Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DoutLAMR.pdf: 2011802 bytes, checksum: 179f0770626d588719c04d13d932cff4 (MD5) Previous issue date: 2003-06-16 / Universidade Federal de Minas Gerais / In this work we studied a three-dimensional electrode (reticulated vitreous carbon, CVR), modified with conducting polymer films, for the electrochemical reduction of Cr(VI). First of all, the conducting polymers polyaniline (PANI) and polypyrrole (PPY) were tested under open circuit conditions. Both polymers showed to be unstable under this condition. Polypyrrole was partially degraded while polyaniline was totally degraded, suggesting that the process under open circuit condition is not possible . We tested a new methodology called cathodic protection of the film, which had very good results for polyaniline, increasing the reaction rate and preserving the stability of the polymer film. Nevertheless, the reaction of Cr(VI) reduction using polypyrrole under cathodic protection condition was not successful because of the degradation of the polymer. Before these results we decided to use only polyaniline in further studies. The process was evaluated in terms of its current efficiency, space-time yield and energy consumption as a function of flow velocity, electric current (or current density), Cr(VI) concentration and thickness and porosity of the CVR electrode. In order to know the electrochemical activity inside the porous electrode, overpotential profiles were also measured. The results showed that thin thickness CVR/PANI electrodes optimize the electrochemical cell. An increase in flow velocity increases the mass transfer coefficient and the reaction rate up to a point after which an increase in flow velocity become insignificant because of hydrodynamic limitations. Increasing the electric current there is an increase in the space-time yield too, but after a value of current, its increase is not advantageous because the reaction of hydrogen takes place and consequently, the current efficiency of the process decreases. The effect of the Cr(VI) depletion was evalueted in curves of normalized concentration of Cr(VI) versus time, where is possible to see three different regions controling the process. From the initial concentration up to the so called transition concentration, C*, the process is controlled by activation and in this region the reaction rate is constant and the best current efficiencies, space-time yields and energy consumptions are found. At the end of the process, when the concentration is very low, the process is mass transfer controlled. In the intermediary region, just after C*, there is a region under mixed control. Based on the values of C* as a function of the current and flow velocity, we proposed a process optimization. Controlling the applied current as a function of Cr(VI) in the electrolyte we got high values of current efficiency and spacetime yeilds and low values of energy consumption. We finish applying the optimized electrochemical process to treat an effluent containing Cr(VI) from a valve factory. The analysis of the process was done as a function of the number of electrodes employed and the operational time used to treat the waste. From the cost analysis we conclude that a reactor with few electrodes and an operational time of twenty hours is quite convenient in order to decrease the investment cost and reduce the investment return time. / Neste trabalho estudou-se a utilização de eletrodos tridimensionais, no caso o carbono vítreo reticulado (CVR), modificado com filmes de polímero condutor para a eletroredução de Cr(VI) presente em soluções aquosas diluídas. Numa primeira etapa foram testados os polímeros condutores polianilina (PANI) e polipirrol (PPY) sob condições de circuito aberto. Verificou-se que o polímero é instável nestas condições, sendo que se observou uma degradação parcial do filme de polipirrol e total para a polianilina. Diante do insucesso do processo de redução do Cr(VI) sob a condição de circuito aberto, foi proposta então uma nova metodologia denominada de proteção catódica do filme que obteve um enorme êxito com a polianilina, proporcionando altas taxas de reação e mantendo-se a estabilidade do filme polimérico. Porém, para o polipirrol o processo de proteção catódica se mostrou inadequado, visto que houve uma degradação bastante pronunciada do polímero. Diante do que foi colocado, optouse então pelo uso da polianilina como material eletroativo a ser estudado. O comportamento do processo foi avaliado em termos de sua eficiência de corrente, rendimento espaço-tempo e consumo energético em função da velocidade de escoamento, da corrente (ou densidade de corrente) elétrica aplicada, concentração de Cr(VI) na solução e espessura e porosidade do eletrodo de CVR. Também com a finalidade de se conhecer a atividade eletroquímica no interior do eletrodo poroso também foram medidos perfis de sobrepotencial na direção do campo elétrico. Os resultados mostraram que eletrodos de pequena espessura otimizam a célula eletroquímica e que um aumento na velocidade de escoamento, e consequentemente no coeficiente de transporte de massa, proporciona um aumento da taxa de reação até determinado ponto em que o efeito de seu aumento torna-se praticamente irrelevante. O aumento da corrente elétrica aplicada proporciona um aumento do rendimento espaço-tempo até determinado ponto em que reações paralelas começam a surgir fazendo com que a eficiência de corrente diminua. Quanto ao efeito da concentração de Cr(VI), verificou-se nas curvas de queda de concentração normalizada em função do tempo a existência de três regiões de controle distintas. Da concentração inicial até a concentração denominada de transição, C*, o processo é controlado por ativação. É nessa região que se encontram as melhores eficiências de corrente, rendimento espaçotempo e consumo energético. No final do processo o controle se dá pelo transporte de massa e na região intermediária, logo após C*, há a região de controle misto. Baseado nos valores de C* em função da corrente elétrica e da velocidade de escoamento, foi proposta uma otimização do processo através do controle da corrente elétrica aplicada em função da concentração de Cr(VI) de maneira a manter-se sempre a eficiência de corrente em valores altos, minimizando assim o consumo energético. Finalmente aplicou-se o processo eletroquímico otimizado empregando o eletrodo de CVR modificado com polianilina em um estudo de caso. A análise do processo foi feita em função do número de eletrodos empregado e do tempo operacional necessário para tratar o efluente. Da análise de custos concluiu-se que um reator com um pequeno número de eletrodos é conveniente e suficiente para tratar o resíduo diário da fábrica em vinte horas, proporcionando uma diminuição do custo de investimento e a conseqüente diminuição do tempo de retorno do investimento.

O objetivo deste trabalho à construir exemplos em R2 e R3 de reticulados com mÃxima densidade de centro. O primeiro capÃtulo à destinado a introduzir os conceitos de reticulado em Rn, o de empacotamento esfÃrico, bem como apresentar algumas propriedades gerais. O segundo capÃtulo à destinado a construÃÃo dos exemplos mencionados acima a partir das raÃzes de polinÃmios quadrÃticos e cÃbicos em Z[x]. No apÃndice se encontram uma anÃlise do discriminante de um polinÃmio cÃbico e uma demonstraÃÃo do volume de uma esfera n-dimensional. / The objective of this work is to build example in R2 and R3 with lattices with maximum center density. The first chapter is supposed to introduce the concept of lattices in Rn and spheric packing, as well as present some general properties. The second chapter is done to the construction through the roorts of quatratic polynomials and cubics in Z[x]. In the apendix we find an annalisis of the discriminant of a cubic polynomial and a demonstration of a n-dimentional sphere.

[pt] Um politopo convexo é semiregular se todas as suas faces forem regulares e o grupo de isometrias agir transitivamente sobre os vértices. A classificação dos politopos semiregulares inclui algumas famílias infinitas, algumas exceções em dimensão baixa e uma família, os politopos de Gosset, que está definida para dimensão entre 3 e 8. Certos grupos de isometrias de R(n) gerados por reflexões são chamados grupos de Coxeter. A classificação dos grupos de Coxeter inclui três famílias infinitas, algumas exceções em dimensão menor ou igual a 4 e os grupos excepcionais E(6), E(7) e E(8). O grupo E(n) é o grupo das isometrias do politopo de Gosset em dimensao n. Nesta dissertação construiremos os grupos de Coxeter En, os politopos de Gosset e indicaremos a relação destes objetos com os reticulados e as álgebras de Lie também conhecidos como E(n). / [en] A convex polytope is semiregular if all its faces are regular and the group of isometries acts transitively over vertices. The classification of semiregular polytopes includes a few infinite families, some low dimensional exceptions and a family, the Gosset polytopes, which is defined for dimension 3 to 8. Certain groups of isometries of R(n) generated by reflections are called Coxeter groups. The classification of finite Coxeter groups includes three infinite families, some exceptions in dimension 4 or lower and the exceptional groups E(6), E(7) and E(8). The group En is the group of isometries of the Gosset polytope in dimension n. In this dissertation we construct the Coxeter groups En, the Gosset polytopes and indicate the relationship of these objects with the lattices and Lie algebras which are also known as E(n).

A investigação aqui realizada examina o papel que os valores cognitivos e nãocognitivos desempenham nas práticas científicas. Essa análise fundamenta-se em uma comparação entre os modelos propostos por Hugh Lacey e por Larry Laudan para explicar a dinâmica da atividade científica. Veremos que, no modelo desenvolvido por Lacey, cuja idéia central reside nas estratégias de pesquisa, ambos os tipos de valor possuem papéis legítimos na atividade científica. Já no modelo reticulado, proposto por Laudan, o autor admite apenas os valores cognitivos como constituintes da racionalidade científica. A partir de uma comparação entre ambos os modelos, pretendemos mostrar que o modelo de Lacey parece ser mais abrangente do que o modelo reticulado, na medida em que este último poderia ser considerado como uma parte do primeiro. / The present investigation examines the role of cognitive and non-cognitive values in scientific practices. This analysis is based on a comparison between the models proposed by Hugh Lacey and Larry Laudan to explain the dynamics of scientific activity. We will see that in Laceys model, whose main idea are the strategies of investigation, both kinds of values have legitimate roles in scientific activity. In the reticulated model, proposed by Laudan, the author admits only cognitive values as constitutive of scientific rationality. Based on a comparison between both models, we will try to show that Laceys model seems broader than the reticulated model, in the sense that the reticulated one could be considered as a part of Laceys model.

O objetivo deste estudo foi a elaboração e testes simulados, com dados elétricos reais, de metodologia para a operação de geração distribuída (GD) fotovoltaica, em baixa tensão e com exportação de excedentes, em sistemas de distribuição reticulado. A metodologia superou as limitações impostas pelos equipamentos de proteção chamados Protetores de Rede, inerentes à topologia de distribuição do tipo reticulado. Tais equipamentos inviabilizam a geração distribuída, que exporta excedentes para a rede externa por desconectarem os transformadores de média para baixa tensão, causando o ilhamento da GD, sempre que existir um fluxo de potência reverso, ou seja, no sentido do cliente para a concessionária. O objetivo foi alcançado por meio da criação de um simulador de subestação de reticulado exclusivo (Spot) de três transformadores nos qual os comportamentos dos protetores de rede eram testados com dados de fluxo de potência reais aquisitados em subestações de reticulado em Brasília (concessionária CEB) e em subestação do Instituto de Energia e Ambiente (IEE), da Universidade de São Paulo, onde existe uma instalação geradora fotovoltaica de 12kWp. Novos comportamentos dos protetores de rede foram simulados para compatibilizar tal fluxo reverso de potência e parâmetros críticos foram levantados. Nas simulações, encontraram-se caminhos viáveis de promover estas conexões com segurança e simplicidade. Estes novos comportamentos podem ser implementados no firmware dos relés de protetores de redes microprocessados. / The aim of this study was to develop and test a methodology for operation of photovoltaic distributed generation (DG) on secondary side of the Spot and Grid Network types of electricity distribution systems, allowing for the export of excess energy. This methodology did overcome the limitations imposed by the protective equipment known as Network Protector (NP), a standard equipment on secondary network distribution topology. Such equipments make exporting energy from distributed generation systems to the grid unfeasible because of the operational aspects of Network Protectors. This devices will disconnect the transformers whenever there is a reverse power flow, i.e. towards the utility, causing the islanding of the DG. The objective was achieved through the conception of a simulator for a Spot Network substation with three transformers where the behaviors of network protectors could be tested. Those simulations were performed with actual power flow data from real network substations in Brasilia city (CEB utility area) and the substation at the Institute for Energy and Environment (IEE) at the University of Sao Paulo, where a photovoltaic generating facility of 12kWp exists. New behaviors were simulated in order to make the NPs to manage the expected reverse power flow successfully. The most important parameters for the model were explained. Viable ways to connect exporting photovoltaic DG to secondary networks safely and simply have been found by means of these simulations. These new behaviors could be embedded in the firmware of the NP´s microprocessor based relays.

A remoção de íons Cu²+ de soluções ácidas diluídas é investigada utilizando eletrodos de Pt recobertos com polipirrol previamente reduzido (PPl) e eletrodos de carbono vítreo reticulado (CVR). O estudo tem por objetivo a redução de Cu²+ sobre ppl via reação espontânea e eletroredução a -0,40 V vs. eletrodo de calomelano saturado (ECS), e a eletroredução sobre CVR. Nestes experimentos, a concentração de íons Cu²+ remanescentes na solução é monitorada por voltametria de varredura linear ou por voltametria potenciodinâmica em um ultramicroeletrodo de platina (UME). Também o monitoramento por espectrometria de absorção atômica (EAA) foi realizado nos processos de remoção por eletrodeposição. Foi mostrado que o CVR é o material mais adequado para este fim. O cobre depositado sobre platina em meio sulfúrico exibe uma, duas ou três ondas de redissolução anódica, que correspondem respectivamente à oxidação de uma camada de cobre adsorvida sobre a platina, à oxidação de um filme fino depositado sobre a camada adsorvida e à oxidação do depósito de cobre denso que cresce sobre o filme fino. Este comportamento foi evidenciado por ciclos potenciodinâmicos impostos a um UME de disco de Pt na faixa de concentrações de Cu²+ entre 10-5 e 10-4 M em meio sulfúrico. / The removal of CU²+ ions from dilute acidic solutions is studied at Pt electrodes recovered with electrically neutral polypyrrole and at reticulated vitreous carbon electrodes, in the presence of dissolved oxygen. The aim is to remove Cu²+ ions by reduction on neutra I polypyrrole both through the spontaneous reaction and by its electroreduction at -0.40 V vs. a saturated calomel electrode, and by electroreduction on reticulated vitreous carbono In these experiments the concentration of the Cu²+ ions remaining in the solution is monitored by linear scan voltammetry or by potentiodynamic voltammetry at a Pt ultramicroelectrode. Monitoring of Cu²+ ions by atomic absorption spectrometry was also performed in the electroreduction processes at neutral polypyrrole and reticulated vitreous carbono It has been shown that the best efficiency results were found for reticulated vitreous carbono Copper electrodeposited on Pt in sulphuric medium may exhibit one, two or three anodic stripping waves, which correspond respectively to the oxidation of a bulk copper deposit, a thin copper film and a copper monolayer adsorbed on pt. This behaviour has been evidenced by potentiodynamic cycles imposed to a Pt disk ultramicroelectrode in the 10-5 to 10-4 M Cu²+ concentration range in sulfuric media.

[pt] Consideramos o problema de contar e classificar coberturas por dominós de toros quadriculados. O problema de contagem para retângulos foi estudado por Kasteleyn e usamos muitas de suas ideias. Coberturas por dominós de regiões planares podem ser representadas por funções altura; para um toro dado por um reticulado L, estas funções exibem L-quasiperiodicidade aritmética. As constantes aditivas determinam o fluxo da cobertura, que pode ser interpretado como um vetor no reticulado dual (2L) asterisco. Damos uma caracterização dos valores de fluxo efetivamente realizados e de como coberturas correspondentes se comportam. Também consideramos coberturas por dominós do reticulado quadrado infinito; coberturas de toros podem ser vistas como um caso particular destas. Descrevemos a construção e uso de matrizes de Kasteleyn no problema de contagem, e como elas podem ser aplicadas para contar coberturas com valores de fluxo prescritos. Finalmente, estudamos a distribuição limite do número de coberturas com um dado valor de fluxo quando o reticulado L sofre uma dilatação uniforme. / [en] We consider the problem of counting and classifying domino tilings of a quadriculated torus. The counting problem for rectangles was studied by Kasteleyn and we use many of his ideas. Domino tilings of planar regions can be represented by height functions; for a torus given by a lattice L, these functions exhibit arithmetic L-quasiperiodicity. The additive constants determine the flux of the tiling, which can be interpreted as a vector in the dual lattice (2L) asterisk. We give a characterization of the actual flux values, and of how corresponding tilings behave. We also consider domino tilings of the infinite square lattice; tilings of tori can be seen as a particular case of those. We describe the construction and usage of Kasteleyn matrices in the counting problem, and how they can be applied to count tilings with prescribed flux values. Finally, we study the limit distribution of the number of tilings with a given flux value as a uniform scaling dilates the lattice L.

A remoção de íons Cu²+ de soluções ácidas diluídas é investigada utilizando eletrodos de Pt recobertos com polipirrol previamente reduzido (PPl) e eletrodos de carbono vítreo reticulado (CVR). O estudo tem por objetivo a redução de Cu²+ sobre ppl via reação espontânea e eletroredução a -0,40 V vs. eletrodo de calomelano saturado (ECS), e a eletroredução sobre CVR. Nestes experimentos, a concentração de íons Cu²+ remanescentes na solução é monitorada por voltametria de varredura linear ou por voltametria potenciodinâmica em um ultramicroeletrodo de platina (UME). Também o monitoramento por espectrometria de absorção atômica (EAA) foi realizado nos processos de remoção por eletrodeposição. Foi mostrado que o CVR é o material mais adequado para este fim. O cobre depositado sobre platina em meio sulfúrico exibe uma, duas ou três ondas de redissolução anódica, que correspondem respectivamente à oxidação de uma camada de cobre adsorvida sobre a platina, à oxidação de um filme fino depositado sobre a camada adsorvida e à oxidação do depósito de cobre denso que cresce sobre o filme fino. Este comportamento foi evidenciado por ciclos potenciodinâmicos impostos a um UME de disco de Pt na faixa de concentrações de Cu²+ entre 10-5 e 10-4 M em meio sulfúrico. / The removal of CU²+ ions from dilute acidic solutions is studied at Pt electrodes recovered with electrically neutral polypyrrole and at reticulated vitreous carbon electrodes, in the presence of dissolved oxygen. The aim is to remove Cu²+ ions by reduction on neutra I polypyrrole both through the spontaneous reaction and by its electroreduction at -0.40 V vs. a saturated calomel electrode, and by electroreduction on reticulated vitreous carbono In these experiments the concentration of the Cu²+ ions remaining in the solution is monitored by linear scan voltammetry or by potentiodynamic voltammetry at a Pt ultramicroelectrode. Monitoring of Cu²+ ions by atomic absorption spectrometry was also performed in the electroreduction processes at neutral polypyrrole and reticulated vitreous carbono It has been shown that the best efficiency results were found for reticulated vitreous carbono Copper electrodeposited on Pt in sulphuric medium may exhibit one, two or three anodic stripping waves, which correspond respectively to the oxidation of a bulk copper deposit, a thin copper film and a copper monolayer adsorbed on pt. This behaviour has been evidenced by potentiodynamic cycles imposed to a Pt disk ultramicroelectrode in the 10-5 to 10-4 M Cu²+ concentration range in sulfuric media.

A investigação aqui realizada examina o papel que os valores cognitivos e nãocognitivos desempenham nas práticas científicas. Essa análise fundamenta-se em uma comparação entre os modelos propostos por Hugh Lacey e por Larry Laudan para explicar a dinâmica da atividade científica. Veremos que, no modelo desenvolvido por Lacey, cuja idéia central reside nas estratégias de pesquisa, ambos os tipos de valor possuem papéis legítimos na atividade científica. Já no modelo reticulado, proposto por Laudan, o autor admite apenas os valores cognitivos como constituintes da racionalidade científica. A partir de uma comparação entre ambos os modelos, pretendemos mostrar que o modelo de Lacey parece ser mais abrangente do que o modelo reticulado, na medida em que este último poderia ser considerado como uma parte do primeiro. / The present investigation examines the role of cognitive and non-cognitive values in scientific practices. This analysis is based on a comparison between the models proposed by Hugh Lacey and Larry Laudan to explain the dynamics of scientific activity. We will see that in Laceys model, whose main idea are the strategies of investigation, both kinds of values have legitimate roles in scientific activity. In the reticulated model, proposed by Laudan, the author admits only cognitive values as constitutive of scientific rationality. Based on a comparison between both models, we will try to show that Laceys model seems broader than the reticulated model, in the sense that the reticulated one could be considered as a part of Laceys model.

O objetivo deste estudo foi a elaboração e testes simulados, com dados elétricos reais, de metodologia para a operação de geração distribuída (GD) fotovoltaica, em baixa tensão e com exportação de excedentes, em sistemas de distribuição reticulado. A metodologia superou as limitações impostas pelos equipamentos de proteção chamados Protetores de Rede, inerentes à topologia de distribuição do tipo reticulado. Tais equipamentos inviabilizam a geração distribuída, que exporta excedentes para a rede externa por desconectarem os transformadores de média para baixa tensão, causando o ilhamento da GD, sempre que existir um fluxo de potência reverso, ou seja, no sentido do cliente para a concessionária. O objetivo foi alcançado por meio da criação de um simulador de subestação de reticulado exclusivo (Spot) de três transformadores nos qual os comportamentos dos protetores de rede eram testados com dados de fluxo de potência reais aquisitados em subestações de reticulado em Brasília (concessionária CEB) e em subestação do Instituto de Energia e Ambiente (IEE), da Universidade de São Paulo, onde existe uma instalação geradora fotovoltaica de 12kWp. Novos comportamentos dos protetores de rede foram simulados para compatibilizar tal fluxo reverso de potência e parâmetros críticos foram levantados. Nas simulações, encontraram-se caminhos viáveis de promover estas conexões com segurança e simplicidade. Estes novos comportamentos podem ser implementados no firmware dos relés de protetores de redes microprocessados. / The aim of this study was to develop and test a methodology for operation of photovoltaic distributed generation (DG) on secondary side of the Spot and Grid Network types of electricity distribution systems, allowing for the export of excess energy. This methodology did overcome the limitations imposed by the protective equipment known as Network Protector (NP), a standard equipment on secondary network distribution topology. Such equipments make exporting energy from distributed generation systems to the grid unfeasible because of the operational aspects of Network Protectors. This devices will disconnect the transformers whenever there is a reverse power flow, i.e. towards the utility, causing the islanding of the DG. The objective was achieved through the conception of a simulator for a Spot Network substation with three transformers where the behaviors of network protectors could be tested. Those simulations were performed with actual power flow data from real network substations in Brasilia city (CEB utility area) and the substation at the Institute for Energy and Environment (IEE) at the University of Sao Paulo, where a photovoltaic generating facility of 12kWp exists. New behaviors were simulated in order to make the NPs to manage the expected reverse power flow successfully. The most important parameters for the model were explained. Viable ways to connect exporting photovoltaic DG to secondary networks safely and simply have been found by means of these simulations. These new behaviors could be embedded in the firmware of the NP´s microprocessor based relays.