Made available in DSpace on 2015-03-26T13:23:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1133650 bytes, checksum: 37109fbba216bce41090549d526583e0 (MD5) Previous issue date: 2008-02-25 / The technology of application of agricultural defensives in tree like plants and orchard plants in general way, still little is researched in Brazil. Ahead of requirements of the international market, the application technology must take care of some parameters that will give the credibility of the Brazilian products in the exterior market, as for the certification and traceability. With the globalization of good agricultural practices, Global Good Agricultural Practices (GLOBALGAP), demand it more criterion of the producers, of the social and sustainable points of view. The certification guarantees to the final consumer that the production was in accordance with sustainable norms, that is, use of pesticide, in accordance with preset norms, aiming to a lesser level of residues in the end items, mainly in the ones of consumption in natura. Already the traceability allows the consumer to know all the description and practical of production of the agriculturist, allowing, thus, to know how many sprayings had been carried through, the type of defensive and the dosage and volume of spray mixture used. The sprayings in fruitful plants are characterized by high volume of spray mixture for hectare, having increased the cost of production, the contamination of the workers and the ambient contamination. It is a process where the efficiency of the spraying and the effectiveness of control of the plagues and illnesses are on directly relation with the kind of spray used, being this the responsible one for the deposition of the drops, begin it a responsible for the asset in the interior of the canopy of plants. In this type of spraying, the majority of the drops does not penetrate in the canopy of the plants, had as impediment the external leaves. This work had as objective to develop an electrostatic spray and a device capable to increase the penetration of electrically loaded drops in the interior of the canopy of the plants. In the development of the electrostatic spray, it used as high-voltage source, A bobbin of an automobile ignition system to an electronic circuit fed by a 12 volts battery. With the highvoltage source installed in the spray, it was possible to get eight chains, with tensions varying of 4,2 and 12,8 kV, what allowed to reach values of relation load/mass of 0,3 mC kg-1 to 4,1 mc kg-1, in different outflows. For the development of the electronic device of attraction of drops, they had been distributed conducting metallic in the interior of the canopy of the plants, with the intention to attract the drops with electric loads. Water sensitive cards in the thirds superior, average and inferior, in three different depths of the canopy of the plant and carried through sprayings with and without load, and with the presence and absence of the device had been distributed. The efficiency of the electrostatic spraying and the device was based on the density of drops (drops cm-2) and on the covering (%). In all the studied conditions, the biggest density of drops and the biggest covering had been gotten in the external part of the canopy. / A tecnologia de aplicação de defensivos agrícolas em plantas arbóreas, frutíferas de modo geral, ainda é pouco pesquisada no Brasil. Diante das exigências do mercado internacional, a tecnologia de aplicação deve atender a alguns parâmetros que darão a credibilidade dos produtos brasileiros no mercado exterior, no que se refere à certificação e rastreabilidade. Com a globalização das boas práticas agrícolas, a Global Good Agricultural Practices (GLOBALGAP) passou a exigir mais critério dos produtores, dos pontos de vista social e sustentável. A certificação garante ao consumidor final que a produção foi de acordo com normas sustentáveis, ou seja, uso de insumos conforme as normas preestabelecidas, visando a um menor nível de resíduos nos produtos finais, principalmente nos de consumo in natura. Já a rastreabilidade permite ao consumidor conhecer todo o histórico e práticas de produção agrícola, permitindo, assim, saber quantas pulverizações foram realizadas, o tipo de defensivo e a dosagem e volume de calda usados. As pulverizações em plantas frutíferas são caracterizadas por alto volume de calda por hectare, aumentando o custo de produção, a contaminação dos trabalhadores e a contaminação ambiental. É um processo em que a eficiência da pulverização e a eficácia de controle das pragas e doenças estão ligadas diretamente ao tipo de pulverizador utilizado, sendo este o responsável pela deposição das gotas com princípio ativo no interior do dossel das plantas. Nesse tipo de pulverização, a maioria das gotas não penetra no dossel das plantas, devido ao impedimento das folhas externas. Este trabalho teve como objetivo desenvolver um pulverizador eletrostático e um dispositivo capaz de aumentar a penetração de gotas carregadas eletricamente no interior do dossel das plantas. No desenvolvimento do pulverizador eletrostático, foi usada como fonte de alta tensão uma bobina de ignição automotiva, ligada a um circuito eletrônico, alimentado por 12 volts. Com a fonte de alta tensão instalada no pulverizador, foi possível obter nove correntes, com tensões variando de 4,2 a 12,8 kV, o que permitiu atingir valores de relação carga/massa de 0,3 mC kg-1 a 4,1 mC kg-1, em diferentes vazões. Para o desenvolvimento do dispositivo eletrônico de atração de gotas, foram distribuídos condutores metálicos no interior do dossel das plantas, com o propósito de atrair as gotas com cargas elétricas. Foram distribuídos cartões hidrossensíveis nos terços superiores, médios e inferiores, em três profundidades do dossel da planta e realizadas pulverizações com e sem carga e com a presença e ausência do dispositivo. A eficiência da pulverização eletrostática e do dispositivo foi baseada na densidade de gotas (gotas cm-2) e na cobertura (%). Em todas as condições estudadas, a maior densidade de gotas e a maior cobertura foram obtidas na parte externa do dossel.

La mosca mediterránea de la fruta (Ceratitis capitata Wiedemann) es una de las plagas más importantes que afectan a la citricultura en España y actualmente solo se puede controlar eficazmente con productos organofosforados, principalmente malatión. Por este motivo, recientemente se están buscando alternativas a la lucha química clásica que minimicen el impacto ambiental y los riegos para la salud humana. Entre ellas se encuentran la aplicación de tratamientos cebo a bajo volumen con productos insecticidas alternativos, menos perjudiciales desde el punto de vista ecotoxicológico, y métodos culturales, como la eliminación de los frutos tras la cosecha, ya que éstos son un reservorio para esta mosca. Para que estos dos métodos puedan emplearse racionalmente en la citricultura española es imprescindible su mecanización. El objetivo de esta tesis es aportar soluciones en este sentido. La mecanización de los tratamientos cebo a bajo volumen se aborda mediante el diseño y construcción de un equipo de pulverización automático que cumple con los requerimientos de estas aplicaciones. En primer lugar se describe cómo se seleccionó, de entre los sistemas comerciales que se disponen hoy en día, el dispositivo de pulverización más adecuado (que produce tamaños de gota suficientemente grandes), y cómo se integra éste en un sistema electrónico de control, con el fin de construir un prototipo de máquina. Posteriormente, se comprueba el correcto funcionamiento del prototipo y su adecuación al trabajo para el que fue diseñado. Por último, se proponen diferentes tratamientos cebo a bajo volumen contra C. capitata con insecticidas alternativos al malation, los cuales se evalúan en varias plantaciones comerciales durante dos campañas. Los resultados de los ensayos demuestran que los tratamientos realizados con la máquina diseñada, aplicando cebos a bajo volumen con nuevos insecticidas, son tan eficaces como los tratamientos convencionales con malation. En cuanto a la mecanización de la e / Chueca Adell, P. (2007). Mecanización de métodos de control de Ceratitis capitata (Wiedemann) en cítricos [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/1976

Submitted by Wagner Henrique Rabelo (wagner144@bol.com.br) on 2018-07-26T20:18:44Z No. of bitstreams: 1 MESTRADO - WAGNER RABELO - VERSÃO FINAL.pdf: 3489307 bytes, checksum: 98e6a7b1b48eed69e255358e3a62fdd9 (MD5) / Approved for entry into archive by Lucilene Cordeiro da Silva Messias null (lubiblio@bauru.unesp.br) on 2018-07-30T12:45:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 rabelo_mh_me_bauru.pdf: 3537069 bytes, checksum: 6434660c8d96cc051a92066c85136ebc (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-30T12:45:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 rabelo_mh_me_bauru.pdf: 3537069 bytes, checksum: 6434660c8d96cc051a92066c85136ebc (MD5) Previous issue date: 2018-05-28 / O avanço das técnicas de deposição de filmes finos sobre as superfícies dos materiais tem permitido agregar valor e dar novas funcionalidades aos produtos. Atualmente, os filmes finos de óxido de estanho dopado com índio (ITO) têm encontrado grande aplicação no mercado. Entretanto, devido à pouca disponibilidade do índio na natureza e aos altos custos envolvidos na sua aquisição, elementos alternativos estão sendo estudados para sua substituição. Nesse contexto, destaca-se o óxido de zinco dopado com alumínio (AZO) como um promissor substituto, devido às características de elevada transmissividade, baixa resistividade e band gap da ordem de 3,37 eV, que permitem sua aplicação na síntese de filmes finos semicondutores. Com base no exposto, neste trabalho, foi projetado e desenvolvido o protótipo de uma fonte amplificadora de potência (FAP) de corrente alternada (AC) em baixa frequência, operando entre 15 a 40 kHz, responsável por iniciar e sustentar o campo elétrico utilizado para a geração do plasma. Esta FAP foi utilizada para a deposição de filmes finos de (AZO) por meio da técnica de magnetron sputtering. A análise das características morfológicas, ópticas e elétricas dos filmes de AZO produzidos neste estudo resultaram em uma transmitância superior a 80%, energia de band gap de 3,82 eV, e resistividade de 1,46.10-3 .cm, permitindo concluir que o filme produzido se comporta como um TCO (óxido transparente condutivo). A comparação desses resultados com trabalhos disponíveis na literatura, permite concluir que a fonte amplificadora de potência desenvolvida nesta dissertação possibilita a obtenção de filmes finos de AZO com condutividade e transparência superiores àqueles produzidos com fontes operando em radiofrequência, técnica atualmente disponível e amplamente utilizada no mercado. / The development of thin films deposition techniques allows to increase value and give new features to the materials. Currently, indium doped zinc oxide (ITO) is widely used in the market. However, due to the low availability of the indium in the nature and the high costs involved on its acquisition, alternative elements are being studied for its replacement. Aluminum doped zinc oxide (AZO) stands out as a promising substitute, mainly because of its characteristics, such as high transmissivity, low resistivity and band gap value of 3.37 eV. That allow the application of AZO in the synthesis of thin films semiconductors. In this work, it was developed a prototype of a plasma power source amplifier (FAP) to operate in alternating current (AC) and low frequency (15 - 40 kHz), responsible for initiating and sustaining the electric field used for plasma generation. This FAP was used to deposit AZO thin films by the technique of magnetron sputtering. The analysis of the morphological, optical and electrical characteristics of the AZO films produced in this study resulted in more than 80% transmittance, band gap energy value of 3,82eV, and resistivity of 1,46.10-3 .cm. The thin films synthetized was classified as transparent conductive oxide (TCO). The comparison of these results with the characteristics of similar films avaiable in the bibliography, allows to conclude that the power amplifier source developed in this dissertation makes it possible to obtain thin films of AZO with conductivity and transparency superior to those produced with RF magnetron sputtering, technique currently available and widely used in the market.

Pesticide drift is a serious agricultural problem that is especially significant for perennial crops. Most studies use tracers to quantify pesticide drift. Nevertheless, in Brazil, consensus is lacking on which tracer is the most effective. Thus, given the importance of coffee crops in Brazil, we evaluated several tracers used in application efficiency assessments. We also quantified the drift in coffee crops from hollow cone nozzles with and without air induction and then compared the results with European drift simulation models. We tested Brilliant Blue, Blankophor, Sodium Fluorescein, Rhodamine B and Brilliant Sulfoflavine tracers by evaluating surface tension, hidrogenionic potential, filter paper extraction, sunlight stability and agitation stability. Drift evaluation was based on the ISO 22866 standard. The experiment was set up in randomized blocks with 10 replications in a 2 x 20 split plot consisting of two nozzle types and twenty lines spaced 2.5 m apart and parallel to the target crop row. The spray was a mixture of water and Rhodamine B fluorescent dye at 100 mg L-1. The spray was applied at 400 L ha-1 using a hydro-pneumatic sprayer. Viscosity was similar for all tracers. Brilliant Sulfoflavine had the highest extraction efficiency, whereas Brilliant Sulfoflavine and Brilliant Blue were the most stable in sunlight. Blankophor had the least agitation stability and Brilliant Sulfoflavine was the most appropriate for spray deposition and drift assessment. Rhodamine B was the best option for filter paper targets among low-cost tracers available in Brazil. The air induction nozzle reduced drift to 20 m from the treated area; however, both nozzles produced the same drift within this limit. The drift models behaved differently and did not accurately estimate drift near the target row. / A deriva de produtos fitossanitários é um dos maiores problemas da agricultura moderna, principalmente em cultivos perenes. Ao quantificar esta e outras perdas dos produtos, na maioria dos casos são utilizados traçadores. Devido à importância da cafeicultura no Brasil, e que não há consenso sobre qual é o melhor traçador nestes estudos, este trabalho objetivou avaliar alguns traçadores utilizados em estudos de eficiência da aplicação, além de determinar a deriva gerada pelas pontas de pulverização jato cônico vazio com e sem indução de ar nas aplicações na cultura do café e comparar as curvas com modelos europeus de simulação de deriva. Os traçadores utilizados foram: Azul Brilhante, Blankophor, Fluoresceína Sódica, Rodamina B e Sulfoflavina Brilhante. As características avaliadas nas soluções contendo os traçadores foram: tensão superficial, pH, viscosidade, extração em alvos de papel filtrante e estabilidade à luz solar e à agitação. Na avaliação da deriva ocasionada pelas aplicações em cafeeiro, seguiu-se a norma ISO 22866. Foi utilizado o delineamento em blocos casualizados, com 10 repetições, em esquema de parcelas subdivididas no espaço 2 x 20, sendo dois tipos de pontas e vinte distâncias paralelas à linha de cultivo fora da área-alvo, espaçadas entre si por 2,5 m. A calda foi composta por água+corante fluorescente rodamina B na concentração de 100 mg L-1. Utilizou-se o volume de calda de 400 L ha- 1, aplicado por pulverizador hidropneumático. Dentre as características físico-químicas, somente a viscosidade não foi influenciada pelos traçadores. A maior eficiência de extração em alvo de papel foi obtida pela Sulfoflavina Brilhante, que juntamente com o Azul Brilhante demonstraram ser os traçadores mais estáveis à luz solar. O Blankophor foi o traçador que teve menor estabilidade à agitação da calda. A Sulfoflavina Brilhante mostrou ser o traçador mais adequado aos estudos de deposição de calda e deriva nas aplicações de produtos fitossanitários. Entre os traçadores de baixo custo e maior disponibilidade no Brasil, o corante fluorescente Rodamina B apresentou ser a melhor opção ao se utilizar como alvo papel filtrante. A ponta de jato cônico vazio com indução de ar reduziu a deriva até 20 m de distância da área tratada. A partir dessa distância, ambas as pontas geraram a mesma deriva. As curvas de deriva elaboradas a partir das aplicações pelas pontas de pulverização demonstraram ter comportamentos diferentes, sobretudo na região mais próxima do cafeeiro. / Mestre em Agronomia

Coffee crop is an important agricultural and economic activity in Brazil. The country is the greatest coffee producer and exporter, and has in the state of Minas Gerais the major national producer. One of the biggest problems faced by coffee farmers is the susceptibility of the plants to several pests and diseases. Among these, the leaf-miner, considered a key pest of the crop, occurs in almost all producing regions. Pest management has been successful by employing chemical control; however, the crop presents many challenges for application technology, such as dense foliage development and variations in the canopy. This study evaluated spray deposition on leaves of coffee arabica (Coffea arabica L.), and its loss to soil resulting from the pulverization of two application volumes and two spray nozzle types. The work was conducted at Glória s farm, property of the Federal University of Uberlândia, Uberlândia-MG, in 11 years old coffee arabica cultivar Catuaí IAC 99, in september 2012. The experiment was a 2x2 factorial, with two nozzles, (ATR) hollow cone and (TVI) hollow cone with air induction, and two volumes, 200 L ha-1 and 500 L ha-1. Brilliant Blue coloring was added to the tank mixture, at a fixed concentration of 300 g ha-1. Leaves were collected from upper and lower halves of plant canopies and glass slides were positioned on the ground under the plant canopy to collect spray drippings. The concentration contained in the samples was determined by light absorption spectrophotometry. Also, a study of statistical process control (SPC) was conducted, allowing the evaluation of the behavior of the variables in their repetitions within treatments. The use of hollow cone tips with air induction together with greater spray volume (500 L ha-1) was a good option for spray deposition in coffee leaves. At the lower half of the canopy, spray deposition was similar using both 200 L ha-1 and 500 L ha-1, which demonstrates the feasibility of using the reduced spray volume. The hollow cone with air induction nozzle resulted in greater losses to the soil. The analysis of the control charts (SPC) related to treatments showed that no great variability among the sampling points was found, indicating good quality standard from the statistical point of view. / A cafeicultura é no Brasil uma importante atividade agrícola e econômica. O País é o maior produtor e exportador mundial, tendo o estado de Minas Gerais como o principal produtor nacional. Um dos grandes problemas enfrentados pelos cafeicultores é a suscetibilidade das plantas a várias pragas e doenças. Dentre estas, destaca-se o bicho-mineiro, considerado praga-chave da cultura, ocorrendo em praticamente todas as regiões produtoras. Para o manejo desta praga, tem sido empregado o controle químico, no entanto a cultura apresenta diversos desafios para a tecnologia de aplicação dos produtos fitossanitários; as plantas apresentam densa folhagem e variações nos aspectos da copa. O objetivo deste trabalho foi estudar a deposição de calda pulverizada em folhas de cafeeiro (Coffea arábica L.) e a perda para o solo proporcionada pela aplicação com dois volumes de calda e dois tipos de pontas de pulverização. O trabalho foi conduzido na Fazenda do Glória, de propriedade da Universidade Federal de Uberlândia, em Uberlândia-MG, em lavoura de café arábica cultivar Catuaí IAC 99 com 11 anos de idade, em setembro de 2012. O experimento foi instalado em delineamento inteiramente casualizado, com quatro tratamentos e oito repetições, em esquema fatorial 2x2, com duas pontas de pulverização, jato cônico vazio (ATR) e jato cônico vazio com indução de ar (TVI), e dois volumes de calda, 200 e 500 L ha-1. Adicionou-se à calda o traçador Azul Brilhante, em dose fixa de 300 g ha-1. Foram coletadas folhas das metades superior e inferior da copa das plantas, bem como lâminas de vidro posicionadas no solo sob a copa das mesmas, das quais foi retirado e quantificado o traçador contido nas amostras por espectrofotometria de absorção de luz. Foi conduzido também um estudo de Controle Estatístico de Processo (CEP), que permitiu avaliar o comportamento das variáveis em suas repetições dentro dos tratamentos. O uso de pontas de jato cônico vazio com indução de ar mostrou-se viável quanto à deposição de calda no cafeeiro, principalmente junto com o uso do maior volume de calda (500 L ha-1). Na parte inferior da cultura, a deposição de calda foi semelhante empregando-se 200 L ha-1 ou 500 L ha-1, o que demonstra a viabilidade do uso do volume de calda reduzido. O uso da ponta de jato cônico vazio com indução de ar proporcionou maiores perdas para o solo. A análise das cartas de controle referentes aos tratamentos avaliados mostrou que não ocorreu grande variabilidade entre os pontos amostrais, indicando bom padrão de qualidade sob o ponto de vista estatístico. / Mestre em Agronomia

[ES] A medida que aumenta la conciencia climática y se buscan reducir las emisiones globales, se están realizando esfuerzos para producir tecnologías que permitan desarrollar motores más limpios y amigables con el medio ambiente. Los sistemas GDI (inyección directa de gasolina) tienen el potencial de cumplir con los cada vez más estrictos estándares de emisiones y, al mismo tiempo, mejorar el consumo de combustible. El espacio limitado dentro de la cámara de combustión hace que el impacto del chorro con la pared sea un fenómeno común en los motores de inyección directa de gasolina. Este fenómeno tiene un efecto significativo en el desarrollo del chorro y su interacción con el aire en la cámara. En condiciones de arranque en frío, las bajas presiones y temperaturas en la cámara facilitan la deposición del combustible en la superficie del pistón, lo que conduce a un aumento considerable en la formación de hollín y en los hidrocarburos sin quemar. Esta tesis busca proporcionar información sobre las características más relevantes de la interacción chorro-pared en sistemas de inyección directa de gasolina en condiciones de arranque en frío y otras condiciones evaporativas. Para ello, se utilizó una pared plana ubicada a diferentes distancias de impacto y ángulos con respecto a la punta del inyector. Se empleó un inyector solenoide fabricado por Continental y el inyector "Spray G", utilizando iso-octano como combustible inyectado. El estudio se llevó a cabo en diversas instalaciones experimentales cubriendo varias técnicas ópticas. El estudio de la interacción chorro-pared se llevó a cabo utilizando tres campañas experimentales. En la primera, se utilizó una pared de cuarzo transparente para analizar las características macroscópicas del chorro al impactar la pared, observándola lateral y frontalmente con el uso de tres cámaras de alta velocidad gracias a los accesos ópticos de la instalación experimental. En la segunda, se empleó una pared termorregulada de acero inoxidable para medir el efecto que tienen las condiciones de operación y ambientales sobre la transferencia de calor entre la pared y el chorro durante el evento de inyección de combustible. Se observó que la penetración del chorro libre y el desarrollo del chorro sobre la pared son influenciados por la presión de inyección y el ángulo de inclinación de la pared. El ancho del chorro medido después del impacto fue afectado principalmente por la distancia entre el inyector y la pared y por el ángulo de la pared pero más aún por la distancia respecto al punto de impacto sobre la cual fue medida. La semi área de impacto es susceptible a cambios en el ángulo de la pared y la distancia inyector-pared teniendo un papel fundamental en el arrastre de aire entre el chorro y el ambiente. No se encontraron diferencias significativas entre las fases líquida y vapor tanto para la penetración de chorro libre como para el desarrollo del chorro sobre la pared a temperatura ambiente. Por el contrario, con la pared calentada, se obtuvieron diferencias entre la fase líquida y vapor, destacando la contribución de la evaporación de combustible causada por el incremento en la temperatura de la pared. Respecto a la pared instrumentada, tanto la temperatura del combustible como de la pared produjeron los picos más significativos en términos del flujo de calor superficial. Órdenes de magnitud similares respecto al flujo de calor superficial fueron encontrados entre las campañas experimentales de la pared instrumentada y la termografía infrarroja. La aparición del flash boiling en condiciones de menor contrapresión ambiental y mayor temperatura del combustible modificó la morfología del chorro en términos de anchura , lo que tuvo repercusiones significativas en el parámetro R (que depende de la penetración del chorro) y en el número de gotas de líquido presentes en el chorro, afectando tanto a los perfiles de extinción de la luz como a los perfiles del flujo de calor superficial. / [CA] A mesura que augmenta la consciència climàtica i es busquen reduir les emissions globals, s'estan fent esforços per a produir tecnologies que permeten desenvolupar motors més nets i amigables amb el medi ambient. Els sistemes GDI (injecció directa de gasolina) tenen el potencial de complir amb els estrictes estàndards d'emissions i, al mateix temps, millorar el consum de combustible. L'espai limitat dins de la cambra de combustió fa que l'impacte del doll amb la paret siga un fenomen comú en els motors d'injecció directa de gasolina. Aquest fenomen té un efecte significatiu en el desenvolupament del doll i la seua interacció amb l'aire en la cambra. La interacció doll-paret és un fenomen interessant i difícil de comprendre que ocorre durant el procés de combustió. En condicions d'arrancada en fred, les baixes pressions i temperatures en la cambra faciliten la deposició del combustible en la superfície del pistó, la qual cosa condueix a un augment considerable en la formació de sutge i en els hidrocarburs sense cremar. Aquesta tesi busca proporcionar informació sobre les característiques més rellevants de la interacció doll-paret en sistemes d'injecció directa de gasolina en condicions d'arrancada en fred i altres condicions evaporatives. Per a això, es va utilitzar una paret plana situada a diferents distàncies d'impacte i angles respecte a la punta de l'injector. Es va emprar un injector solenoide fabricat per Continental i l'injector "Spray G", utilitzant iso-octà com a combustible injectat. L'estudi es va dur a terme en diverses instal·lacions experimentals cobrint diverses tècniques òptiques. L'estudi de la interacció doll-paret es va dur a terme utilitzant tres campanyes experimentals. En la primera, es va utilitzar una paret de quars transparent per a analitzar les característiques macroscòpiques del doll en impactar la paret, observant-la lateral i frontalment amb l'ús de tres càmeres d'alta velocitat gràcies als accessos òptics de la instal·lació experimental. En la segona, es va emprar una paret termorregulada d'acer inoxidable per a mesurar l'efecte que tenen les condicions d'operació i ambientals sobre la transferència de calor entre la paret i el doll durant l'esdeveniment d'injecció de combustible. Es va observar que la penetració del doll lliure i el desenvolupament del doll sobre la paret són influenciats per la pressió d'injecció i l'angle d'inclinació de la paret. L'ample del doll mesurat després de l'impacte va ser afectat principalment per la distància entre l'injector i la paret i per l'angle de la paret però més encara per la distància respecte al punt d'impacte sobre la qual va ser mesurada. La semi àrea d'impacte és susceptible a canvis en l'angle de la paret i la distancia injector-paret tenint un paper fonamental en l'arrossegament d'aire entre el doll i l'ambient. No es van trobar diferències significatives entre les fases líquida i vapor tant per a la penetració de doll lliure com per al desenvolupament del doll sobre la paret a temperatura ambient. Per contra, amb la paret calfada, es van obtindre diferències entre la fase líquida i vapor, destacant la contribució de l'evaporació de combustible causada per l'increment en la temperatura de la paret. Respecte a la paret instrumentada, tant la temperatura del combustible com de la paret van produir els pics més significatius en termes del flux de calor superficial. Ordres de magnitud similars respecte al flux de calor superficial van ser trobats entre les campanyes experimentals de la paret instrumentada i la termografia infraroja. L'aparició del flaix boiling en condicions de menor contrapressió ambiental i major temperatura del combustible va modificar la morfologia del doll en termes d'amplària, la qual cosa va tindre repercussions significatives en el paràmetre R i en el nombre de gotes de líquid presents en el doll, afectant tant els perfils d'extinció de la llum com als perfils del flux de calor superfial. / [EN] Fuel injection is one of the most important factor that must be considered to achieve cleaner and more efficient internal combustion engines. Its role is more evident when direct injection strategies are used. As awareness of climate change and global emission reduction policies increase, efforts are being made to develop new technologies that enable cleaner and more environmentally friendly engines. The gasoline direct injection systems can fulfill strict emission standards and improve fuel consumption. Because of the space constraints inside the combustion chamber for spray penetration, collision and interaction with the wall are common events in direct injection engines, considerably influencing spray formation and air-spray interaction inside the chamber. In cold-start engine conditions, the lower injection pressures and temperatures in the combustion chamber enhance the fuel deposition over the piston surface, incrementing the soot and the unburned hydrocarbon formation. The present work highlights the fundamental aspects of the spray-wall interaction for the gasoline direct injection (GDI) system under cold-start and other evaporative conditions. For that, a flat wall is located several distances and at different wall angles to the injector tip. Also, this thesis involves using a solenoid injector produced by Continental and the well-known "Spray G" injector using iso-octane as injected fuel covering several techniques and experimental facilities. To analyze the spray-wall interaction, three experimental approaches were used: The first used three high-speed cameras and a quartz wall inside the test rig vessel to study the macroscopic characteristics of the spray, which was observed lateral and frontal by using the optical accesses of the vessel. The second approach used a stainless steel wall to catch the effect of the operating and ambient conditions over the heat flux between the wall and the spray during the fuel injection event and determine how the spray development is affected by the cold-start realistic engine conditions and other evaporative conditions that were included in the test matrix. This wall was coupled with sensors to control the initial surface temperature and to compute the temperature variation in time and the surface heat flux using high-speed thermocouples. The spray under free-jet conditions was also analyzed as a comparison point with the spray-wall interaction conditions. The free spray penetration and the spray spreading over the wall were influenced mainly by the injection pressure and the wall angle. The spray thickness measured after the SWI was affected primarily by the wall-to-tip distance and the wall angle but even more by the distance from the impact point in which it is measured. The semi-circle impact area was susceptible to wall angles and wall-to-tip distance variations, essential in the spray-air entrainment. No remarkable differences were found between the liquid and vapor phases for the free jet or the isothermal wall configuration. In contrast, some differences were obtained for the instrumented and thermoregulated wall, remarking the contribution of fuel evaporation caused by the wall temperature increase. Regarding the thermoregulated wall, the fuel and wall temperatures produced the most important peaks in terms of surface heat flux. A similar order of magnitude regarding the surface heat flux was found between the thermoregulated wall and infrared thermography experimental campaigns. The flash boiling appearance for the lower ambient back pressure and higher fuel temperature condition changed the spray morphology in terms of the width (spray angle), having significant repercussions over the R-parameter (which depends on the spray penetration) and in the number of liquid droplets present in the spray affecting both the light extinction profiles and the surface heat flux profiles. / Esta tesis se ha desarrollado en el marco de una ayuda para la Formación de Personal Investigador (FPI) Subprograma 1 (PAID-01-19) financiada por la Universitat Politècnica de València. / Carvallo García, CL. (2023). Experimental study of the behavior of gasoline direct injection GDI sprays during wall impingement under realistic engine conditions [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/195027

[ES] La formación de hollín en los motores de inyección directa de gasolina se rige por complejas interacciones entre procesos físicos, que varían en función del modo de funcionamiento del motor. Con la aplicación de normativas cada vez más estrictas, junto con ensayos de homologación más rigurosos, el reto de cumplir los límites de emisión de partículas se ha vuelto excepcionalmente exigente. En consecuencia, los fabricantes han recurrido a métodos de post-tratamiento de partículas a la salida del motor, como los filtros de partículas de gasolina, aunque a costa del rendimiento del motor y del consumo de combustible. Además, existe una creciente preocupación por la calidad del aire ambiente debido a las emisiones de partículas de los vehículos, con estudios que indican potenciales riesgos cancerígenos para la salud humana. Las herramientas de modelización ofrecen la ventaja de disminuir la necesidad de costosos ensayos de calibración experimental destinados a encontrar la estrategia óptima para mitigar las emisiones de partículas dentro de unos límites aceptables. En esta Tesis, se desarrolla un marco de modelización exhaustivo que aborda tres fuentes principales de formación de hollín: la mezcla inadecuada que da lugar a zonas ricas, las películas de combustible en las puntas de los inyectores y las películas de combustible en las paredes de la cámara de combustión debido al impacto del chorro. Al incorporar submodelos físicos para abordar estas vías de formación de hollín, se consigue una descripción completa de la distribución del tamaño de las partículas, teniendo en cuenta que las distintas fuentes contribuyen de forma diferente a las emisiones totales de partículas. El número, la masa y el tamaño de las partículas se determinan mediante la utilización de un mecanismo de reacción detallado para resolver las reacciones químicas que se producen en las regiones ricas definidas por el modelo multizona que se integra con un solucionador estocástico de partículas. El enfoque se complementó con simulaciones CFD tridimensional no reactivo para validar las formulaciones de los diversos submodelos. A continuación, se utilizaron ensayos experimentales realizados en un banco de pruebas de motores para evaluar las predicciones del modelo y también sirvieron como herramienta de validación para determinados submodelos en los casos en los que surgían ambigüedades en las simulaciones CFD. Además, se utilizaron ensayos ópticos realizados en un motor distinto del considerado en este estudio para obtener más información sobre los fenómenos en el cilindro que conducen a la formación de hollín. La herramienta ha demostrado su capacidad para predecir con exactitud la distribución del tamaño de las partículas en distintas condiciones de funcionamiento, captando eficazmente los cambios en la configuración de los parámetros del motor y las condiciones termodinámicas. Se identificó que las principales fuentes que contribuían a las emisiones de partículas procedían de la disminución de la calidad de la mezcla, especialmente evidente en cargas más elevadas debido al enriquecimiento del combustible, y de la humectación de la punta del inyector, que se manifestaba en todas las condiciones. Por consiguiente, el modelo de mezcla, basado en los parámetros de mezcla pertinentes, resultó eficaz para generar distribuciones de dosados, mientras que el modelo de evaporación de la película del inyector calculó la masa de la película de combustible en la punta de forma satisfactoria. Al integrar estos aspectos con un enfoque de postprocesamiento exhaustivo, que incorpora la eficiencia del recuento de partículas y consideraciones sobre el volumen de escape, se logró un alto grado de concordancia entre las predicciones numéricas y los datos de partículas medidos. Como resultado, la herramienta puede aprovecharse para simular las emisiones de partículas en condiciones transitorias de conducción, facilitando así el desarrollo de motores en el futuro próximo. / [CA] La formació de sutge en els motors d'injecció directa de gasolina es regeix per complexes interaccions entre processos físics, que varien en funció de la manera de funcionament del motor. Amb l'aplicació de reglaments cada vegada més estrictes i normes d'assaig més rigoroses, el repte de complir els límits d'emissió de partícules s'ha tornat excepcionalment exigent. En conseqüència, els fabricants han recorregut a mètodes de tractament de partícules posteriors a l'eixida del motor, com els filtres de partícules de gasolina, encara que a costa del rendiment del motor i del consum de combustible. A més, existeix una creixent preocupació per la qualitat de l'aire ambient degut a les emissions de partícules dels vehicles, amb estudis que indiquen riscos cancerígens potencials per a la salut humana. Les eines de modelització ofereixen l'avantatge de disminuir la necessitat de costosos assajos de calibratge experimental destinats a trobar l'estratègia òptima per a mitigar les emissions de partícules dins d'uns límits acceptables. En aquesta Tesi, es desenvolupa un marc de modelització exhaustiu que aborda tres fonts principals de formació de sutge: la mescla inadequada que dona lloc a zones riques, les pel·lícules de combustible en les puntes dels injectors i les pel·lícules de combustible en les parets de la cambra de combustió a causa de l'impacte del doll. En incorporar submodels físics per a abordar aquestes vies de formació de sutge, s'aconsegueix una descripció completa de la distribució de la grandària de les partícules, tenint en compte que les diferents fonts contribueixen de manera diferent a les emissions totals de partícules. El número, la massa i la grandària de les partícules es determinen mitjançant la utilització d'un mecanisme de reacció detallat per a resoldre les reaccions químiques que es produeixen a les regions riques definides pel model multizona que s'integra amb un solucionador estocàstic de partícules. L'enfocament es va complementar amb simulacions CFD tridimensional no reactiu per a validar les formulacions dels diversos submodels associats a les diferents vies. A continuació, es van utilitzar assajos experimentals realitzats en un banc de proves de motors per a avaluar les prediccions del model i també van servir com a eina de validació per a determinats submodels en els casos en els quals sorgien ambigüitats en les simulacions CFD. A més, es van utilitzar assajos òptics realitzats en un motor diferent del considerat en aquest estudi per a obtenir més informació sobre els fenòmens en el cilindre que condueixen a la formació de sutge. L'eina de modelització ha demostrat la seua capacitat per a predir amb exactitud la distribució de la grandària de les partícules en diferents condicions de funcionament, captant eficaçment els canvis en la configuració dels paràmetres del motor i les condicions termodinàmiques. Es va identificar que les principals fonts que contribuïen a les emissions de partícules procedien de la disminució de la qualitat de la mescla, especialment evident en càrregues més elevades a causa de l'enriquiment del combustible, i de la humectació de la punta de l'injector, que es manifestava en totes les condicions. Per consegüent, el model de mescla, basat en els paràmetres de mescla pertinents, va resultar eficaç per a generar distribucions de dosatges, mentre que el model d'evaporació de la pel·lícula de l'injector va calcular la massa de la pel·lícula de combustible en la punta de manera satisfactòria. En integrar aquests aspectes amb un enfocament de postprocessament exhaustiu, que incorpora l'eficiència del recompte de partícules i consideracions sobre el volum de fuita, es va aconseguir un alt grau de concordança entre les prediccions numèriques i les dades de partícules mesurades. Com a resultat, l'eina pot aprofitar-se per a simular les emissions de partícules en condicions transitòries de conducció, facilitant així el desenvolupament de motors en el futur pròxim. / [EN] Soot formation in gasoline direct injection engines is governed by complex interactions among physical processes, which vary depending on the engine operating mode. With the implementation of increasingly stringent regulations and more rigorous testing standards, the challenge of meeting particle emission limits has become exceptionally demanding. Consequently, manufacturers have resorted to post-engine outlet particle treatment methods, such as gasoline particulate filters, albeit at the expense of engine performance and fuel consumption. Moreover, there is a growing concern regarding environmental air quality due to vehicle particle emissions, with studies indicating potential cancerous risks to human health. Modeling tools offer the benefit of diminishing the need for expensive experimental calibration campaigns aimed at finding the optimal strategy for mitigating particle emissions within acceptable limits. In this Thesis, a comprehensive modeling framework is developed that addresses three primary sources of soot formation: inadequate mixing resulting in rich pockets, fuel films on injector tips, and fuel films on combustion chamber walls due to spray impingement. By incorporating physical sub-models to address these pathways of soot formation, a comprehensive depiction of the particle size distribution becomes achievable, considering that the various sources contribute differently to overall particle emissions. Particle number, mass, and size are determined through the utilization of a detailed reaction mechanism to solve the chemical reactions occurring in rich regions defined by the multi-zone model that is integrated with a stochastic particle solver. The approach was complemented by non-reactive 3D CFD simulations to validate the formulations of the various sub-models associated with different pathways. Experimental measurements conducted on an engine test bench were then utilized to evaluate the model predictions and also served as a validation tool for certain sub-models in cases where ambiguity arose in the 3D CFD simulations. Furthermore, optical engine experiments conducted on a different engine from the one considered in this study were employed to gain further insights into the in-cylinder phenomena driving soot formation. The modeling tool has demonstrated its capability to accurately predict the particle size distribution across various operating conditions, effectively capturing changes in engine parameter settings and thermodynamic conditions. The primary sources contributing to particle emissions stemmed from diminished mixture quality, particularly evident at higher loads due to fuel enrichment, and injector tip wetting, which manifested across all conditions. Therefore, the mixing model, based on pertinent mixing parameters proved effective in generating equivalence ratio distributions, while the injector film evaporation model computed fuel film mass on the injector tip in a commendable way. By integrating these aspects with a thorough post-processing approach, incorporating particle counting efficiency and exhaust volume considerations, a high degree of agreement was achieved between numerical predictions and measured particle data. As a result, the tool can be leveraged to simulate particle emissions under transient driving conditions, thereby facilitating engine development in the foreseeable future. / Abboud, R. (2024). A Comprehensive Modeling Toolchain for Particle Emissions in GDI Engines [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/207344