, to identify among these processes one with more efficiency in the removal of manganese from waters and effluents in its precipitated form. The results discussed were obtained from the treatment of a synthetic solution with initial concentration of 10 mg/L of manganese (II), whose objective was to develop paths so it could be removed in its precipitated form and also for the framework of the effluent in the Brazilian legislation (CONAMA number 430/2011), that establishes maximum concentration of 1 mg/L of manganese (II). The experiments were performed in pH 6, 7, 8, 9 and 10 and with utilization of the oxidants in stoichiometric dosages with excess of 100 per cent and 300 per cent. Among the tests performed, the tests with the use of Sodium Hypochlorite, Sodium Hypochlorite and Hydrogen Peroxide, SO2 e Air, SO2 and Hydrogen Peroxide, Sodium Carbonate and Caro s Acid presented efficiency in the removal of Manganese (II), reaching final concentrations of manganese inferior to 0,01 mg/L in some cases. Great dependency on the pH to precipitation was verified, this happening in great part only in elevated values of pH, these values being superior to 7. It can also be verified in some cases that the concentration of the chemical reagent utilized can have influence over the precipitation of Manganese.

[pt] Ligas ferrosas são importantes insumos nos processos de obtenção de aços especiais. A obtenção de ligas Fe-Cr se dá principalmente por meio de dois processos, empregando-se como agentes redutores C ou Si, sendo o primeiro associado à síntese de ligas FeCrAC, e o segundo às ligas FeCrBC. Neste contexto, ligas do sistema Fe-Cr, com teor de Cr típico variando entre 45 a 95 por cento em massa, apresentam destaque, principalmente na fabricação de aços inoxidáveis. Durante processo de obtenção das referidas ligas, há considerável produção de finos, os quais podem ser reaproveitados mediante tratamento químico (piro e hidrometalúrgico) apropriado. No presente trabalho investigouse a extração de cromo de finos gerados durante a produção de uma liga Fe-Cr com alto teor de C. Para tanto foram realizadas ustulações nas temperaturas de 700, 800, 900 e 1000 graus Celsius com excessos de 100, 200, 300 e 400 graus Celsius NaOH e estequiométrico, 125, 150 e 200 graus Celsius de excesso de Mg(OH)2 em atmosfera oxidante, seguida de solubilização em meio aquoso e redução com H2O2 em diferente valores de pH, seguido-se da precipitação com NaOH em pH alcalino. Matéria prima, intermediários e produtos foram caracterizados por MEV/EDS, FTIR, DRX e ICP-OES. As recuperações de Cr em solução máximas alcançadas foram da ordem de 98 por cento, e a etapa de redução e precipitação em aproximadamente 95 por cento sugerindo que a rota de processamento químico proposta foi satisfatória no que tange à extração do cromo inicialmente presente. / [en] Ferrous alloys are important inputs in the process of obtaining special steels. The obtained Fe-Cr alloy is mainly by two processes, employing reducing agents such as C or Si, the first being associated with the synthesis of FeCrAC alloy and the second alloy to FeCrBC. In this respect, alloys of Fe-Cr system with varying Cr content typically between 45 to 95 percent by weight show prominence, particularly in the manufacture of stainless steel. During the process of obtaining these alloys, there is considerable production of fines which can be reused by appropriate chemical treatment (hydro-and pyro). In the present work we investigated the extraction of chrome fines generated during the production of a Fe-Cr alloy with high content of C. For both ustulações were performed at temperatures of 700, 800, 900 and 1000 Celsius degrees in excess of 100, 200, 300 and 400 percent stoichiometric NaOH and 125, 150 and 200 percent excess of Mg (OH) 2 in an oxidizing atmosphere, followed by solubilization in an aqueous medium and in H2O2 reduction with different pH values was followed by precipitation with-NaOH alkaline pH. Raw materials, intermediates and products were characterized by MEV/ EDS, FTIR, XRD and ICP-OES. The recoveries of Cr on maximal solution achieved were of the order of 98 percent, and the stage of reduction and precipitation by about 95 percent suggesting that the route of chemical processing proposal was satisfactory with regard to the extraction of chromium initially present.

[pt] Os processos de decomposição isotérmica em ligas diluídas Cu-Co foram investigados por microscopia eletrônica analítica de transmissão com espectroscopia EDS e EELS. A precipitação de partículas ferromagnéticas de Co na matriz de Cu foi revelada por uma variedade de modalidades: contraste de difração e microscopia eletrônica de alta resolução em MET, campo escuro anular em STEM, imagem de energia filtrada e holografia de elétrons. Partículas esféricas coerentes variando entre 10 e 40 nm em diâmetro foram consistentemente observadas desde os primeiros estágios de precipitação. Durante envelhecimento, os precipitados crescem monotonicamente, a energia de desajuste entre o precipitado de Co e a matriz de Cu aumenta significativamente o que, ocasionalmente, resulta na perda de coerência da interface. A precipitação homogênea de partículas incoerentes foi resultado de um duplo tratamento térmico, formando cristais maiores e facetados. No modo de decomposição heterogênea, foi estudada a cinética de precipitação descontínua que desenvolve colônias de partículas em forma de bastonetes regularmente espaçadas e alinhadas perpendicularmente em relação ao contorno de grão. Estes bastonetes perdem estabilidade formando cadeias alinhadas de partículas esféricas. Foi calculada a difusividade intergranular com valores duas ordens de grandeza mais elevadas que a difusividade na matriz neste sistema. Medidas magnéticas indicam a transição de fase do estado superparamagnético para ferromagnético e que a temperatura de transição aumenta com o teor de Co na liga. / [en] The isothermal decomposition processes of dilute Cu-Co bulk alloys have been investigated by means of analytical transmission electron microscopy. The precipitation of ferromagnetic Co particles in non-magnetic Cu matrix after aging treatments was revealed by a variety of electron-microscopy techniques: TEM diffraction contrast, high resolution electron microscopy, annular dark field STEM, energy filtered imaging and electron holography. Homogeneous spherical particles ranging from 10 to 40 nm in diameter were consistently observed from the early stages of precipitation. Precipitates grow monotonic upon aging, the lattice misfit energy between Co particles and Cu matrix increases significantly, which can further result in coherency loss of the precipitate/matrix. The precipitation of homogeneous incoherent particles was a result of double aging treatment, forming well developed and faceted crystals. In the heterogeneous decomposition mode, the kinetics of discontinuous precipitation colonies consisting of regularly-spaced rod-like particles aligned perpendicular to the grain boundary reaction front was studied. Upon further growth, these rods break down into chains of aligned particles. Intergranular diffusion models of lamellar discontinuous precipitation were found to be inadequate to apply in this alloy system. However, calculated grain boundary diffusivity indicated values two orders of magnitude higher than lattice diffusivity in this system. Magnetic measurements indicate a phase transformation from super paramagnetic to ferromagnetic, and the temperature of this transformation increases with the alloy Co composition.

[pt] Este trabalho é uma investigação da microestrutura e cinética dos fenômenos de precipitação que ocorrem na Liga 33 (Fe-Ni-Cr-Mo-Cu-N), sistema metálico desenvolvido pela Krupp VDM com o intuito de suportar altas temperaturas e ambiente corrosivo. A Liga 33 incorre precipitação contínua e descontínua simultaneamente, como resultado do tratamento de envelhecimento realizado numa faixa de temperatura correspondente àquela que o material atinge quando submetido a um processo de soldagem. A caracterização microestrutural foi realizada por microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura, e microscopia eletrônica de transmissão, incluindo microanálise, devido à ordem de grandeza nanométrica das fases precipitadas. A precipitação descontínua ocasiona uma estrutura lamelar no contorno dos grãos, resultado do crescimento cooperativo entre as lamelas, envolvendo átomos substitucionais (Cr, por exemplo) e intersticiais (N). A precipitação contínua ocorre no interior dos grãos gerando precipitados com diferentes morfologias. A microanálise revela que os produtos gerados em ambas as reações crescem competindo pelo Cr. Uma análise cinética- morfológica aponta para a natureza não estacionária da reação descontínua, que sofre gradativa diminuição de sua taxa de transformação, até ser totalmente paralisada. / [en] This work is an investigation of the microstructure and kinetics of the phenomena occurring inside Alloy 33 (Fe-Ni- Cr-Mo-Cu-N), a metallic system developed by Krupp VDM to endure high temperatures and corrosive environment. Alloy 33 incurs continuous and discontinuous precipitation simultaneously, as a result of the aging treatment induced in a temperature range correspondent to the one of a welding process in the referred material. The microstructural characterization was performed by optical microscopy, scanning electron microscopy and transmission electron microscopy, including microanalysis, due to the nanometric nature of the precipitated phases. Discontinuous precipitation produces a lamellar structure along grain boundaries as a result of a cooperative growth between the lamellae, involving substitucional and interstitial atoms, Cr and N respectively. Continuous precipitation occurs inside grains, generating precipitates with different morphologies. Microanalysis reveals that products of both precipitation reactions grow competing for Cr. A kinetic-morphological analysis points to the non-stationary characteristic of the discontinuous precipitation, where the transformation rate diminishes until it stops completely, as aging occurs.

[pt] A ciclagem de nutrientes em ecossistemas florestais constitui um processo de troca dinâmica entre os componentes bióticos e abióticos. A precipitação pluviométrica é uma vertente do processo de ciclagem, representando uma importante fonte de entrada de nutrientes e de eventuais poluentes em ecossistemas localizados próximo a fontes poluidoras. O perfil de ciclagem e alocação de nutrientes de uma região influenciam a fisiologia, biologia de plantas e animais em florestas, além de auxiliar no entendimento de processos sucessionais. O presente estudo foi feito em área de Mata Atlântica na zona oeste do Rio de Janeiro. Os aportes atmosféricos de nutrientes e poluentes foram determinados pela análise da composição química da água da chuva incidente sobre a floresta e da que atravessou o dossel, coletadas por meio de pluviômetros espalhados aleatoriamente. Para as determinações químicas as técnicas empregadas foram espectrometria de emissão ótica com plasma indutivamente acoplado (ICPOES) e espectrometria de massas com plasma indutivamente acoplado (ICPMS). Para as análises de ânions empregou-se a técnica de cromatografia de íons com detecção condutimétrica após supressão química. A precipitação pluviométrica no período de estudo (de 21/11/02 a 7/11/03) foi de 1708 mm, sendo o valor médio de interceptação pelas copas das árvores de 28 por cento. Quanto ao aporte de nutrientes, as maiores massas foram de K e Ca, com respectivamente 10,3 e 4,8 Kg/há/ano. Quanto ao aporte de metais, as maiores entradas foram de Zn (375 g/ha/ano) e Mn (46,2 g/ha/ano). Fatores de enriquecimento de até 18 foram encontrados. Atribui-se a presença de metais traço na precipitação total e na interna à proximidade da área de estudos em relação à metrópole do Rio de Janeiro. / [en] The cycling of nutrients in forest ecosystems is a dynamics exchange process between biotic and abiotic components. Pluviometric precipitation is one of the processes which affect cycling, representing one important source for the input of nutrients and potential pollutants in ecosystems situated close to polluting sources. The cycling profile and the availability of nutrients in a forest region influence the physiology, the biology of plants and help to understand seasonal processos. The present study was performed in a region of the Atlantic Forrest (Mata Atlântica) in the west zone of Rio de Janeiro. The atmospheric inputs of nutrients and pollutants were measured by the analysis of rainwater, incident to the forest and that fraction penetrating the dossel. Water samples were collected by means of randomly distributed pluviometers. Elemental determinations were performed by optical emission spectrometry (OES) and by mass spectrometry (MS), both using inductively coupled plasma (ICP) as excitation/ionization source. Determination of anions was made by ion chromatography with conductimetric detection after chemical suppression. Pluviometric precipitation, during the time period studied from 11/21/02 to 11/07/03, was in an average 1708 mm, being the mean value intercepted by the canopy about 14 percent. Considering the input of nutrients, the largest contributions are from K and Ca with 10.3 and 4.8 Kg/ha/year, respectively. As regard to minor nutrients, Zn (375 g/ha/ano) and Mn (46.2 g/ha/ano) gave the major inputs. Calculated enrichment factors (EF) varied strongly from one element to the other. High values (EF > 100) were observed for some heavy metals (p.ex. Cd, Sb, Hg), indicating the proximity of polluting sources, as could be expected from the close vicinity of the studied area to the main city of do Rio de Janeiro.

[pt] A região amazônica é uma extensa área de grande importância política e estratégica para o futuro do Brasil. Por suas características, tais como, a distâncias entre cidades e vilarejos, a impenetrabilidade da floresta, a dificuldade de construção de rodovias, etc. é imediato constatar a importância primordial de ser atendida por sistemas de telecomunicações sem fio, particularmente de redes via satélite, eficientes e confiáveis. Qualquer operação militar ou civil na região, como o próprio sistema SIPAM (Sistema de Proteção da Amazônia) ou qualquer sistema de comando e controle necessita, para o seu êxito, do planejamento correto dos sistemas de comunicações via satélite fundamentais para a defesa e a manutenção da soberania e da integridade territorial da região, diretamente relacionado ao conceito de segurança nacional. O problema é que, devido à necessidade de descongestionar o uso do espectro, tais sistemas passaram a utilizar freqüências acima de 10 GHz de forma mais intensa. Esta situação tornou primordial a avaliação dos efeitos da precipitação sobre a propagação dos sinais radioelétricos. O planejamento dos atuais sistemas de comunicações por satélite que operam nas bandas Ka e Ku está, nos dias de hoje, fortemente dependente da atenuação produzida pela chuva, que delimita, na maioria dos casos, até mesmo a sua disponibilidade. Neste contexto, o presente trabalho procura contribuir através de um estudo radiometeorológico da região Amazônica. O levantamento e a análise de informações sobre a chuva permite a obtenção de parâmetros a serem utilizados no aprimoramento e no desenvolvimento de modelos que visam à otimização dos projetos de novos sistemas de comunicações e/ou a expansão de sistemas existentes. Tendo em vista que, no processo de avaliação do efeito da chuva sobre o sinal, a distribuição estatística da taxa de precipitação de um determinado local é um parâmetro meteorológico essencial, foram realizadas medidas em nove localidades da Amazônia, por uma rede de pluviógrafos do tipo caçamba basculante, instalada na região com este objetivo específico. As distribuições estatísticas cumulativas da taxa de precipitação, anual e para o pior mês, foram levantadas e processadas, assim como confrontadas com os modelos de predição atuais de forma a avaliá-los quanto à aplicabilidade na região. O modelo atualmente adotado pela Recomendação do UIT-R1 P.837-4, foi cuidadosamente investigado, sendo proposta a atualização de alguns de seus parâmetros, objetivando aprimorar o desempenho na região. O comportamento dinâmico da precipitação e o conseqüente efeito sobre a propagação dos sinais foram discutidos e comentados os aspectos onde este conhecimento é fundamental para a implementação de técnicas de melhoria para aumentar a confiabilidade dos sistemas. Foi também realizado, com base em dados provenientes dos radares meteorológicos do SIPAM (Sistema de Proteção da Amazônia), um estudo da estrutura espacial da precipitação, de grande utilidade no aprimoramento de modelos físicos de predição da atenuação por chuva. Neste particular, foi possível tratar nesta tese questões como a relação Z-R (refletividade-precipitação) para os radares e a determinação das dimensões horizontais e vertical da célula de chuva. Por fim, foi desenvolvido um modelo matemático para representar o comportamento estatístico de duas células de chuva, separadas por uma dada distância, com a finalidade de fornecer subsídios para a interpretação física do funcionamento da técnica de diversidade de sítio em um sistema de comunicações por satélite. / [en] The Brazilian Amazon is a very large equatorial region, covered by a dense jungle and located in the North of Brazil. Its political and strategic importance is nationally recognized. Consequently, wireless communications play a fundamental role under the point of view of its development, support to its inhabitants and state security. In this context, the main motivation for the work described in this dissertation was the possibility of contributing to the progress of the Amazon region. Nowadays, the use of frequencies above 10 GHz is growing fast, not only as a solution to overcome the problem of spectrum congestion, but also to increase the capacity of telecommunications systems. Unfortunately, these frequencies are strongly affected by precipitation. Once the equatorial climate is characterized by heavy rain, a radiometeorological study in the Amazon region seems to be essential for acquiring the information needed to improve the project criteria and the performance analysis of communication systems in this area. The first step in the investigation reported here was a study about the climate of the Amazon region. Köppen classification was adopted because its structure depends on temperature, precipitation and vegetation, factors that can be related to the statistical distribution of rain in a given area. According to this classification, the climate in the Amazon region is a tropical rainy (A), where 3 subtypes can be identified: Rainy equatorial (Af); Monsoon tropical (Am); Wet-and-dry tropical (Aw). The rainfall characteristics analysis was carried out with data from a pluviograph network covering the region of interest and consisting of 9 (nine) rain gauges. Tipping bucket rain gauges were used, in which, each tip corresponds to 0.1mm rainfall, the integration time being one minute and measuring a maximum precipitation rate of 240 mm/h. Complementary radar data from the SIPAM (Amazon system protection) network were also taken into account in this research. Radars operate in the frequency of 2.8 GHz (S-band), with 4.3m parabolic antennas and a maximum coverage of 400km. Based on precipitation measurements carried out for a period of one year (June 2004 to May 2005), a detailed study of rainfall rate distribution was developed. Both annual and monthly cumulative distributions were derived. Three mathematical models available in the literature for predicting the cumulative distribution of rainfall rate were compared and tested against the experimental data available. The Salonen-Baptista (S-B) was taken as reference in this dissertation. The reason for choosing this model was its global coverage and its dependence on meteorological parameters available in the region under study, allowing to be continuously extended over a large area. Additionally, this model is the basis of ITU-R Recommendation P.837-4. On the other hand, as radar measurements are of paramount importance in the analysis of the spatial structure of rain, based on the classical relation Z(mm6/m3) = a[R(mm/h)]b the conversion between radar reflectivity (Z) and rainfall rate (R) were carefully investigated. The experimental data from rain gauge and radar networks have allowed the examination of different questions: a) Dynamic behaviour of the rainfall rate; b) Horizontal and vertical distribution of rain; c) Correlation of rainfall rate measured in two points separated by a given distance. In each case, the use of the final results to the analysis of problems related to telecommunication systems was pointed out. Due to its relevance in the Amazon region, the application to satellite communications was emphasized.

[pt] O presente trabalho estuda a estabilidade microestrutural da liga 33 (Cr-Fe-Ni-N) em condições de trabalho, tendo em vista o desempenho das suas juntas soldadas em projetos industriais. Amostras desta liga seguiram um procedimento previamente programado de tratamentos térmicos de solubilização e envelhecimento isotérmico a 700 graus Celsius e 900 graus Celsius durante 1h, 10h e 100h. Nestas condições, foram identificados a ocorrência dos fenômenos de precipitação homogênea e heterogênea convencional, assim como da precipitação descontínua. A elucidação da cinética desta última é de particular interesse em virtude do efeito negativo nas propriedades mecânicas e desempenho de diversas ligas metálicas como elemento estrutural. Posteriormente, o material como recebido foi submetido ao processo de soldagem TIG autógena. Amostras da junta soldada passaram pelos tratamentos térmicos de solubilização e envelhecimento isotérmico a temperatura de 700 graus C durante 1 h, 10 h e 100 h, além de uma amostra ter sido envelhecida diretamente pós-soldagem durante 100h na temperatura de 700 graus Celsius. A caracterização microestrutural do material, a partir da condição como recebido, após tratamentos térmicos, como soldado e tratamentos térmicos pós-soldagem, foi realizada por microscopia ótica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia eletrônica de transmissão convencional (MET) e na modalidade transmissão/varredura (STEM). Sempre que possível, microanálise qualitativa dos diferentes elementos micro estruturais foi levada a efeito por espectroscopia de dispersão de energia característica de raios-x (XEDS) acoplada ao MEV e ao MET/STEM. Foram realizados ensaios de microdureza para avaliar os efeitos da soldagem e dos tratamentos térmicos em todas as condições do material. Os resultados demonstram que tanto os precipitados homogêneos, heterogêneos em contornos de grão como as colônias de precipitação descontínuas são ricos em Cr. Nesta última, caracterizada por uma estrutura lamelar crescendo cooperativamente com a migração dos contornos de grão de alto ângulo, os precipitados lamelares parecem ter incorporado nitrogênio por difusão intergranular, formando Cr2N. Este fenômeno foi também detectado na junta soldada após envelhecimento direto a 700 graus Celsius durante 100h. Os resultados dos ensaios de dureza mostram o endurecimento por precipitação na liga 33 envelhecida em ambas as temperaturas utilizadas, diferentemente da junta soldada que apresentou discreta alteração de microdureza, mesmo após os tratamentos térmicos aplicados. / [en] This work studies the microstructural stability of alloy 33 (Fe-Cr-Ni-N) aiming at improving the performance of welded joints under in working conditions. Samples of this alloy followed a previously programmed procedure of homogenization and isothermal aging heat treatment at 700 degrees C and 900 degrees C for 1h, 10h and 100h. Under these conditions, the occurrence of homogeneous and heterogeneous conventional precipitation, as well as the discontinuous precipitation phenomena, were identified. The elucidation of the kinetics of the latter is of particular interest because of the well-known negative effect on the mechanical properties and performance of the several alloys applied as structural component. Subsequently, the as-received material was submitted to TIG welding process. Samples of the weld joints followed the same heat treatment schedule of homogenization and isothermal aging temperature of 700 degrees C for 1h, 10h and 100h. In addition, a welded sample was directly aged at this temperature for 100h at 700 degrees C. Microstructural characterization of the material, from the as received condition, to all post-heat treatment, as-welded and post-welding conditions was performed by optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy, in the conventional (CTEM)and scanning/transmission (STEM) modes. Whenever possible, qualitative microanalysis of different microstructural elements was carried out by characteristic x-ray energy dispersive spectroscopic (XEDS) coupled to SEM and TEM/STEM. Micro-hardness tests were conducted to evaluate the effects of welding and heat treatment on the materials under all above mentioned conditions. The results demonstrate that both the homogeneous and heterogeneous precipitates at grain boundary as well as colonies of discontinuous precipitation are rich in chromium. In the latter, characterized by a lamellar structure growing cooperatively with high angle grain boundary migration, the lamellar precipitates appear to have nitrogen incorporated by inter granular diffusion mechanism, forming Cr2N.This phenomenon was also detected in the welded joint aged at 700 degrees C for 100 h. The results of the hardness tests show the precipitation hardening effect on the alloy aged at 33 at both temperatures , contrary to the welded joints where no significant change in micro-hardness were detected even after the application of heat treatments.

[pt] O entendimento do fenômeno de deposição de parafina em linhas submarinas de produção e transporte de petróleo é importante para a construção de modelos de previsão que auxiliem no projeto e operação destas linhas. No presente trabalho, foram realizados experimentos controlados em escala de laboratório com o objetivo de obter informações sobre alguns aspectos relevantes da deposição de parafina. Para isso, foi utilizada uma seção de testes anular, com condições de contorno bem controladas, operando com um fluido de testes com propriedades bem conhecidas, e apresentando uma distinção marcada entre a composição do solvente e aquela das parafinas. A seção de testes era equipada com uma sonda de temperatura de pequenas dimensões acoplada a um micrômetro, o que permitiu a medição de perfis de temperatura dentro do depósito para condições de escoamento. A sonda também possibilitou a obtenção da temperatura da interface depósito-líquido ao longo da formação do depósito. Os testes incluíram a variação do número de Reynolds do escoamento anular, da temperatura da parede fria, e da taxa de resfriamento da parede. Uma câmera de vídeo de alta taxa de aquisição de imagens acoplada a lentes de aproximação foi utilizada para determinar a posição da sonda de temperatura em relação à interface do depósito. Os resultados mostraram que a temperatura da interface se mantém estável em um valor intermediário entre a TIAC (Temperatura Inicial de Aparecimento de Cristais) e a TDC (Temperatura de Desaparecimento de Cristais), desde quando a deposição de inicia até quando depósito atinge sua espessura de regime permanente. A câmera de vídeo forneceu imagens originais sobre a formação dos depósitos, notadamente sobre uma região acima do depósito em formação onde cristais de parafina são carregados pelo escoamento, sem que um número significativo destes cristais depositasse ou fosse aprisionado no depósito. As imagens revelaram também que estes cristais não são oriundos de cristais arrancados do depósito em posições a montante no início do duto, mas têm origem no seio do fluido adjacente à interface do depósito. A sonda de temperatura foi também utilizada na medição da temperatura nesta região de líquido acima da interface do depósito onde, por um período de tempo, cristais de parafina escoavam. / [en] The proper understanding of the wax deposition phenomena in subsea oil pipelines is relevant to the development of more accurate models to aid in the design and operation of these lines. In the present work, laboratory-scale experiments under well-controlled conditions were conducted to study some relevant aspects of wax deposition. To this end, an annular deposition test section was employed, using a test fluid with known properties, and displaying a marked distinction between the solvent and the wax chemical components. The test section was equipped with a temperature probe of small dimensions, driven by a micrometer head. This probe allowed the measurement of temperature profiles within the wax deposit, under flowing conditions, and also the temperature of the deposit-liquid interface as the deposit was formed. The tests encompassed the variation of the annular flow Reynolds number, the cold wall temperature and the wall cooling rate. A high-frame-rate video camera coupled to magnifying lenses was used to provide images of the temperature probe and of the deposit interface. The results showed that that temperature of the interface remains stable in an intermediate value between the WAT (Wax Appearance Temperature) and the WDT (Wax Disappearance Temperature), since the first moments of the deposition until the deposit reaches its steady state configuration. The video camera captured original images on the deposit formation, especially on a region above the deposit where wax crystals are carried by the flow for a period of time. Only an insignificant number of carried crystals were observed to deposit over the immobile interface, or to be captured at the interface. The images also revealed that the carried crystals do not originate from crystals sloughed from upstream positions in the annular duct. The temperature probe was also employed to measure the temperature of the liquid region above the deposit interface where the crystals existed for a period of time.