[pt] Esta tese trata do desenvolvimento de sensores para a monitoração do fluxo de campo magnético utilizando fibras ópticas. A principal motivação reside no uso destes sensores no control da condição de hidrogeradores. Duas tecnologias de sensoriamento com fibras ópticas são exploradas. A primeira baseia-se no uso de redes de Bragg e a segunda no emprego de interferômetros modais em fibras ópticas microestruturadas que apresentam alta birefringência. Em ambos os casos as fibras são recobertas por uma camada de material compósito magnetoestrictivo, que responde ao campo magnético deformando-se. Esta deformação é transferida para a rede de Bragg ou para a fibra microestruturada, produzindo uma resposta dependente do campo magnético. Os sensores desenvolvidos são leves e compactos. O sensor baseado em redes de Bragg, de formato cilíndrico com 1,5 mm de diâmetro e 7 mm de comprimento, passou por testes estáticos em campos magnéticos de até 750 mT tendo apresentado uma resolução de 0,3 mT. Testes dinâmicos foram realizados em um rotor de bancada desbalanceado e os resultados obtidos comparados com os fornecidos por um sensor magnético de efeito Hall mostrando excelente concordância. O sensor a fibra óptica interferométrico foi caracterizado estaticamente, tendo apresentado uma sensibilidade ao campo magnético duas vezes superior à do sensor baseado em redes de Bragg. / [en] This work explores the use of optical fiber sensors for the measurement of magnetic fields. In focus are applications in the condition monitoring of hydrogenerators, in particular for the measurement of the air gap, which consists in the space between rotor and stator of the synchronous machine. Two different fiber optic sensing principles were employed to develop magnetic field sensors. The first was based on fiber Bragg gratings and the second on an in-fiber modal interferometer, where the two orthogonally polarized modes of a high birefringent microstructured fiber generate fringes over the optical spectrum of a broad band source. In both cases, the fibers are coated by a thick layer of a magnetostrictive composite that deforms due to changes in its magnetization state. Strains in the coating are transferred to the fiber and measured by the sensor. The developed sensors are light and compact. The Bragg grating magnetic field sensor is cylindrical in shape with diameter of 1.5 mm and 7 mm long. The sensor was tested at magnetic fields of up to 750 mT under static conditions. The resolution achieved with a commercial interrogator was estimated at 0.4 mT. Dynamic tests were carried out in a laboratory rotor that presented a magnetic unbalance of approximately 7 percent in one of its four poles. Results were compared with a Hall Effect sensor showing excellent agreement. The interferometric sensor was characterized and results of static tests demonstrated that its sensibility to changes in the magnetic field is twice that of the sensor based on Bragg gratings.

O estudo das características da Bacia Hidrográfica do Sapucaí em Minas Gerais permitiu compreender que esta região rica em potencial humano e natural deve ser tratada como uma região estratégica, por seu potencial hídrico e paisagístico, por sua riqueza cultural e por sua proximidade às regiões metropolitanas mais significativas do país. Entretanto o modelo de desenvolvimento adotado não tem privilegiado o potencial existente de maneira satisfatória em planos e programas que efetivamente se tornem realidade. Partindo-se de uma discussão ampla da questão ambiental e do papel real e imaginado para o planejamento ambiental, urbano e regional buscou-se um entendimento de quais seriam os caminhos de desenvolvimento mais indicados para a região estudada, entendendo que, neste caso, são pressupostos primordiais a valorização da paisagem, da cultura e do desenvolvimento humano. / The application about the characteristics of Sapucai´s Hydrographic Basin, in Minas Gerais permitted to understand that this region, rich in human potential and natural, must be viewed as strategic, for his hydro and landscape potential, for his cultural riches and for his proximity of the most metropolitan regions of the country. However, the development model used didnt favored the existed potential in a satisfactory manner into projects and programs that effectively made them real. Starting from a discussion about the environmental subject and the real and imagined role for the urban, regional and environmental planning we have looked for an agreement of what would be the most indicated ways of development, understanding that, in this case, the valorization of the landscape, the culture and the human development are prime assumed.

Este trabalho caracterizou os siltitos do Grupo Itararé, rocha branda proveniente da amostragem de pedreira localizada nas proximidades de futuro empreendimento brasileiro, o Trem de Alta Velocidade. Objetivou entender as causas da pronunciada e rápida alteração da rocha intacta, e simular, em condições controladas de laboratório, a degradação hidromecânica causada pela simples variação da umidade relativa do ar. Para tal, estabeleceu-se técnica de amostragem de testemunhos por meio da extração via seca com ar-comprimido, e processo de intemperismo artificial, composto por 4 ciclos de 2 etapas (secagem e umedecimento). O processo se deu em dessecadores, sendo a variação da umidade ocasionada pela técnica do vapor e sílica gel. O acompanhamento da degradação dos corpos de prova efetuou-se com duas técnicas não-destrutivas de propagação de ondas: o pulso ultrassônico e a excitação por impulso (sistema Sonelastic). Em paralelo, realizou-se a caracterização geotécnica dos siltitos em umidade natural, com ensaios mineralógicos, físicos, físico-mecânicos, físico-químicos e de alteração laboratorial. Por meio desta metodologia, foi possível estimar as minorações do módulo de deformabilidade e da resistência, além das causas físico-químicas da degradação. / This work characterized the siltstones of the Itararé Group, a soft rock sampled in a quarry located near a future Brazilian venture, the High Speed Train. It aims at understanding the causes of the pronounced and fast changes of the intact rock, and simulate in controlled laboratory conditions the hydro degradation process caused by simple variation of relative air humidity. Dry sampling technique with compressed air was used to extract samples from blocks, and the process of artificial weathering consisted on 4 cycles of 2 steps (drying and wetting). The process occurred in desiccators, where moisture variation was caused by the vapor technique and silica gel. The monitoring of the specimens degradation was performed with two non-destructive wave propagation techniques: the ultrasonic pulse and the impulse excitation (Sonelastic system). A geotechnical characterization of the siltstones in natural moisture condition was made in parallel, consisting on mineralogical, physical, physical-mechanical, physical-chemical and durability tests. By this methodology, it was possible to estimate the mitigation of the deformability modulus and strength besides the physical- chemical causes of degradation.

The variation of rock strength and stiffness, known as mechanical anisotropy, is expected at different scales: large (rock mass) - or small (intact rock) - scales. It is always mandatory for engineering applications built either on or in anisotropic rock masses to investigate the strength and deformation behavior of those masses. To achieve this goal, continuum-based constitutive models are presented to analyze the mechanical anisotropy. One of both implemented models is named ‘Transubi model’ which considers the transverse isotropic elasticity into bi-linear Mohr-Coulomb strain hardening/softening plastic framework. Experimental investigations and numerical simulations focused mainly on the influence of the mechanical anisotropy on the plastic zoning around excavated openings in laminated rocks. Later, the Transubi model was applied to a tunnel excavated in a shaly facies formation of bedded argillaceous Opalinus clay in an URL (FE-tunnel) to obtain the short-term stability insights. Overall, the research outcomes may have a prospective impact regarding the understanding of anisotropy of laminated, bedded and foliated rocks which improves the deformation behaviour predictability using continuum-based numerical modeling tools.

O trabalho apresenta uma discussão sobre o nível de contratação ótima dos geradores hidroelétricos participantes do Mecanismo de Realocação de Energia (MRE), considerando a influência dos Procedimentos Operativos de Curto Prazo (POCP). O assim denominado POCP é um conjunto de procedimentos realizados pelo Operador Nacional do Sistema (ONS) para proporcionar mais segurança no atendimento à carga do Sistema Interligado, sendo realizado no período de abril a novembro, durante o Programa Mensal de Operação (PMO). O gerador hidráulico, em função do despacho centralizado e normativo adotado no Brasil, dependendo da quantidade de água que aflui aos reservatórios e do consequente despacho das usinas determinado pelo ONS, fica sujeito às exposições no mercado de curto prazo, decorrentes da diferença entre os contratos de venda do gerador e o montante de garantia física (GF) alocada mensalmente após a realização do MRE. Como o POCP não está incorporado nos modelos de despacho das usinas do setor elétrico, uma alternativa de simulação foi construída e, a partir dos seus resultados, pode-se perceber a interferência do mecanismo em tela nas exposições no mercado de curto prazo e no patamar de risco incorrido. A aplicação do POCP traz um efeito líquido de redução da geração hidrelétrica, pois se diminui a possibilidade de utilizar a capacidade de regularização dos reservatórios, evitando riscos de eventual não recuperação dos reservatórios no período chuvoso. Por outro lado, o procedimento conservador hoje utilizado pode gerar um volume muito maior de vertimentos durante o período úmido, limitando a chance de recuperação financeira dos geradores hidrelétricos que tiveram sua geração reduzida no período seco devido ao despacho antecipado de termelétricas, fatalmente com rebatimentos traduzidos por exposições ao PLD. Por conta de todos os fatores de risco citados, os agentes geradores precisam ajustar sua estratégia ótima de contratação, mantendo a função objetivo de maximizar a receita, condicionado a critérios de risco, que ponderem os fatores citados. Nessa perspectiva, foi analisada a aplicação do POCP no ano de 2010 e seus impactos, além de simular a receita esperada e o risco futuro com e sem a aplicação deste mecanismo. Os resultados mostram o quanto o POCP interfere na receita esperada dos agentes, agregando maiores riscos e alterando-se o nível de contratação ótima. Sendo assim, dependendo do risco que cada agente gerador está disposto a assumir, uma revisão de seu nível de contratação torna-se imperiosa. / This work presents a discussion about the optimal level of energy contracting of the Hydroelectric Generators participants of the Energy Reallocation Mechanism, (MRE - Mecanismo de Realocação de Energia), considering the influence of Short Term Operating Procedures (POCP - Procedimentos Operativos de Curto Prazo). The POCP is a set of procedures performed by the National System Operator (ONS - Operador Nacional do Sistema) to provide more security in the Interconnected System, being carried out from April to November, during the Monthly Programme Operation (PMO - Programa Mensal de Operação). Hydro plants are subject to exposure in short-term market due to the centralized dispatch adopted in Brazil, which depends on the amount of water that flows to the reservoir and on the subsequent dispatch of plants determined by the ONS. The exposure in short-term market, arises from the difference between the Generator sales contracts and the amount of assured energy (GF - Garantia Física) monthly allocated after the MRE. As the POCP is not incorporated into the dispatch models of the electricity sector, an alternative simulation was built and, from its results, we can notice the interference of the mechanism displayed in the short-term market and in the incurred risk level. The application of the POCP brings a net reduction in hydropower generation, because it decreases the possibility of using the regularization capacity of the reservoirs, avoiding any risk of non recovery of the reservoirs during the rainy season. On the other hand, the conservative procedure used today can generate a much larger volume of spilling water during the wet season, limiting the chance of financial recovery of hydroelectric dams that had their generation reduced in the dry season due to the anticipated dispatch of thermoelectric plants, inevitably with repercussions represented by exposure to the PLD (SPOT). Considering all risk factors mentioned, the generating agents have to adjust their optimal strategy for contract level, retaining the objective function to maximize revenue, conditional to risk criteria, which consider the factors mentioned. From this perspective, we analyzed the application of the POCP in 2010 and its impacts, as well as simulated the expected revenue and the future risk with and without the application of this procedure. The results show how the POCP interferes in the expected revenue of the agents, adding greater risks and changing the optimal level of energy contracting. Thus, depending on the risk that each generating agent is willing to take, a review of their contracting level becomes imperative.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2017-10-03T16:45:06Z No. of bitstreams: 1 Tese completa.pdf: 986993 bytes, checksum: 786c2673f26a627f8b28edd297319032 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-10-03T16:45:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese completa.pdf: 986993 bytes, checksum: 786c2673f26a627f8b28edd297319032 (MD5) / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geoquímica, Niterói, RJ / rio Campo Belo localizado na vertente sul do maciço de Itatiaia (RJ), drena uma área de 90 km2. Foi amostrado mensalmente de Setembro de 2003 a Agosto de 2004. As coletas foram realizadas entre 400 a 510 m de altitude. Três pontos amostrados foram estabelecidos nas seguintes alturas: 510 m (ponto I), 410 m (ponto II) e 400 m (ponto III). Acima de 600 m, a bacia é coberta por vegetação nativa (Floresta Tropical). Abaixo de 500 m, a bacia é muito influenciada por atividades humanas (pasto e urbanização). As águas do rio Campo Belo apresentam baixa condutividade (média, 14,9 μS cm-1) e ligeiramente ácida (média pH,5,7). O conteúdo médio de N total nas águas fluviais foi distribuído em 12 % de NH4 +, 34 % NO3 -, 34 % NOP e 17 % de NOD. O conteúdo de P total foi distribuído em 3 % de PO4 3-, 55 % de POP e 43 % de POD. Então, as formas orgânicas predominam nas águas do rio Campo Belo. O intemperismo tem influencia trivial nas concentrações das águas fluviais. Quantidades significativas de Na, K, Ca e Mg tem sua origem nos minerais nefelina, piroxênio e anfibólio, predominante na região. Os fluxos de saída dos parâmetros analisados apresentaram valores máximos no período de chuvas intensas, reflexo do intemperismo mais intenso provocado pelas chuvas e escoamento superficial do material depositado no solo. A vazão apresentou uma variação sazonal característica, apresentando pico em dezembro e janeiro. / The Campo Belo river is located in the southern flank of the Itatiaia (RJ), drains an 90 km2 watershed, was sampled monthly from September 2003 to August 2004. The three sampling sites were established at the following heights: 510 m (site I), 410 m (site II) and 400 m (site III), Above 600 m height, the watershed is covered by native vegetation (tropical forest). Below 500 m, the watershed is quite influenced by human activities (pastures and urbanization). The water of the Campo Belo river has low conductivity (mean, 14,9 μS cm-1) and is slightly acidic (mean pH, 5,7). The total N content in river water was distributed as follows 12 % de NH4 +, 34 % NO3 -, 34 % PON e 17 % de DON. The total P content in river water was distributed as follows em 3 % de PO4 3-, 55 % de POP e 43 % de DOP. So, organic was the dominat form of N and mainly P in water. Weathering has a trivial influence on the river water. Significant amounts of Na, K, Ca and Mg has origin on the mineral nepheline, pyroxenes and amphiboles predominated in the region. The stream water export of parameters searched showing maximum values during rainfall, reflex weathering and runoff of material deposited on soil. Discharge presented a characteristic seasonal variation, showing a peak in December and January.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:42:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 VivianeOC_DISSERT.pdf: 3402531 bytes, checksum: e2e7a469bf001a9ef16d573773ea7bda (MD5) Previous issue date: 2014-01-24 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico / Metal Organic Frameworks (MOFs) are supramolecular structures consisted of ions or metal clusters coordinated to organic ligands which are repeated in two or three dimensions. These structures have atracted much attention due to their properties such as low density, high specific surface area and large volume of pores. In this work, MOFs consisted of zinc clusters connected by ditopic ligands, terephthalic acid (1,4- H2BDC) or isophthalic acid (1,3-H2BDC) were synthesized. To obtain the proposed materials, different routes and synthetic parameters were tested, such as the molar ratio of the precursors, the addition of template molecules, the type of solvente, the addition of organic base or the type of a counter-ion of Zn salt. It was found that the variation of these parameters led to the formation of different metalorganic structures. The solids obtained were characterized by XRD, SEM and IR. For the samples identified as MOF- 5, it was verified that the structure was composed of both interpenetrated and non interpenetrated structures. These samples showed a low stability, becoming totally transformed into another structure within less than 72 hours. The addition of the nickel and/or cobalt was found to be a promissing method for increasing the stability of MOF- 5, which in this case, still remained unconverted to another structure even after 15 days of exposure to air. The samples prepared from 1,3-H2BDC were probably new, still unknown Metal Organic Frameworks / Redes Metalorg?nicas (MOFs) s?o estruturas supramoleculares constitu?das de ?ons ou clusters met?licos coordenados com ligantes org?nicos que se repetem em duas (2D) ou tr?s (3D) dimens?es. Essas estruturas t?m atra?do muita aten??o devido ?s suas propriedades, como por exemplo, baixa densidade, elevada ?rea superficial espec?fica e elevado volume de poro livre. Neste trabalho foram sintetizadas MOFs formadas por clusters met?licos de zinco conectados por ligantes dit?picos, ?cido tereft?lico (1,4- H2BDC) ou isoft?lico (1,3-H2BDC). Para a obten??o dos materiais propostos foram testadas diferentes rotas e par?metros de s?ntese, tais como, raz?o molar dos precursores, adi??o de mol?culas de molde, tipo de solvente, adi??o de base org?nica ou do contra-?on do sal de Zn. Constatou-se que a varia??o destes par?metros pode conduzir a forma??o de diferentes estruturas metalorg?nicas. Os s?lidos obtidos foram caracterizados por DRX, MEV e IV e TG. Para as amostras onde foi identificada a rede metalorg?nica MOF-5 verificou-se a exist?ncia de por??es de estrutura interpenetrada, assim como de estrutura n?o interpenetrada. Estas amostras apresentaram baixa estabilidade, convertendo-se totalmente em outra estrutura num per?odo de tempo inferior a 72 h. A adi??o de n?quel e/ou cobalto mostrou-se promissora para o aumento de estabilidade da MOF-5, a qual foi identificada mesmo ap?s 15 dias de exposi??o ao ar. Dentre as amostras preparadas com 1,3-H2BDC apenas uma estrutura foi identificada, com base nos bancos de dados de estruturas conhecidas, levando a crer que tr?s redes metalorg?nicas obtidas apresentam estruturas in?ditas

Neste trabalho é apresentado um sistema automatizado para armazenamento e conservação de alimentos vegetais frescos baseado em instrumentação eletroeletrônica e software de controle desenvolvido em LabView. Para a conservação, os produtos (já embalados) são armazenados imersos em uma solução aquosa preparada com água e um anticongelante como o etileno glicol (2%). Esta metodologia de armazenamento permite aumentar o tempo de prateleira através da redução da temperatura, sem o perigo de congelar os produtos armazenados. Os resultados mostram que a metodologia permite armazenar produtos frescos com segurança a apenas 0,4ºC acima do ponto de congelamento, enquanto que em câmaras convencionais esses devem ser armazenados a, pelo menos, 2,0ºC acima do ponto de congelamento. Essas condições proporcionam ao sistema de hidroconservação maior imunidade a perturbações de carga térmica e abertura de porta e velocidade adequada para um rápido resfriamento de produtos frescos. / This work presents an automated system for fresh vegetable food conservation based on electronic instrumentation, a storage chamber, and software for system control, whose procedures were developed in LabView. For conservation the fresh packaged products are stored into a controlled temperature liquid volume (55.3 liters), i.e., an aqueous solution prepared with water and ethylene glycol (2%). This conservation methodology allows to increase shelf time of fresh vegetables by means of reducing the storage temperature range to a safe operating condition without freezing the products. Results have shown the suitability of the developed system, which enables to store fresh products with safety and preserving quality as close as 0.4°C of the freezing point. In a conventional chamber fresh products must be stored considering at least a safety range of 2.0°C, which is much farther from the freezing point. Therefore, these conditions give to the hydro-conservation system large immunity regarding thermal load perturbation as well during door operation and adequate speed for fast cooling processes for fresh products.

La Zone Critique de la Terre désigne la fine pellicule recouvrant sa surface, à l’interface du cycle de l’eau, de lithosphère et de la biosphère. Cette couche est produite à sa base par altération chimique et détruite à son sommet par érosion mécanique. Parce que le lithium et ses isotopes ont la particularité de se partager entre la phase dissoute et la phase solide au cours des réactions d’interactions eaux-roches, nous explorons, dans cette thèse, le potentiel des isotopes du lithium dissous dans les rivières comme traceurs des processus d’altération chimique des continents. Nous nous sommes focalisés, dans un premier temps, sur le Bassin Congolais. Cette étude met en évidence le caractère équivoque de la réponse de la composition isotopique du Li (δ7Li) dissous des rivières aux topographies plates (et aux intensités d’altération élevées). Deux valeurs extrêmes de δ7Li dissous sont, en effet, produites dans le bassin du Congo, qui tracent deux styles d’altération continentale distincts, dans lesquels les processus d’altération chimique sont différents. D’autre part, nous proposons une nouvelle estimation du flux moyen de Li et de sa composition isotopique moyenne exportés à l’océan par les rivières aujourd’hui (5,5×1010 g.an−1 et 19±2‰, respectivement). Nous montrons que le δ7Li dissous dans les grands fleuves est contrôlé, au premier ordre, par la réincorporation du Li dans les minéraux secondaires (dans les sols et les plaines d’inondation) et, d’une manière équivoque, de l’intensité d’altération. En outre, l’étude des δ7Li dissous dans les rivières drainant les îles volcaniques (Islande, Java, Martinique, Sao Miguel et Réunion) montre que l’hydrothermalisme continental, générant des eaux très concentrées en Li avec une valeur basse de δ7Li (car très peu fractionnée par rapport à la roche mère basaltique), influence le δ7Li dissous des rivières des îles volcaniques et peut avoir un impact significatif sur le flux de Li (et son δ7Li) transféré(s) à l’océan à l’échelle globale. Enfin, nous proposons une interprétation de l’augmentation de l’ordre de 9‰ qu’a connue la signature isotopique du Li de l’eau de mer au cours du Cénozoïque à l’aide d’un modèle de boîtes simple de l’océan et au regard de nos résultats. Il émane de ce travail de thèse que les isotopes du Li dissous dans les rivières prouvent là encore leur capacité à être de bons traceurs des régimes d’altération des roches silicatées continentales (et ce, même en contexte anthropisé, comme le montre notre étude du bassin de l’Orgeval, en Seine-et-Marne). Le Li et ses isotopes constituent donc des traceurs prometteurs de la Zone Critique de la Terre et des paléo-processus d’altération chimique ainsi que de l’évolution géodynamique des continents voire des grands mouvements verticaux affectant la lithosphère continentale / The Critical Zone of the Earth is the layer covering its surface, at the interface between the water cycle, the lithosphere and the biosphere. This layer is produced at its base by chemical weathering and destroyed at its top by mechanical erosion. We explore the potential of lithium isotopes dissolved in rivers as tracers of continental chemical weathering processes as lithium and its isotopes are highly fractionated between the dissolved and solid phases during water-rock interaction processes. First, we are focused on the Congo Bassin. This study demonstrates the equivocal response of the isotopic composition of the riverine dissolved Li isotope compositions (δ7Li) to flat topography (and high weathering intensities). Two extreme values of dissolved δ7Li are produced in the Congo Basin, which trace two distinct continental weathering styles in which chemical weathering processes are different. On the other hand, we refined the mean flux of Li and its average isotopic signature exported to the ocean by rivers today (5.5×1010 g. an-1 et 19±2‰, respectively). We show that dissolved δ7Li in large rivers is controlled, at first-order, by the re-incorporation of Li into secondary weathering minerals (in soils and floodplains) and in, an equivocal way, of the weathering intensity. Moreover, the study of dissolved δ7Li in rivers draining volcanic islands (Iceland, Java, Martinique, Sao Miguel and Reunion) shows that continental hydrothermal activity, producing waters with high Li concentration with low value of δ7Li (as low fractionated towards the basaltic bedrock), influences the dissolved δ7Li in rivers of volcanic islands and can have an impact on the Li flux (and its δ7Li) transferred to the ocean on a global scale. Finally, by using a simple box model of the ocean and our results, we suggest an interpretation of the 9‰ increase of seawater δ7Li during the Cenozoic. This thesis highlights that riverine dissolved Li isotopes confirm once again their capacity to be powerful tracers of the weathering regimes of continental silicate rocks (even in anthropized context, as showed by our study of the Orgeval catchment, in Seine-et-Marne). Li and its isotopes are thus promising tracers of the Critical Zone of the Earth and the chemical weathering paleo-processes as well as the long-term geodynamic evolution of the continents or even the large vertical movements affecting the continental lithosphere

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