O acesso ao recurso hÃdrico gera conflitos em todas as regiÃes do mundo. Com o aumento do consumo e da escassez da Ãgua, a tendÃncia à aumentar a inseguranÃa hÃdrica e os conflitos. Por conseguinte, à fundamental e necessÃria a geraÃÃo de ferramentas, instrumentos e metodologias de mediÃÃo que aumentem a consistÃncia dos estudos e a eficiÃncia do gerenciamento desse recurso. O desenvolvimento tecnolÃgico de um sistema de coleta automÃtica e armazenamento de dados meteorolÃgicos e hidrolÃgicos à apresentado neste trabalho. O trabalho tambÃm descreve o desenvolvimento, metodologia de calibraÃÃo, instalaÃÃo e avaliaÃÃo do funcionamento em campo experimental de sensores com caracterÃsticas especiais. O foco do desenvolvimento e avaliaÃÃo dos sensores à para atender Ãs incertezas das variaÃÃes espaÃo temporal de dados meteorolÃgicos e hidrolÃgicos do semiÃrido nordestino. Buscou-se na tecnologia de microcontroladores o desenvolvimento do sistema de aquisiÃÃo de dados, em decorrÃncia da gama de arquiteturas disponÃveis a baixo custo. Parte dos sensores desenvolvidos vem da tecnologia de transdutores industriais com base em semicondutores. A dimensÃo do valor da constante dielÃtrica da Ãgua, aliada ao modelo de funcionamento dos capacitores produziu tambÃm transdutores presentes neste trabalho. Foi possÃvel fazer a mediÃÃo e o armazenamento de dados ambientais de microbacias presentes no semiÃrido e assim apresentar a relaÃÃo entre eventos meteorolÃgicos (medidas pluviomÃtricas) e hidrolÃgicos (vazÃo de cursos de 1 ordem no (picos de descarga) semiÃrido. Umidade relativa do ar, temperatura do ar, temperatura do solo e umidade do solo tambÃm tiveram seus valores monitorados pelas sondas desenvolvidas. Testar os instrumentos à necessÃrio, pois permite aperfeiÃoar a precisÃo e a robustez do sistema. Os dados obtidos pelo sistema permitiram a construÃÃo de hidrogramas das microbacias. O canal de comunicaÃÃo dos sistema foi eficiente na coleta de dados, entretanto, faz-se necessÃrio estabelecer vias alternativas de conectividade, para obter uma melhor avaliaÃÃo e manutenÃÃo do sistema. A investigaÃÃo de desempenho do pluviÃmetro capacitivo automÃtico no laboratÃrio e em campo demonstrou a capacidade do instrumento em medir todos os parÃmetros da precipitaÃÃo pluvial. Eventos com 0,7 mm de lÃmina podem ser mensurados, inclusive a intensidade da precipitaÃÃo. / Access to water resources creates conflicts in all regions of the world. With the increase in consumption and water scarcity, the tendency is to increase water insecurity and conflict, therefore it is essential and necessary to develop tools, instruments and measurement methodologies that increase the efficiency and consistency of studies of the management of this resource. The technological development of a system for automatic collection and storage of meteorological and hydrological data is presented in this thesis. The text also describes the development, methodology, calibration, installation and evaluation of operation, in the experimental field, of sensors with special features. The focus of the development and evaluation of the sensors is to meet the uncertainties of changing space-time weather data from the semi-arid Northeast. Sought in the microcontroller technology development system of data acquisition, because its range of architectures and the low costs. Part of the sensors has developed technology on based industrial transducers and semiconductors. The range of the value of the dielectric constant of water, coupled with the operating model of the capacitors also produced transducers in this work. It was possible to make the measurement and storage of environmental data from these micro-watersheds in the semiarid and thus present the relationship between weather events (rainfall) and hydrological (flow of courses in a second order semi-arid region). Relative humidity, air temperature, soil temperature and soil moisture values were also monitored by the probes developed. Test instruments is necessary because it allows improving the accuracy and robustness of the data obtained by the system. The system has allowed to the construction of hydrographs of micro-basins. The communication channel of the system was efficient in data collection, however, it is necessary to establish alternative means of connectivity for better evaluation and system maintenance. Research on performance of capacitive automatic rain gauge in laboratory and field demonstrated the ability of the instrument to measure all parameters of rainfall. Events with in 0.7 mm range can be measured, including rainfall intensity

FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / Buscam-se de soluÃÃes de automaÃÃo computadorizada de baixo custo que auxiliem estaÃÃes compactas de tratamento de efluentes a adequar o efluente tratado aos requisitos legais, protegendo os corpos receptores contra lanÃamentos inadequados. Tem por objetivos especÃficos o desenvolvimento de um sistema de supervisÃo automÃtica para pequenas estaÃÃes de tratamento de Ãguas residuais e a criaÃÃo de uma base de dados histÃrica para apoio à tomada de decisÃo no que concerne a operaÃÃo e manutenÃÃo do processo. Para alcanÃar tais objetivos, foi analisada uma configuraÃÃo combinada, constituÃda pelo reator anaerÃbio de fluxo ascendente em manta de lodo, seguido do sistema de lodo ativado convencional. Tal sistema à utilizado para tratar os efluentes sanitÃrios do Hospital Waldemar de AlcÃntara, situado no bairro de Messejana, em Fortaleza â CE. De modo geral, hà poucos estudos sobre instrumentaÃÃo eletrÃnica e automaÃÃo aplicados a sistemas combinados desse tipo. Inicialmente sÃo apresentados os conceitos bÃsicos sobre o tratamento de efluentes, bem como descritas as partes componentes do sistema de tratamento, dando, assim, suporte para que estudos sobre automaÃÃo sejam desenvolvidos. No decorrer do trabalho sÃo apresentadas a descriÃÃo e a motivaÃÃo para o uso de sensores no sistema de monitoramento automÃtico de estaÃÃes de tratamento, bem como da eletrÃnica necessÃria para sua implantaÃÃo. TambÃm à apresentada a descriÃÃo da arquitetura mestre-escravo usada no sistema, bem como do funcionamento de cada mÃdulo que o compÃe, abordando o desenvolvimento de hardware e software para cada um. Por fim, sÃo analisados os resultados da experimentaÃÃo de campo do sistema de monitoramento automÃtico. A pesquisa resultou em um sistema computadorizado de monitoramento aplicado a situaÃÃes reais em campo, possibilitando uma compreensÃo mais profunda a respeito do processo de tratamento de esgoto e de sua operaÃÃo mediante o acesso a dados, seja em tempo real, seja acessando a base de dados formada. / This work focuses on the investigation of low costs computerized automation solutions to assist compact wastewater treatment plants, adjusting the treated effluent to the legal requirements, protecting the waterâs receptors against inadequate discharge. The objectives are the development of an automatic supervision system for small wastewater treatment plants and the creation of a historical database to support the decision making process concerning the process operation and maintenance. In this work, a combined configuration is analyzed, constituted of the up flow anaerobic sludge blanket reactor followed by conventional active sludge. Such system treats the effluents of the Hospital Waldemar de AlcÃntara, situated in the neighborhood of Messejana, in Fortaleza - CE. In general, few researches can be found onthe electronics instrumentation and automation applied for combined systems like this one. Initially, the basic concepts on wastewater treatments are presented, as well as a description of parts that compose the system, therefore supporting the development of automation studies. After that, the description and the motivation for the use of the sensors in the automatic supervision system for small effluent treatment systems is presented, as well as the electronics necessary for its implementation. A description of the master-slave architecture used in the system is presented, as well as the functioning of each module that composes it, approaching the hardware and software development for each one. The research resulted in an applied system for real field situations, making possible a deeper understanding of the wastewater process and its operation through the data access, either in real time or by the access of the built database.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / We present a study of linear carbon chains encapsulated in multi-wall carbon nanotubes (Cn@MWCNT) using electron microscopy and Raman spectroscopy in ambient and extreme conditions. The linear chains were characterized by resonance Raman, thermal analysis, ion bombardment and using high resolution and scanning transmission electron microscopy. The HRTEM images obtained here shown the chain within the innermost MWCNT and in this work we obtain the first image of ``cross-section$"$ described for this system Cn@MWCNT. A Raman experiment was carried out in high pressure conditions (from 0 to 9.54 GPa) using a paraffin oil as pressure transmitting medium.The G band frequency of nanotube increase as pressure increase while the C-C stretching mode of linear carbon chain decreases. Theoretical results based on atomistic simulations allowed an understanding of vibrational behavior of the chains. Furthermore, we conducted works that involved instrumentation in order to set in the Department of Physics of the Federal University of Ceara, the instrumentation needed for the development of a device that enables to perform Raman spectroscopy and AFM measurements. For this purpose is necessary to integrate a scan-head, a controller system that controls the probe scan-head and an optical system that communicates with an APD (avalanche photodiode device), responsible for carrying the images with a spectrometer dedicated for obtaining Raman spectra. The system is functional as regards the ability to perform confocal measurements and ready for setting the near field measurements. / Apresentamos um estudo de cadeias lineares de carbono encapsuladas em nanotubos de carbono de paredes mÃltiplas (Cn@MWCNT) utilizando microscopia eletrÃnica e espectroscopia Raman em condiÃÃes ambientes e extremas. As cadeias lineares foram caracterizadas por espectroscopia Raman ressonante, anÃlise tÃrmica, bombardeamento de Ãons e com microscopia eletrÃnica de transmissÃo. As imagens de alta resoluÃÃo aqui obtidas mostraram a presenÃa das cadeias dentro do tubo mais interno do MWCNT e neste trabalho obtivemos a primeira imagem de "seÃÃo transversal" descrita na literatura para um sistema deste tipo. Um experimento Raman foi conduzido em condiÃÃes de altas pressÃes (0 - 9,54 GPa), utilizando um Ãleo de parafina como meio transmissor de pressÃo. A frequÃncia da banda G dos nanotubos aumentou com o aumento da pressÃo enquanto o modo de estiramento C-C das cadeias de carbono lineares diminuiu. Resultados teÃricos baseados em simulaÃÃes atomÃsticas permitiram uma compreensÃo do comportamento vibracional da cadeia. AlÃm disso, realizamos trabalhos que envolveram instrumentaÃÃo afim de instalar no Departamento de FÃsica da Universidade Federal do Cearà toda a instrumentaÃÃo necessÃria para o desenvolvimento de um equipamento que permite realizar espectroscopia Raman e medidas de microscopia de forÃa atÃmica (AFM). Para isto, à necessÃrio integrar uma "scan-head", um sistema controlador que controla a sonda da "scan-head" e um sistema Ãptico que se comunica com uma APD (dispositivo fotodiodo avalanche) responsÃvel pela aquisiÃÃo das imagens, com um espectrÃmetro dedicado à obtenÃÃo dos espectros Raman. O sistema ficou funcional no que diz respeito a capacidade de executar medidas confocal e està pronto para a realizaÃÃo de medidas de campo prÃximo.