Made available in DSpace on 2015-03-26T13:40:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 721867 bytes, checksum: 85d9a5894fb1c5c90727aacafdb3de95 (MD5) Previous issue date: 2014-07-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The sweet sorghum can become an important alternative for ethanol production in the sugar cane offseason. For this, adjustments will be necessary in the arrangement of sorghum plants in the field, to use all the available infrastructure and logistics in ethanol plants that use sugar cane as raw material. Besides adjusting the spacing of sweet sorghum cultivation machinery harvesters sugar cane, another factor to be researched refers to weed management. Sorghum is characterized by its slow initial growth which makes it very susceptible to weed competition in the early stage of growth. This fact is compounded by low efficiency of herbicides registered for weed control grasses. In the search for solutions to these problems, this research evaluated the effects of plant arrangements associated with application of herbicides on weed dynamics, sweet sorghum growth and yield. The experiment was conducted under field conditions and evaluated three plant arrangements with spacings of 0.25 m, 0.45 m 0,45 - 0,45 - 0,90 m, keeping the population of 120,000 plants per hectare in all spacings, which were either not associated with herbicide application. At 7, 14 and 28 days after herbicide application visual intoxication plants, weed control and data collection for phytosociological studies of weed community were evaluated. The fresh weight, plant height, stem diameter, mass of broth and °Brix of the sorghum stock were evaluated at harvest, 120 days after sowing. It also assessed chemical characteristics of the broth as the concentrations of sucrose, glucose and fructose, by high performance liquid chromatography efficiency. For phytosociological studies, weed populations were analyzed by calculations of density, frequency and abundance relative importance value (IVI) and similarity index (SI). We conclude that the reduction in sweet sorghum spacing increases the fresh culture weight and the application of the herbicide mixture may be an option in the management of weeds in sorghum, mainly aimed at controlling grasses. However, doses above 960 g ha-1 s-metolachlor and atrazine mixture may compromise the growth and productivity of sweet sorghum. The Cyperus esculentus and Oxalis latifolia species shown to be more tolerant to herbicides, considering that showed higher IVI values, independent of treatment assessed. / O sorgo sacarino pode se tornar importante alternativa para produção de etanol na entressafra da cana-de-açúcar. Para isso, serão necessários ajustes no arranjo das plantas de sorgo no campo, para utilização de toda a infraestrutura e logística disponíveis nas usinas de etanol que utilizam a cana-de-açúcar como matéria prima. Além do ajuste do espaçamento de cultivo do sorgo sacarino às máquinas colhedoras de cana-de-açúçar, outro fator a ser pesquisado refere-se ao manejo de plantas daninhas. O sorgo se caracteriza por possuir crescimento inicial lento o que o torna muito susceptível à interferência das plantas daninhas na fase inicial de crescimento. Este fato é agravado devido à baixa eficiência dos herbicidas registrados para controle de plantas daninhas gramíneas. Na busca de soluções para esses problemas, nessa pesquisa foram avaliados os efeitos de arranjos de plantas associado a aplicação de herbicidas sobre a dinâmica das plantas daninhas, crescimento e produtividade do sorgo sacarino. O experimento foi realizado em condições de campo, sendo avaliados três arranjos de plantas com espaçamentos de 0,25 m, 0,45 m e 0,45-0,45-0,90 m, mantendo-se a população de 120.000 plantas por hectare em todos os espaçamentos, os quais foram ou não associados a aplicação de herbicidas. Aos 7, 14 e 28 dias após a aplicação dos herbicidas foram avaliadas a intoxicação visual das plantas, o controle das plantas daninhas e coleta de dados para os estudos fitossociológicos da comunidade infestante. A matéria fresca, altura de plantas, diâmetro de colmo, massa de caldo e °Brix do caldo do sorgo foram avaliados no momento da colheita, 120 dias após semeio. Também avaliou-se as características química do caldo quanto as concentrações de sacarose, glicose e frutose, por cromatografia líquida de alta eficiência. Para os estudos fitossociológicos, as populações de plantas daninhas foram analisadas por meio de cálculos de densidade, frequência e abundância relativa, índice de valor de importância (IVI) e índice de similaridade (IS). Conclui-se que, a redução no espaçamento entre linhas do sorgo sacarino aumenta a massa fresca da cultura e a aplicação da mistura de herbicidas pode ser opção no manejo de plantas daninhas no sorgo sacarino, principalmente, objetivando o controle de gramíneas. No entanto, doses acima de 960 g ha-1 de s-metolachlor em mistura com atrazine podem comprometer o crescimento e produtividade do sorgo sacarino. As espécies Cyperus esculentus e Oxalis latifolia demonstram ser mais tolerantes aos herbicidas aplicados, tendo em vista que apresentaram maiores valores IVI, independente do tratamento avaliado.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:42:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1068660 bytes, checksum: 930f9c25a88fb00b35dbf177ec6987f8 (MD5) Previous issue date: 2014-07-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The search for alternative sources of energy, due to the environmental damage caused by greenhouse gases and the depletion of oil easy to extract, resulted in a new phase of growth of the national sugarcane agribusiness. Apart from sugar cane juice to produce sugar and ethanol, the industrialization process obtains the biomass, a lignocellulosic material with high energy content, which can be converted into biofuels. It is essential the characterization of germplasm banks, which consist in great genetic variability and can be used as potential parents in breeding programs. Recognized this importance, the present work aimed to study the genetic diversity of a germplasm bank of cane sugar for selection of potential parents for bioenergy production. Ninety genotypes sown in simple installments and without repetitions were characterized for their chemical and technological constitutions. The descriptive analysis enabled the determination of variability among accessions. The relationships between the variables were estimated from analyzes of simple and partial correlations and the path analysis with the dry matter (MS) as the main variable. To study the genetic divergence, multivariate analyzes were performed. From the Euclidean distance matrix standardized mean, techniques clustering were applied by Tocher optimization method and the hierarchical agglomerative method based on the average linkage between groups (UPGMA). We proceeded with the principal component analysis in order to complement the analysis of clustering. The simultaneous selection of characters, from the index proposed by Mulamba and Mock (1978), allowed the classification of genotypes for different purposes. It was possible to observe amplitude variation high among accessions for all the variables, excepted cellulose. Despite the low correlations for most variables, it was possible to obtain correlated response to selection of the desired characters, highlighting the variable total soluble solids (BRIX), a feature that is easy to measure and can be regarded as the main feature for be used for indirect selection of correlated characters. Path analysis is not the most appropriate to verify the direct and indirect relationships between the variables studied on the main variable (dry matter), because it showed low value of coefficient of determination (R2= 0.29) and high residual effect of the variable (0.84). The clustering methods gathered 90 genotypes, similarly, for eight distinct groups. The principal components , was not satisfactory, since 8 components were needed to explain 83.3% of the variation, however was good to identify the most important for genetic diversity variable was the total sugars (AT) and contributed the least was the dry matter (MS). With the simultaneous selection of characters were ranked ten most promising access for the sugarcane juice quality and the use of bagasse for the production of bioelectricity and/or cellulosic ethanol. From the selected genotypes and the similarity between them, it was possible to indicate potential crosses between parents with high-quality production of sugar and ethanol, as well as an interesting plant biomass for bioenergy production, highlighting 18 crosses between genotypes for bioelectricity, 14 for cellulosic ethanol and 6 for both purposes. / A busca por fontes alternativas de energia, devido aos prejuízos ambientais ocasionados pelos gases de efeito estufa e ao esgotamento das reservas de petróleo de fácil extração, resultou numa nova fase de crescimento da agroindústria canavieira nacional. Além do caldo da cana para produção de açúcar e etanol, do processo de industrialização obtém- se a biomassa, um material lignocelulósico, com elevado conteúdo energético, que pode ser convertido em biocombustíveis. É indispensável à caracterização de genótipos de bancos de germoplasmas, que constituem excelente variabilidade genética e podem ser utilizados como genitores potenciais nos programas de melhoramento. Reconhecida esta importância, o presente trabalho teve como objetivo o estudo da diversidade genética de um banco de germoplasma de cana-de-açúcar visando à seleção de genitores potenciais para produção de bioenergia. Noventa genótipos semeados em parcelas simples e sem repetições, foram caracterizados quanto suas constituições químicas e tecnológicas. A estatística descritiva possibilitou a verificação da existência de variabilidade entre os genótipos avaliados. As relações entre os caracteres foram estimadas a partir das análises de correlações simples e parciais e pela análise de trilha que teve como variável principal a matéria seca (MS). Para o estudo da diversidade genética foram realizadas análises multivariadas. A partir da matriz de distância euclidiana média padronizada foi aplicado técnicas de agrupamento pelo método de otimização de Tocher e pelo método aglomerativo hierárquico com base na ligação média entre grupos (UPGMA). Procedeu- se com a análise por componentes principais a fim de complementar as análises de agrupamentos. A seleção simultânea de caracteres, com o índice proposto por Mulamba e Mock (1978), possibilitou selecionar genótipos para diferentes finalidades. Foi possível observar alta amplitude de variação entre os genótipos para os caracteres avaliados, excetuado a celulose. Apesar das baixas correlações encontradas para maior parte das variáveis, foi possível obter resposta correlacionada entre os caracteres desejados para seleção, destacando-se a variável sólidos solúveis totais (BRIX), que é uma característica de fácil medição e pode ser considerada a principal característica para ser utilizada na seleção indireta de caracteres correlacionados. A análise de trilha não é a mais indicada para verificar as relações diretas e indiretas entre os caracteres estudados sobre a variável principal matéria seca (MS), pois apresentou baixo valor de coeficiente de determinação (R2 = 0,29) e alto efeito da variável residual (0,84). Os métodos de agrupamento reuniram os 90 genótipos, de forma similar, em oito grupos distintos. A técnica de componentes principais não foi satisfatória, pois foram necessários 8 componentes para explicar 83,3 % da variação, porém foi eficiente para identificar que a variável mais importante para a diversidade genética foi os açúcares totais (AT) e a que menos contribuiu foi a matéria seca (MS). Com a seleção simultânea de caracteres classificou-se os dez genótipos mais promissores para qualidade do caldo e para aproveitamento do bagaço para produção de bioeletricidade e /ou etanol celulósico. A partir dos genótipos selecionados e da similaridade entre eles, foi possível indicar cruzamentos entre genitores potenciais, com alta qualidade para produção de açúcar e etanol, bem como uma biomassa vegetal interessante para produção de bioenergia, destacando-se 18 cruzamentos para produção de bioeletricidade, 14 para etanol celulósico e 6 para ambas as finalidades.

Made available in DSpace on 2016-12-08T16:55:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Jatyr1.pdf: 5322314 bytes, checksum: 93658328c58e1681953b51a0850c6137 (MD5) Previous issue date: 2011-03-17 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work was conceived in order to offer a contribution to the debate over the sustainable hydro energy, which means to have a preserved environment and communities benefited in a proportional basis to the natural resources exploration. Based on Geosciences concepts, its intention is to refuse the theoretical duality between Physical Geography and Human Geography, trying to get the very best of each of them. At first, it is presented the Work Introduction , that explains the chosen methodology and references used by the author. After that there is the physical, biotic, social and economic study specific areas characterization, the analysis of the prospection procedures, the environmental permit and construction of engineering projects in order to make possible the perception and evaluation of the impact of the PCHs (pequenas centrais hidrelétricas small plants hydroelectric) construction in one same hydrographic sub-basin. The study will be developed in a Santa Catarina State region known as Alto Vale do Rio Tijucas (according to the denomination adopted by the Comitê da Bacia do Rio Tijucas Tijucas River Basin Committee). This mentioned region covers the territory where are located the cities of Rancho Queimado, Angelina, Leoberto Leal e Major Gercino, and more specifically the tributary rivers surroundings areas where the SPHs were erected. Geographic tools (photo interpretation and geoprocessing), environmental impacts matrix models and interviews with social agents will be used in the making of this work, which is divided in six parts: Introduction , Study Area Characterization , Construction of SPH analysis , Use of Geo-tools , Final Considerations and Bibliography / Com vistas a contribuir com o debate sobre a produção de hidroenergia de forma sustentável, o que significaria o meio ambiente conservado e as comunidades beneficiadas de modo proporcional à exploração dos recursos, propôs-se este trabalho. Com embasamento em conceitos das Geociências, pretende-se desconsiderar a dicotomia teórica entre Geografia Física versus Geografia Humana, apropriando-se do mais adequado de cada uma delas. Primeiramente faz-se a Introdução ao Trabalho, identificando metodologia e referencial utilizado. Em seguida a caracterização física, biótica e socioeconômica da área de estudo, a análise dos procedimentos de prospecção, licenciamento e construção dos empreendimentos para, com isto, perceber os reflexos da implantação de PCHs numa mesma Sub-Bacia Hidrográfica. O estudo se deu na região conhecida por Alto Vale do Rio Tijucas (segundo denominação adotada pelo Comitê de Bacia do Rio Tijucas), abrangendo os municípios de Rancho Queimado, Angelina, Leoberto Leal e Major Gercino e mais especificamente no entorno dos tributários onde se localizam empreendimentos hidroenergéticos de pequeno porte (PCHs). Foram utilizadas ferramentas geográficas (fotointerpretação e geoprocessamento), modelos de matriz de impacto ambiental e entrevistas com os agentes sociais envolvidos. O trabalho divide-se em seis partes, a saber: Introdução; Caracterização da Região de Estudo; Análise das Construções das PCHs; Utilização de Geo-Ferramentas; Considerações Finais; e Bibliografia

Capes / Os indicadores energéticos são instrumentos de apoio a processos decisórios, sobre energia, e com a crescente discussão sobre desenvolvimento sustentável estes instrumentos passaram a incorporar informações socioambientais, além dos tradicionais fatores econômicos. Sendo assim, na busca pelo desenvolvimento sustentável, torna-se relevante conhecer quais são as contribuições e limitações destes instrumentos. Com este fim, o objetivo geral é analisar as contribuições e limitações dos indicadores energéticos como instrumentos de apoio ao desenvolvimento sustentável. Esta pesquisa é classificada como descritiva, utilizando levantamento bibliográfico e documental. Como resultado da análise documental foram selecionados 55 indicadores energéticos para o desenvolvimento sustentável (Energy Indicator Sustainable Development – EISD), sendo estes identificados a partir das instituições International Atomic Energy Agency (IAEA), Helio International e World Energy Council (WEC), dentre 19 instituições ligadas à pesquisa sobre energia identificadas na pesquisa. Durante a análise, percebeu-se que a maioria dos indicadores selecionados, 19 EISDs (34,54%), se concentra na dimensão econômica, seguidos de 10 EISDs (18,18%) na dimensão ambiental, 9 EISDs (16,36%) na dimensão social, 7 EISDs (12,45%) são classificados em resiliência, 4 EISDs (7,27%) em governança, 3 EISDs (5,45%) em vulnerabilidade e 3 EISDs (5,45%) em política. Apesar da inclusão de indicadores ligados a outras dimensões, além da econômica, a qualidade da informação gerada pelos indicadores surge como uma limitação destes, pois, identificou-se que, em casos recorrentes, as informações geradas pelos EISDs podem ser interpretadas tanto de forma a favorecer o desenvolvimento sustentável quanto a levar a ações opostas a este objetivo. Ainda, foram identificados EISDs cujos componentes não foram especificados, o que pode possibilitar a geração de informações afastadas do cenário real, caso sejam utilizados componentes que não possuem relação com o EISD, ou mesmo a não utilização de componentes relevantes. Ainda assim, apesar das limitações, a existência de conjuntos de EISDs para auxiliar os tomadores de decisão é um fato que contribui na busca por desenvolvimento sustentável, e que deve ser aprimorado, pois a disponibilidade de informações envolvendo questões socioambientais, como emissão de poluentes atmosféricos, de solo e de água, resultantes de fontes energética, possibilita identificar quais fontes são mais, ou menos, prejudiciais ao desenvolvimento sustentável. Contudo, a dificuldade na coleta de dados, na identificação dos componentes para o cálculo de cada indicador e mesmo na interpretação deste, como destacado, pode não só deixar de contribuir com o desenvolvimento sustentável, como pode protelar a tomada de decisões corretivas ou preventivas. / Energy indicators are tools to support decision-making on energy. The growing debate on sustainable development, contributed to the energy indicators began to incorporate, besides the traditional economic, social and environmental information. Therefore, taking sustainable development into account, it is important to know contributions and limitations of these tools. The overall goal of this study is to analyze the contributions and limitations of the energy indicators as assets to support sustainable development.This study can be classified as descriptive because it relies on bibliographical and documental material. As a result of documental analysis, 55 energy indicators for sustainable development (EISD) were selected. The selection took place by identification of those indicators through the institutions International Atomic Energy Agency (IAEA), Helio International and World Energy Council (WEC), among 19 institutions involved in research on energy identified in the survey. The study stresses that most of the selected indicators focuses on the economic dimension, 19 EISDs (34.54%), followed by 10 EISDs (18.18%) focused on the environmental dimension, 9 EISDs (16.36%) focused on the social issues, 7 EISDs (12.45%) are classified as resilience, 4 EISDs (7.27%) is about governance, 3 EISDs (5.45%) focused on vulnerability and 3 EISDs (5.45%) is about policy. Despite the inclusion of indicators associated with other dimensions than economy, information provided by those indicators emerges as their own limitation. Because, recently, indicators’ information were used to promote sustainable development as well as the opposite. Additionally, the study identified EISDs whose components were not specified. They may enable generation of information far from the real scenario, if components dissociated EISD would be taking into consideration or even the non-consideration of relevant components. Despite limitations, EISDs assisting decision-makers contributes to the pursuit of sustainable development. But they may be improved through information about environmental issues, such as emission of atmospheric pollutants, soil and water, resulting from energy sources, helps identifying which sources are more or less harmful for sustainable development. However, difficulty in collecting data, identifying the components for calculation of each indicator and even interpretation of this, as analyzed, may not only fail to contribute to sustainable development, as can delay taking corrective or preventive decisions.

CNPq, CAPES / Com o novo cenário mundial voltado às práticas sustentáveis está se tornando um foco importante de pesquisa a busca por tecnologias que utilizem recursos renováveis e que diminuam ou eliminem a produção de contaminantes e poluentes ambientais em processos de obtenção de energia. A partir disto, esta dissertação focou a purificação de biogás produzido em aterro sanitário desativado na cidade de Curitiba (Caximba) para avaliar a sua utilização na produção de energia, melhorando o seu poder calorífico. Durante o estudo foi desenvolvido um calorímetro para determinar o poder calórico do biogás. Para comparação dos resultados foram feitas análises das concentrações de metano, dióxido de carbono, amônia e gás sulfídrico através de um kit comercial para análise de biogás. As coletas e análises do biogás foram realizadas em dois locais no aterro com diferentes idades de resíduo confinado. Foram identificadas diferenças significativas nos teores de metano e gás sulfídrico nos gases estudados. A purificação do biogás foi realizada através da aplicação de colunas recheadas com solução de acetato de chumbo, solução de hidróxido de sódio, sílica gel e carvão ativo. A purificação atingiu até 73% de teor de metano. A eficiência de purificação foi maior ainda para o tratamento do biogás com menor teor de metano (23%), aonde a eficiência chegou a 145% em relação ao valor inicial. A utilização de indicadores de saturação mostrou-se bastante interessante no uso das colunas de purificação, pois a saturação podia ser determinada visualmente. Uma vez calculadas os percentuais de purificação do biogás foram estimadas a produção de energia, a venda da mesma com geração de receita e os custos relacionados ao processo de purificação. Através destas estimativas verificou-se que a renda da venda de energia elétrica produzida seria suficiente para arcar com os custos da aplicação do processo de purificação. / Given the new global scenario turned to sustainable practices it is becoming a major focus of research the search for technologies that use renewable resources reducing or eliminating the production of environmental pollutants and contaminants in energy production process. This project focused on the purification of biogas in Curitiba’s closed landfill of to evaluate its use for energy production, aiming to improve its calorific value. During the study, a calorimeter was developed and optimized to evaluate the calorific value of the biogas. For results comparison, analyses were made to determinate the concentrations of methane, carbon dioxide, ammonia and hydrogen sulfide using a commercial kit for analysis of biogas. Landfill biogas sampling and analysis were conducted at two sites where the waste was confined at different times. We identified significant differences in the levels of methane and hydrogen sulfide in the analyzed gases. Biogas purification was performed by applying columns packed with lead acetate solution, sodium hydroxide solution, silica gel and activated carbon. A higher efficiency of biogas purification (145%) was attained with a lower initial methane content (23%). The use of saturation indicators proved to be very interesting in the use of purification column, since the saturation could be determined visually. With the purification percentage calculated, it was estimated the energy production, revenue through energy sale and costs related to the purification process. Through this estimation it is possible to note that the profits from the electricity produced sale would be sufficient to meet the costs of the purification process application.

Orientador: Carlos Alberto Canesin / Banca: Falcondes Jose Mendes de Seixas / Banca: Denizar Cruz Martins / Resumo: Este trabalho propõe uma nova abordagem na metodologia de operação para o inversor Boost monofásico, como estrutura base para o aproveitamento de fontes alternativas e renováveis de energia elétrica. Considerando-se que equipamentos eletro/eletrônicos convencionais em CA (corrente alternada) necessitam, normalmente, de níveis e formato de tensão diferentes daqueles fornecidos por essas fontes de energia, o inversor proposto é uma estrutura integrada que tem a capacidade de operar como conversor elevador de tensão e inversor, apresentando um número reduzido de componentes e rendimento maior, quando comparado às formas tradicionais de se associar em cascata o conversor elevador com o inversor. O projeto convencional do inversor fonte de corrente (CSI) exige uma indutância elevada de entrada, além disso, o modelo a pequeno sinais do CSI é semelhante ao do conversor Boost no modo de condução contínua, apresentando um zero no semi-plano direito na função de transferência para o controle da tensão de saída, sendo que este zero causa o conhecido efeito de fase não-mínima. Desta forma, uma metodologia especial de projeto é apresentada resultando numa indutância Boost reduzida e numa técnica de controle utilizando um sistema multi-malhas, com alimentação direta, devidamente projetada de forma a possibilitar elevadas dinâmicas de transferência de energia. Adicionalmente, o inversor apresenta tensão de saída com reduzidas distorções harmônicas (DHT), número reduzido de componentes de potência e, consequentemente, elevada densidade de potência. Neste trabalho são apresentadas as análises qualitativa e quantitativa do inversor, a modelagem e técnica de controle proposta, metodologia de projeto, os principais resultados de simulação e experimentais com a finalidade de demonstrar a viabilidade de aplicação da proposta. / Abstract: This work presents a new methodology for the operation and control of a single-phase current-source Boost Inverter, it is used as base structure for alternative and renewable electric energy sources. The electro/electronics devices normally require eletrical source in AC (alternate current) in different voltage levels and shapes those provided by the alternative and renewable electrical sources. The proposed inverter is an integrated structure able to operate as step-up DC-DC converter and inverter, it presents a reduced number of components, high efficiency when compared with the traditional technique of step-up and inverter for cascade association. The conventional design of current source inverter (CSI) require a large boost inductance, therefore, the small-signal model is similar to continuous-current-mode (CCM) Boost converter, which has a right-half-plane (RHP) zero in its control-to-output transfer function, and this RHP zero causes the well-known non-minimum-phase effects. In this context, a special design with small boost inductance and a multi-loop control is proposed in order to assure stability and very fast dynamics. Furthermore, the inverter presents output voltage with very low total harmonic distortion (THD), reduced number of components and high power density. In addition, this work presents the Boost CSI operation, the proposed control technique, the main simulation and experimental results in order to demonstrate the feasibility of the proposal. / Mestre

Acompanha: O ensino de ecologia mediado pelo conceito unificador energia: o biodigestor enquantomodelo didático para uma abordagem interdisciplinar / Esta trabalho realizado por meio de uma pesquisa de observação participante, busca uma instrumentalização para o ensino das Ciências Naturais (CN) envolveu jovens do Ensino Médio regular de uma escola estadual em Araucária –PR. O objetivo foi estabelecer estratégias para utilização de conceitos comuns nas CN, tais como o assunto energia, que, por possuírem uma característica altamente interdisciplinar, podem ser trabalhados em sala de aula em diversas disciplinas. Desta forma, demonstra-se a possibilidade de aprofundar e ampliar as discussões sobre este conceito na disciplina de Biologia, contudo, dando ênfase também à linguagem destes conteúdos nas outras CN. Para alcançar esta meta foi proposta a construção de um modelo didático pedagógico de biodigestor que deu suporte ao conteúdo teórico trabalhado de modo expositivo em sala de aula. O trabalho aqui apresentado foi concebido de forma a contemplar os dois eixos fundamentais recomendados pelos PCN para o ensino de CN: a contextualização e a interdisciplinaridade. A contextualização ocorreu de duas formas: por meio da discussão, em sala de aula, a respeito de uma indústria local, relacionada ao tema abordado, e pela realização de experimentos que permitiram a visualização da formação do gás devido à decomposição da matéria orgânica utilizada no biodigestor. A interdisciplinaridade, por sua vez, foi explorada no contexto de uma abordagem em que os fenômenos naturais, para serem vislumbrados de forma plena, carecem da visão integrada de várias disciplinas. Ênfase foi dada às conexões entre os processos de decomposição da matéria orgânica e consequente produção de gás, o qual pode ser utilizado, por exemplo, na produção de energia elétrica. / This work held through a participant observation research, seeks to instrument for the teaching of Natural Sciences (CN) involved young people from regular high school to a public school in Araucaria -PR. The objective was to establish strategies for use of common concepts in the CN, such as the matter energy, which, because they have a highly interdisciplinary feature, can be worked in the classroom in various disciplines. Thus demonstrates the possibility to deepen and widen the discussions on this concept in biology courses, however, emphasizing also the language of these contents in other CN. To achieve this goal it was proposed to build a pedagogical didactic model of biodigester that supported the theoretical content expository mode of working in the classroom. The work presented here was designed to contemplate the two fundamental axes recommended by NCP to the CN teaching: contextualization and interdisciplinarity. The contextualization occurred in two ways: through discussion in the classroom about a local industry, related to the topic discussed, and for conducting experiments that allowed the visualization of the formation of gas due to the decomposition of organic matter used in biodigester. The interdisciplinarity, in turn, was explored in the context of an approach in which natural phenomena, to be glimpsed fully, lack the integrated view of various disciplines. Emphasis is given to the connections between processes of the decomposition of organic matter and consequent production of gas which can be used, for example, in the production of electricity.

Acompanha: O ensino de ecologia mediado pelo conceito unificador energia: o biodigestor enquantomodelo didático para uma abordagem interdisciplinar / Esta trabalho realizado por meio de uma pesquisa de observação participante, busca uma instrumentalização para o ensino das Ciências Naturais (CN) envolveu jovens do Ensino Médio regular de uma escola estadual em Araucária –PR. O objetivo foi estabelecer estratégias para utilização de conceitos comuns nas CN, tais como o assunto energia, que, por possuírem uma característica altamente interdisciplinar, podem ser trabalhados em sala de aula em diversas disciplinas. Desta forma, demonstra-se a possibilidade de aprofundar e ampliar as discussões sobre este conceito na disciplina de Biologia, contudo, dando ênfase também à linguagem destes conteúdos nas outras CN. Para alcançar esta meta foi proposta a construção de um modelo didático pedagógico de biodigestor que deu suporte ao conteúdo teórico trabalhado de modo expositivo em sala de aula. O trabalho aqui apresentado foi concebido de forma a contemplar os dois eixos fundamentais recomendados pelos PCN para o ensino de CN: a contextualização e a interdisciplinaridade. A contextualização ocorreu de duas formas: por meio da discussão, em sala de aula, a respeito de uma indústria local, relacionada ao tema abordado, e pela realização de experimentos que permitiram a visualização da formação do gás devido à decomposição da matéria orgânica utilizada no biodigestor. A interdisciplinaridade, por sua vez, foi explorada no contexto de uma abordagem em que os fenômenos naturais, para serem vislumbrados de forma plena, carecem da visão integrada de várias disciplinas. Ênfase foi dada às conexões entre os processos de decomposição da matéria orgânica e consequente produção de gás, o qual pode ser utilizado, por exemplo, na produção de energia elétrica. / This work held through a participant observation research, seeks to instrument for the teaching of Natural Sciences (CN) involved young people from regular high school to a public school in Araucaria -PR. The objective was to establish strategies for use of common concepts in the CN, such as the matter energy, which, because they have a highly interdisciplinary feature, can be worked in the classroom in various disciplines. Thus demonstrates the possibility to deepen and widen the discussions on this concept in biology courses, however, emphasizing also the language of these contents in other CN. To achieve this goal it was proposed to build a pedagogical didactic model of biodigester that supported the theoretical content expository mode of working in the classroom. The work presented here was designed to contemplate the two fundamental axes recommended by NCP to the CN teaching: contextualization and interdisciplinarity. The contextualization occurred in two ways: through discussion in the classroom about a local industry, related to the topic discussed, and for conducting experiments that allowed the visualization of the formation of gas due to the decomposition of organic matter used in biodigester. The interdisciplinarity, in turn, was explored in the context of an approach in which natural phenomena, to be glimpsed fully, lack the integrated view of various disciplines. Emphasis is given to the connections between processes of the decomposition of organic matter and consequent production of gas which can be used, for example, in the production of electricity.

Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Currently, it is observed an increasing energy demand worldwide. Thus, it is great the search for a more sustainable energy model that is able to meet all the need. In this context, there come the renewable energy sources which present with low environmental impact when compared to other options. Among renewable sources, the wind energy stands out as one of the most promising, which implies an increasing interest in studies for the development of this technology that is still coming up with limitations due to the complexity of the strategies employed. In particular, although the recognition of a large number of computational work aimed at the representation of wind complex, there must be pointed that the resources aimed to laboratory studies, which greatly complement the training and research, are not easily found. In light of these facts and seeking the establishment of a strategy focused on the experimental representation of small-scale wind turbines, this work presents a proposal to use the inverter controlled induction motor as an alternative to replace the wind turbine. Under this strategy, this dissertation advances towards performing simulations to obtain information pertinent to mechanical and electrical quantities in various parts of the conceived structure. Finally, a comparative analysis is made with the technique that adopts controlled dc motor for the same goal. / Atualmente, verifica-se um crescente aumento da demanda energética em todo o mundo. Com isso, é grande a busca por um modelo mais sustentável que seja capaz de suprir toda essa necessidade. Nesse contexto, surgem as fontes de energia renovável, que se apresentam com baixo impacto ambiental quando comparadas às demais opções. Entre as fontes renováveis, a energia eólica destaca-se como uma das mais promissoras, o que implica em um crescente interesse em estudos para o desenvolvimento desta tecnologia que se esbarra ainda em limitações devido à complexidade das estratégias empregadas. Neste particular, muito embora o reconhecimento da existência de um grande número de trabalhos computacionais voltados para a representação de complexos eólicos, há de se destacar que os recursos destinados a estudos laboratoriais, que muito complementam a formação e as pesquisas, não são encontrados com facilidade. À luz desses fatos e visando o estabelecimento de uma estratégia voltada para a representação experimental de unidades eólicas em escala reduzida, este trabalho apresenta uma proposta de utilizar o motor de indução controlado via inversor, como uma alternativa para substituir a turbina eólica. De posse desta estratégia, a presente dissertação avança no sentido de realizar simulações para a obtenção de informações pertinentes às grandezas mecânicas e elétricas em vários pontos da estrutura concebida. Por fim, realiza-se uma análise comparativa com a técnica que adota o motor de corrente contínua controlado para o mesmo objetivo. / Mestre em Ciências

Given the scenarios of increasing world population, the concentration of CO2, fuel costs, global consumption of energy and climate change, there was a need to search for alternative energy sources. In this context, solar photovoltaic, the result of research and investments over the past five decades, had a great impact in the last decade, recording a significant increase in the production of photovoltaic cells and modules and installations of photovoltaic systems worldwide. One of the goals of this work was to study the behavior of PV modules by partial shading situations in different conditions of temperature and solar radiation. Within this partial shading scenario that impacts virtually all electrical parameters of a module, the study and calculation of the series resistance of the modules was done in conditions of partial shading proposals to verify the relationship between the value of the series resistance and the state of shading partial, allowing identification of a possible state of shading from monitoring the resistance series. Another objective of this work was to apply Artificial Intelligence (AI) resources in the form of Artificial Neural Networks (ANN) to, after the proper training and learning of ANN from the database collected in the field under conditions of partial shade, they can identify the parameters of the PV modules within the various conditions of partial shading proposals. To pursue the objectives of this work four photovoltaic modules were used, two with 40 W nominal power with over fifteen years of manufacturing, assigned by the Instituto Federal de Goiás (IFGoiano) Urutaí Campus, at the city of Urutaí-GO and two new without any use of 75 W nominal power assigned by the Center for Research on Alternative Energy Sources, School of Electrical Engineering, Universidade Federal de Uberlândia (UFU). / Diante dos cenários de aumento da população mundial, da concentração de CO2 ,dos custos dos combustíveis, do consumo mundial de energia e das alterações climáticas, surgiu a necessidade de se buscar por fontes de energias alternativas. Neste contexto, a energia solar fotovoltaica, fruto de investigações e investimentos realizados nas últimas cinco décadas, teve um grande impacto na última década, registrando um aumento significativo na produção de células e módulos fotovoltaicos e instalações de sistemas fotovoltaicos no mundo todo. Um dos objetivos deste trabalho foi estudar o comportamento de módulos fotovoltaicos mediante situações de sombreamento parcial em diferentes condições de temperatura e radiação solar. Dentro deste cenário de sombreamento parcial que causa impacto praticamente em todos os parâmetros elétricos de um módulo, foi feito o estudo e cálculo da resistência série dos módulos nas condições de sombreamento parcial propostas para verificar a relação entre o valor da resistência série e o estado de sombreamento parcial, possibilitando uma possível identificação do estado de sombreamento a partir do monitoramento da resistência série. Outro objetivo deste trabalho foi aplicar recursos de Inteligência Artificial (IA) na modalidade de Redes Neurais Artificiais (RNAs) para, após o devido treinamento e aprendizado das RNAs a partir do banco de dados colhidos em campo sob condições de sombreamento parcial, elas poderem identificar os parâmetros do módulo fotovoltaico dentro das diversas condições de sombreamento parcial propostas. Para a busca dos objetivos deste trabalho foram utilizados quatro módulos fotovoltaicos sendo dois de 40 W de potência nominal com mais de quinze anos de fabricação, cedidos pelo Instituto Federal Goiano (IFGoiano) Campus Urutaí, da cidade de Urutaí-GO e dois novos e sem uso, de 75 W de potência nominal cedidos pelo Núcleo de Pesquisa em Fontes Alternativas de Energia da Faculdade de Engenharia Elétrica da Universidade Federal de Uberlândia (UFU). / Mestre em Ciências