A luminescência persistente é um fenômeno em que o material emite radiação de segundos a várias horas após cessada a irradiação (luz, radiação UV, feixe de elétrons, etc.). No entanto, os mecanismos que geram o fenômeno da luminescência persistente ainda não são totalmente estabelecidos. Neste trabalho os materiais Lu2O3:TR3+,M (TR,M: Pr,HfIV; Eu, Ca2+ ou Tb,Ca2+) foram preparados pelo método de estado-sólido assistido por micro-ondas (MASS) e comparados com aqueles sintetizados pelo método cerâmico. As vantagens do método MASS incluem curto tempo de processamento, aquecimento dielétrico seletivo, baixo consumo de energia e uso de equipamentos de baixo custo (forno micro-ondas doméstico), muitas vezes produzindo produtos de alta pureza e alto rendimento. Os materiais foram caracterizados pelas técnicas de espectroscopia de absorção na região do infravermelho (IR), espectroscopia Raman, difração de raios X método do pó (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), X-ray absorption near edge structure (XANES), Extended X-ray absorption fine structure (EXAFS), X-ray Excited Optical Luminescence (XEOL), espectroscopia de fotoluminescência na região do UV-Visível, espectroscopia de fotoluminescência na região do UV-UV vácuo e termoluminescência (TL). Os fósforos Lu2O3:TR3+,M (TR,M: Pr,HfIV; Eu, Ca2+ ou Tb,Ca2+) foram preparados em um curto período de tempo (22-26 min) pelo método MASS utilizando forno micro-ondas doméstico, carvão ativado como susceptor, fluxos (H3BO3 ou Na2CO3) e sem a aplicação de gases. Todos materiais preparados com fluxo de H3BO3 exibem impurezas de LuBO3 que foram quantificadas por refinamento Rietveld. Os fluxos e os dopantes não alteraram consideravelmente a estrutura cristalina da matriz C-Lu2O3. As micrografias MEV sugerem que o fluxo de Na2CO3 e os precursores nitratos geram partículas de Lu2O3 com tamanho menor devido a evolução de gases provenientes da decomposição destes compostos. Por outro lado, quando é usado óxidos como precursores os materiais apresentam maiores tamanhos de partícula e na presença de H3BO3 leva a maior agregação. Os dados de XANES indicam que houve completa redução do íon TbIV &#8594 Tb3+ e parcial do PrIV &#8594 Pr3+, devido ao uso de carvão ativado que gera CO(g) durante o tratamento térmico. Os espectros da luminescência persistente indicam emissões nas regiões do vermelho/NIR, vermelho alaranjado e verde atribuídas as transições 4fN &#8594 4fN características dos íons Pr3+, Eu3+ e Tb3+, respectivamente. As diferenças entre os espectros registrados sob excitação UV e após cessada a irradiação podem ser explicadas pela emissão da luminescência persistente predominante dos íons TR3+ no sítio S6 do que no C2. Além disso, a co-dopagem aliovalente com os íons HfIV e Ca2+ aumentam a intensidade e duração da luminescência persistente. Isto ocorre através da geração de armadilhas provenientes dos dois co-dopantes nos sítios de Lu3+ e por defeitos produzidos na compensação de carga. Os materiais fotônicos preparados pelo método MASS com fluxo de H3BO3 apresentam maior intensidade e duração da luminescência persistente comparados aos preparados pelo método cerâmico ou sem a presença de H3BO3. Os mecanismos da luminescência persistente foram desenvolvidos através de princípios similares baseados nos dados experimentais da energia do band gap, posição dos níveis de energia dos íons TR3+/2+ na matriz e energia das armadilhas. Isto confirma a solidez da interpretação dos dados experimentais dos materiais Lu2O3:TR3+,M exibindo luminescência persistentes e encoraja a expansão de modelos similares para outros materiais apresentando esse fenômeno. Os fósforos Lu2O3:Pr3+,HfIV,Lu2O3:Eu3+(,Ca2+) e Lu2O3:Tb3+,Ca2+) apresentaram sintonização de cores de emissão tanto para o fenômeno da fotoluminescência como da luminescência persistente, podendo atuar como bons candidatos nas aplicações de bioimageamento ou sensibilizadores de células solares. / Persistent luminescence is a phenomenon where the material emits radiation from seconds to several hours after cessation of irradiation (light, UV radiation, electron beam, etc.). The persistent luminescence mechanisms are not entirely established, however. In this work, the materials Lu2O3:TR3+,M (TR,M: PrHfIV; Eu, Ca2+ or Tb,Ca2+) were prepared by MASS method as well as compared to these materials synthetized by ceramic method. The advantages of MASS method include short processing time, selective dielectric heating, low energy consumption and use of inexpensive equipment (domestic microwave oven), often affording high-purity and high-yield products. The materials were characterized by Infrared absorption spectroscopy (IR), Raman spectroscopy, X-ray powder diffraction (XPD), Scanning electron microscopy (SEM), X-ray absorption near edge structure (XANES), Extended X-ray absorption fine structure (EXAFS), X-ray excited optical luminescence (XEOL), photoluminescence spectroscopy in the UV-Visible range, photoluminescence spectroscopy in the UV-UV vacuum region and thermoluminescence (TL). The phosphorsLu2O3:TR3+,M (TR,M: Pr,HfIV; Eu, Ca2+ or Tb,Ca2+) were rapidly (22-26 min) and successfully prepared by MASS method using a domestic microwave oven, carbon as susceptor, fluxes (H3BO3 or Na2CO3) and without special gases application. All materials prepared with H3BO3 flux exhibit LuBO3 impurities that were quantified by Rietveld refinement. The flux and dopants does not considerably affect the crystalline structure of the C-Lu2O3 host matrix. Scanning electron micrographs suggest that Na2CO3 flux and nitrates precursors produce Lu2O3 particles of small size due to the gases evolution from the decomposition of these compounds. On the other hand, the materials prepared from oxides precursors have particles of large size and H3BO3 flux induces particle xi aggregation. The carbon used as the susceptor generates CO gas, leading to complete reduction of TbIV to Tb3+ and partial conversion of PrIV to Pr3+ present in the Tb4O7 and Pr6O11 precursors, as indicated by XANES. Persistent luminescence spectra of the materials show emission in the red/NIR, reddish orange and green ranges assigned to the 4fN &#8594 4fN transitions characteristics of Pr3+, Eu3+ and Tb3+ ions, respectively. Differences between the spectra recorded under UV excitation and after ceased the irradiation can be explained by the predominant persistent luminescence emission of TR3+ ion in the S6 site rather than TR3+ in the C2 site. In addition, inclusion of HfIV and Ca2+ codopants in the Lu2O3 host increases the emission intensity and duration of persistent luminescence due to generation of traps caused by charge compensation in the lattice as well as these metal ions in the Lu3+ sites. The photonic materials prepared by MASS method with H3BO3 flux show higher persistent luminescence performance than those prepared by the ceramic method or MASS without flux. The persistent luminescence mechanisms were developed through similar principles based on experimental data of band gap energy, energy level positions of TR3+/2+ ions in the host and traps energy. This similarity confirms the consistency of the interpretation of experimental data for the Lu2O3:TR3+,M materials and encourages the expansion of similar models for other persistent luminescence materials. Color tuning of persistent luminescence in Lu2O3:TR3+,M (TR,M: Pr,HfIV; Eu,Ca2+ or Tb,Ca2+) provides potential applications in bioimaging as well as in solar cell sensitizers.

Os filmes cerâmicos de manganito de lantânio dopado com estrôncio (LSM) e de manganito de lantânio dopado com estrôncio/zircônia estabilizada com ítria (LSM/YSZ) são utilizados como catodos das células a combustível de óxido sólido de temperatura alta (CaCOSTA). Estes filmes cerâmicos porosos foram depositados sobre o substrato cerâmico denso de YSZ, utilizado como eletrólito, componente estrutural do módulo, assim conferindo uma configuração de meia-célula denominada auto-suporte. O estudo da meia-célula é fundamental, pois na interface catodo/eletrólito ocorre a reação de redução do oxigênio, conseqüentemente influenciando no desempenho da CaCOSTA. Neste sentido, o presente trabalho contribui para a síntese de pós de LSM e LSM/YSZ e para o processamento de filmes finos, utilizando a técnica de pulverização de pó úmido, adotada para a conformação dos filmes cerâmicos por permitir a obtenção de camadas porosas com espessuras variadas na ordem de micrômetros. Os pós de LSM foram sintetizados pela técnica de citratos e os pós de LSM/YSZ pela técnica de mistura de sólidos. Na etapa de conformação foram preparadas suspensões orgânicas de LSM e LSM/YSZ alimentada por gravidade em um aerógrafo manual. Para a conformação do substrato de YSZ utilizou-se uma prensa uniaxial hidráulica. Foram possíveis a obtenção das meia-células de óxido sólido catodo/eletrólito de estruturas cristalinas hexagonal para a fase LSM e cúbica para a fase YSZ. E as micrografias das meia-células mostram que o substrato YSZ é denso, suficiente para ser utilizado como eletrólito sólido, e os filmes de LSM e LSM/YSZ apresentam-se porosos com espessura de aproximadamente 30 μm e com boa aderência entre os catodos e o eletrólito. A presença do catodo compósito entre o catodo LSM e o substrato YSZ, possibilitou um aumento no desempenho eletroquímico na reação de redução do oxigênio. / The ceramic films of strontium-doped lanthanum manganite (LSM) and strontiumdoped lanthanum manganite/yttria-stabilized zirconia (LSM/YSZ) are used as cathodes of the high temperature solid oxide fuel cells (HTSOFC). These porous ceramic films had been deposited on the YSZ dense ceramic substrate, used as electrolyte, structural component of the module, thus conferring a configuration of half-cell called auto-support. The study of the half-cell it is basic, therefore in the interface cathode/electrolyte occurs the oxygen reduction reaction, consequently influencing in the performance of the HTSOFC. In this direction, the present work contributes for the processing of thin films, using the wet powder spraying technique, adopted for the conformation of the ceramic films for allowing the attainment of porous layers with thicknesses varied in the order of micrometers. The LSM powders were synthesized by the citrate technique and the LSM/YSZ powders synthesized by the solid mixture technique. In the stage of formation were prepared organic suspensions of LSM and LSM/YSZ fed by gravity in a manual aerograph. For the formation of the YSZ substrate was used a hydraulical uniaxial press. The attainment of solid oxide half-cells cathode/electrolyte was possible of crystalline structures hexagonal for phase LSM and cubic for phase YSZ. The half-cells micrographs show that the YSZ substrate is dense, enough to be used as solid electrolyte, and the LSM and LSM/YSZ films are presented porous with approximately 30 μm of thickness and good adherence between the cathodes and the electrolyte. The presence of composite cathode between the LSM cathode and YSZ substrate, presented an increase in the electrochemical performance in the oxygen reduction reaction.

A L-asparaginase (EC 3.5.1.1) é a enzima responsável pela hidrólise da L-asparagina em ácido L-aspártico e amônia, sendo utilizada como agente antitumoral e também para reduzir o conteúdo de acrilamida, composto neurotóxico e carcinogênico, presente em certos alimentos processados a altas temperaturas. Atualmente, o número de trabalhos referentes à produção de L-asparaginase por leveduras e fungos é limitado, principalmente quanto à produção da enzima de forma extracelular em fermentação em estado sólido (FES). Assim, o presente trabalho visou avaliar a produção de L-asparaginase extracelular por FES utilizando fungos e leveduras. Foi avaliado um grupo de 10 cepas de microrganismos como potenciais produtores de L-asparaginase extracelular. Na FES empregou-se o bagaço de cana-de-açúcar (80% de umidade relativa) como suporte suplementado com meio Czapek-Dox modificado e essas foram realizadas em frascos Erlenmeyer de 50 mL a 30 °C por 72 horas para leveduras e 96 horas para o fungo A. terreus. A atividade enzimática foi determinada pela metodologia do hidroxamato e confirmada por testes de cromatografia em camada delgada. Após a seleção dos microrganismos produtores de L-asparaginase extracelular, foi testada a influência de diferentes fontes de carbono, fontes de nitrogênio, pH, tamanhos de partícula e temperaturas na produção de L-asparaginase extracelular por FES utilizando um arranjo ortogonal Taguchi L\'16. Após essa etapa de seleção das variáveis foram realizados ensaios visando a otimização do processo, avaliando o efeito da concentração da fonte de carbono e nitrogênio por planejamento composto central rotacional (DCCR) 24. Finalmente, e com as melhores condições, avaliou-se a produção de L-asparaginase em reator em coluna de leito fixo com volume de 180 mL. Dos microrganismos testados na etapa de seleção, o fungo filamentoso Aspergillus terreus CCT7693 demostrou resultados positivos de atividade asparaginolítica, sendo este selecionado para os experimentos posteriores. De acordo com o arranjo ortogonal Taguchi L\'16, a maior produção de L-asparaginase extracelular (112,57 ± 13,65 U/L) foi obtida quando a maltose foi utilizada como fonte de carbono; a glutamina como fonte de nitrogênio (indutor); pH de 5,5; tamanho de partícula inferior a 0,850 mm e temperatura de 25 °C. No DCCR foram determinadas como condições otimizadas uma concentração de amido de 0,54%; ausência de maltose; concentração de L-asparagina de 0,44% e concentração de L-glutamina de 1,14%, obtendo-se uma atividade L-asparaginase máxima de 120,732 ± 16,77 U/L atingindo uma produção 7,39 vezes superior àquela obtida inicialmente (16,34 ± 3,28 U/L). Na etapa de produção da enzima em reator em coluna de leito fixo obteve-se uma atividade enzimática máxima total de 105,3 U/L demonstrando que este novo modo de produção utilizado foi eficaz. Assim, o presente trabalho permitiu avaliar aspectos relacionados com as condições de cultivo e selecionar o fungo Aspergillus terreus CCT7693 como microrganismo produtor de L-asparaginase extracelular por FES, abrindo perspectivas para explorar este sistema visando aumento de escala de produção. / L-asparaginase (EC 3.5.1.1) is the enzyme that hydrolyses L-asparagine into L-aspartic acid and ammonia. It can be used as a chemotherapeutic agent and also to reduce acrylamide concentration, a neurotoxic and carcinogenic compound, present in certain foods processed at high temperatures. Currently, the amount of works related to Lasparaginase production by yeast and fungi is limited, mainly when it comes to extracellular enzyme production under solid-state fermentation (SSF). Thus, the present work aimed to evaluate the production of extracellular L-asparaginase by SSF using fungi and yeasts. The potential to produce extracellular L-asparaginase was evaluated within a group of 10 strains of microorganisms. In the SSF, sugarcane bagasse (80% relative humidity) was used as support, supplemented with modified Czapek-Dox medium, and the fermentations were done in 50 mL-Erlenmeyer flasks at 30 °C, for 72 hours for yeasts and 96 hours for A. terreus fungus. The enzymatic activity was determined by hydroxamate methodology and confirmed by thin-layer chromatography. After the selection of the extracellular Lasparaginase producing microorganisms, the influence of different carbon and nitrogen sources (inductor), pH, particle sizes and temperatures was tested for the extracellular Lasparaginase production by SSF, using a Taguchi L\'16 orthogonal array. After this initial screening of variables stage, assays aiming at optimizing the process were performed, evaluating the effect of carbon and nitrogen source concentration by central composite design 24 (CCD). With the best conditions, the production of L-asparaginase was assayed in a fixed-bed column reactor with a volume of 180 mL. Among the microorganisms tested in the selection stage, only the filamentous fungus Aspergillus terreus CCT7693 showed positive results for asparaginolytic activity, and it was selected for the later experiments. According to orthogonal array Taguchi L\'16, the highest production of extracellular Lasparaginase (112.57 ± 13.65 U/L) was obtained when maltose was used as carbon source; L-glutamine as nitrogen source (inductor); pH 5.5; particle size less than 0.850 mm and temperature of 25 °C. Through CCD, the optimized conditions were set as: 0.54% starch concentration; absence of maltose; 0.44% L-asparagine concentration and 1.14% Lglutamine concentration. The maximum L-asparaginase activity obtained was 120.723 ± 16.77 U/L, reaching a production 7.39 folds higher than an obtained initially (16.34 ± 3.28 U/L). In the stage of enzyme production in a fixed-bed reactor, a total enzymatic activity of 105.3 U/L was obtained, which indicates that the new production mode was efficient. Thus, the present work allowed to evaluate aspects related to the culture conditions and to select the fungus Aspergillus terreus as a microorganism producer of extracellular L-asparaginase by FES, opening perspectives to explore this system, aiming at increasing scale production.

Os consórcios são conhecidos pelo aumento da capacidade de realização que confere aos participantes, e maior eficiência no uso dos recursos disponíveis, o que auxiliaria os pequenos governos locais para solucionar a escassez de recursos. Este trabalho apresenta o estudo do sistema consorciado intermunicipal para destinação dos resíduos sólidos urbanos, para auxiliar os municípios de pequeno porte na solução da inadequada destinação do lixo, responsáveis por constantes impactos ambientais. Os estudos foram realizados através de análises de custos com enfoque logístico, no nível estratégico de localização de facilidades e roteirização e programação da frota. Os estudos foram possíveis, com o auxílio do software TransCAD, uma ferramenta de Sistema de Informações Geográficas. Através do TransCAD, foi realizado a localização dos aterros sanitários, obedecendo-se as restrições impostas, e a roteirização da frota de veículos, que levassem ao menor custo logístico. Para se chegar à situação de menor custo, diversas configurações foram consideradas, nas quais foram variados o número de aterros que atendem os municípios, e a presença ou não de estações de transferência de resíduos. O método desenvolvido promoveu a análise de custos da implantação e operação do sistema consorciado, que consiste desde a coleta de resí-duos, até a disposição final em aterros sanitários. Os resultados deste trabalho comprovaram quantitativamente que o consórcio é mais eficiente do que a solução isolada para cada município. / The consortium are known by the growth of the accomplishment capacity that grants to the participants, and larger efficiency in the use of the available resources, what would aid the small local governments to solve the lack of resources. This work presents the study of the intermunicipal consortium system for the destination of the urban solid waste, to aid the small cities to solve the inadequate destination of the waste, responsible for constant environmental damages. The studies were developed through the costs analysis with logistics focus, on the strategic level of facilities location and the vehicle routing. The studies were possible with the aid of the software TransCAD, a tool of Geographical Information System. Through the TransCAD, being obeyed the imposed restrictions, the location of the sanitary landfill was made, and vehicles routing, to take to the lowest logistics cost. To reach the situation of lowest cost, several configurations were considered, in which the number of sanitary landfill for the cities were varied, and the inclusion or not the solid waste transfer stations. The developed method promoted the cost analysis of the implantation and operation of the consortium system, from the waste collection, until the final disposition in sanitary landfills. The results of this work proved quantitatively that the consortium is more efficient than the isolated solution for each city.

Durante as últimas três décadas, a epitaxia por feixe molecular se estabeleceu como uma técnica excelente para o crescimento de camadas semicondutoras de alta qualidade, tanto para a construção de dispositivos quanto para a pesquisa básica. No entanto ainda não existe um método universalmente aceito para obter-se camadas dopadas do tipo p nesta técnica de crescimento. Neste trabalho, estudamos, otimizamos e comparamos três diferentes métodos para a dopagem de camadas de GaAs do tipo p. Dois desses métodos exploraram o caráter anfotérico do silício em substratos de GaAs(311)A (através da mudança das condições de crescimento) e GaAs(100) (aplicando uma nova técnica chamada epitaxia assistida por gotas (droplets) de gálio). O terceiro método foi baseado no uso do carbono, cujas propriedades como dopante do tipo p são bem conhecidas em outras técnicas de crescimento epitaxial, mas pouco estudadas na epitaxia por feixe molecular. Para verificar a qualidade das camadas dopadas obtidas, crescemos estruturas como poços quânticos parabólicos com alta mobilidade de buracos e dispositivos optoeletrônicos como diodos emissores de luz e laseres. / During the last three decades, molecular-beam epitaxy has emerged as an excellent technique for the growth of high-quality semiconductor layers both for device construction and for basic research. In spite of this fact, there is still a lack of a universally accepted method to obtain p-type doped layers by this growth technique. In this work, we studied, optimized and compared three different methods to get p-type GaAs layers. Two of these methods exploited the amphoteric behavior of silicon atoms both on GaAs(311)A (by changing the growth conditions) and on GaAs(100) (by employing a new growth mode called droplet-assisted epitaxy) substrates. The third method was based on the use of carbon, whose properties as a p-type dopant in GaAs layers are well known in other epitaxial techniques but scarcely investigated in molecular-beam epitaxy. In order to check the quality of the doped layers, we grew structures like high hole-mobility parabolic quantum wells and optoelectronic devices like light-emitting diodes and lasers.

Gradientes térmicos induzidos no interior de componentes sujeitos a variações de temperatura durante o período de funcionamento podem provocar a ocorrência de tensões e deformações internas. A repetição destes ciclos térmicos pode causar a nucleação e a propagação de trincas por um processo denominado fadiga termomecânica. Este trabalho apresenta um estudo sobre o comportamento da liga de alumínio A356-T6, processada nas condições fundida e tixoextrudada, sob fadiga isotérmica e termomecânica. Foram realizados ensaios de fadiga de baixo ciclo isotérmica para as temperaturas de 120 e 280°C, e ensaios de fadiga termomecânica em-fase e fora-de-fase para a faixa de temperatura de 120 a 280°C. O material tixoextrudado apresentou melhor desempenho em fadiga nas condições isotérmica e anisotérmica (termomecânica) devido a uma microestrutura globular com menor nível de porosidade. / Thermal gradients induced in components during service under temperature changes can cause internal stresses and strains. This cyclic thermal behavior can cause crack nucleation and propagation under a process denominated thermomechanical fatigue. Permanent mold casting and tixoextruded A356-T6 aluminum alloy behavior under isothermal and thermomechanical fatigue was study in this work. Isothermal low cycle fatigue tests were performed in temperatures of 120 and 280°C. In-phase and out-of-phase thermomechanical fatigue tests were carried out in temperature range from 120 to 280°C. The tixoextruded material presented better isothermal and thermomechanical fatigue performance due to a globular microstructure and lower porosity level.

Energy issues gathered strong attention over the past decade, reaching IT data processing infrastructures. Now, they need to cope with such responsibility, adjusting existing platforms to reach acceptable performance while promoting energy consumption reduction. As the de facto platform for Big Data, Apache Hadoop has evolved significantly over the last years, with more than 60 releases bringing new features. By implementing the MapReduce programming paradigm and leveraging HDFS, its distributed file system, Hadoop has become a reliable and fault tolerant middleware for parallel and distributed computing over large datasets. Nevertheless, Hadoop may struggle under certain workloads, resulting in poor performance and high energy consumption. Users increasingly demand that high performance computing solutions address sustainability and limit energy consumption. In this thesis, we introduce HDFSH, a hybrid storage mechanism for HDFS, which uses a combination of Hard Disks and Solid-State Disks to achieve higher performance while saving power in Hadoop computations. HDFSH brings, to the middleware, the best from HDs (affordable cost per GB and high storage capacity) and SSDs (high throughput and low energy consumption) in a configurable fashion, using dedicated storage zones for each storage device type. We implemented our mechanism as a block placement policy for HDFS, and assessed it over six recent releases of Hadoop with different architectural properties. Results indicate that our approach increases overall job performance while decreasing the energy consumption under most hybrid configurations evaluated. Our results also showed that, in many cases, storing only part of the data in SSDs results in significant energy savings and execution speedups / Ao longo da última década, questões energéticas atraíram forte atenção da sociedade, chegando às infraestruturas de TI para processamento de dados. Agora, essas infraestruturas devem se ajustar a essa responsabilidade, adequando plataformas existentes para alcançar desempenho aceitável enquanto promovem a redução no consumo de energia. Considerado um padrão para o processamento de Big Data, o Apache Hadoop tem evoluído significativamente ao longo dos últimos anos, com mais de 60 versões lançadas. Implementando o paradigma de programação MapReduce juntamente com o HDFS, seu sistema de arquivos distribuídos, o Hadoop tornou-se um middleware tolerante a falhas e confiável para a computação paralela e distribuída para grandes conjuntos de dados. No entanto, o Hadoop pode perder desempenho com determinadas cargas de trabalho, resultando em elevado consumo de energia. Cada vez mais, usuários exigem que a sustentabilidade e o consumo de energia controlado sejam parte intrínseca de soluções de computação de alto desempenho. Nesta tese, apresentamos o HDFSH, um sistema de armazenamento híbrido para o HDFS, que usa uma combinação de discos rígidos e discos de estado sólido para alcançar maior desempenho, promovendo economia de energia em aplicações usando Hadoop. O HDFSH traz ao middleware o melhor dos HDs (custo acessível por GB e grande capacidade de armazenamento) e SSDs (alto desempenho e baixo consumo de energia) de forma configurável, usando zonas de armazenamento dedicadas para cada dispositivo de armazenamento. Implementamos nosso mecanismo como uma política de alocação de blocos para o HDFS e o avaliamos em seis versões recentes do Hadoop com diferentes arquiteturas de software. Os resultados indicam que nossa abordagem aumenta o desempenho geral das aplicações, enquanto diminui o consumo de energia na maioria das configurações híbridas avaliadas. Os resultados também mostram que, em muitos casos, armazenar apenas uma parte dos dados em SSDs resulta em economia significativa de energia e aumento na velocidade de execução

Foram desenvolvidos estudos de modelagem e simulação numérica de escoamentos bifásicos gás-sólido na coluna ascendente de leitos fluidizados circulantes utilizando um modelo Euleriano de duas fases separadas. O sistema de equações diferenciais parciais conservativas governantes foi obtido através de um procedimento tradicional. Ambas as fases foram assumidas como meio contínuo. Aplicou-se o procedimento de médias estatísticas de Euler, enfatizando a obtenção dos modelos hidrodinâmicos A e B desenvolvidos no IIT/ANL. Realizou-se análise comparativa de correlações para transferência de quantidade de movimento na interface. Discutiu-se a formulação de condições de contorno apropriadas. As equações diferenciais parciais médias foram discretizadas em volumes de controle Eulerianos. As equações de continuidade foram resolvidas implicitamente. As equações de quantidade de movimento foram resolvidas através de um procedimento explícito-implícito. Foram desenvolvidas simulações numéricas para uma coluna ascendente típica de leitos fluidizados circulantes. Desenvolveu-se análise paramétrica da influência de vários aspectos físicos e matemáticos sobre o escoamento. Avaliou-se resultados de simulação através de metodologia de identificação e caracterização de estruturas coerentes. Estudou-se o efeito da função de arrasto na interface sobre os processos dinâmicos que caracterizam estas estruturas coerentes. Foram realizados estudos numéricos de turbulência a partir de resultados de simulação direta. Várias conclusões e recomendações para futuros trabalhos foram propostas com base nas análises realizadas. Foram apresentadas algumas considerações gerais relativas a aspectos críticos na modelagem e simulação com modelo das duas fases separadas. / Studies were carried out on modeling and numerical simulation of gas-solid two-phase flows in the riser of circulating fluidized beds using an Eulerian two-fluids model. The system of conservative partial differential governing equations was derived through a traditional procedure. Both phases were assumed as a continuum. The Euler averaging procedure was applied emphasizing the derivation of the so called hydrodynamic models A and B developed at IIT/ANL. A comparative analysis was performed among correlations for momentum transfer at the interface. The formulation of suitable boundary conditions was discussed. The average partial differential conservative equations were discretized on Eulerian control volumes. The continuity equations were solved implicitly. The momentum equations were solved through an explicit-implicit procedure. Numerical simulation was performed for a typical circulating fluidized bed riser. A parametric analysis was carried out regarding the influence on the flow of various physical and mathematical aspects. Results of simulation were evaluated through a methodology of identification and characterization of coherent structures. The effect of the interface drag function on dynamic features of those coherent structures was addressed. Numerical studies on turbulence were performed from results of direct simulation. Several conclusions and recommendations for future work were put forward on the basis of the performed analyses. Some general considerations were presented regarding critical features of modeling and simulation through Eulerian two-fluids models.

A Contribuição Nacional Pretendida, apresentada pelo Governo Brasileiro na 21ª Conferência das Partes, em Paris 2015, definiu o compromisso nacional de redução de emissão de gases de efeito estufa (GEE) frente aos demais países que compõem a Convenção-Quadro das Nações Unidas sobre Mudanças Climáticas. Para que este compromisso seja cumprido, medidas de desenvolvimento de baixo carbono devem ser adotadas. Cenários quantitativos de emissão de GEE podem antecipar as estimativas que serão apresentadas nos inventários futuros de GEE. Os cenários quantitativos podem também auxiliar o governo brasileiro a cumprir as determinações do Decreto da Presidência da República no 7.390/10 e da Decisão 2/CP.17 da Convenção do Clima para elaborar, respectivamente, estimativas anuais e bianuais de emissão de GEE. Além disso, os cenários ainda podem reduzir a incerteza do inventário nacional e podem auxiliar na identificação das alternativas de baixo carbono. As projeções de crescimento populacional, de variação da taxa coleta de resíduo, de variação da composição do resíduo coletado e de qualidade de operação dos locais de disposição permitem definir um futuro único, em que serão comparadas as consequências das opções, disponíveis em 2016, de tratamento do resíduo. Para as avaliações, foram estimadas as variações da composição, do poder calorífico e das frações fóssil e orgânica do resíduo urbano. Os prazos e metas considerados no estudo são inspirados nas políticas Nacional e Estadual do Estado de São Paulo sobre Mudanças Climáticas e no Plano Nacional de Resíduo Sólido. Implantações de opções com início em 2016, evoluindo até 30% em 2040 foram simuladas. A coleta e combustão do biogás de aterro, que até 2000 não era praticada no país, hoje é uma realidade. Por essa razão, admite-se a possibilidade da implantação desta opção em todos os locais de disposição de resíduos da Macrometrópole Paulista. Este estudo mostra que, no setor de resíduos, a recuperação e uso energético do metano, associada à reciclagem e tratamento da matéria orgânica de parte dos resíduo coletados pode levar à redução de emissão superior a 45% em relação à observada em 2005. Mostra também que a incineração de material plástico pode ocasionar aumento de mais de 80% em relação à emissão em 2005. / The Proposed National Contribution presented by the Brazilian Government at the 21st Conference of Parties in Paris 2015 defined the national commitment to reduce greenhouse gas emissions (GHG) with other countries of the United Nations Framework Convention Climate Change (UNFCCC). To fulfill this commitment, policies have to be adopted. Quantitative GHG emission scenarios can anticipate estimates for future inventories of those gases. Scenarios can help the Government to comply with the Decree 7.390/10 and Decision 2 / CP.17 to prepare annual and bi-annual GHG emission estimates. Scenarios can also reduce the uncertainty of the national inventory and may assist in identifying low carbon alternatives. The projection of population growth, the changes on waste collection rate, the differences of collected waste composition of and the variation of operational quality of disposal sites allows to define a single future, in which the consequences of the available options for waste management in 2016 can be compared. Waste composition, lower calorific value and organic and fossil fraction in urban waste were estimated. Deadlines and targets considered in this study were inspired on National Solid Waste Act and São Paulo State policies on Climate Change. Waste treatment options, starting in 2016, raising to 30% in 2040 were simulated. The collection and combustion of landfill biogas, which until 2000 were not common in the country, are now a reality. The possibility of implementing this option in all the Macrometropole Paulista disposal sites is assumed. This study shows that, in the waste sector, recovery and the energetic use of methane, associated with recycling and treatment of organic matter from part of the collected solid waste can reduce emission over 45% in relation to the 2005 observed emission. This study also shows that incineration of plastics can increase emission over 80% as compared to that observed in 2005.

A presente pesquisa tem como objetivo realizar um estudo teórico e desenvolver simulações computacionais envolvendo a dinâmica de sistemas gás-sólido. O foco principal do trabalho é a modelagem do particulado através da análise das forças de contato entre partículas de materiais granulares utilizando modelos contínuos baseados na mecânica dos solos e na teoria cinética dos escoamentos granulares (sistemas grandes com muitas partículas, formulação Euleriana - Volumes Finitos) e modelos discretos baseados nas características físicas dos materiais (sistemas intermediários e número limitado de partículas, formulação Lagrangeana - Método dos Elementos Discretos). Investigam-se os modelos existentes na literatura com intuito de melhorar os modelos contínuos e discretos baseados na interação entre as partículas que caracterizam a dinâmica do particulado em sistemas gás-sólido. Propõe-se uma nova abordagem para a determinação do coeficiente de rigidez da mola baseada em uma equivalência entre os modelos lineares e não-lineares. Utiliza-se o código fonte MFIX para realizar simulações computacionais da dinâmica de sistemas gás-sólido, analisando o processo de fluidização, mistura e segregação de partículas, influência das correlações de arrasto, e análise das forças de contato entre as partículas através do novo método para a determinação do coeficiente de rigidez da mola . Os resultados obtidos são comparados com dados numéricos e experimentais da literatura. / The purpose of the present study is to perform a theoretical study and develop numerical simulations involving dynamic in gas-solid systems. The focus of the work is the modeling of particulate matter using continuous models based on soil mechanics and the kinetic theory of granular flows (large systems with many particles, Eulerian formulation - Finite Volume) and discrete models based on physical characteristics of the particles (intermediate systems and limited number of particles, Lagrangian formulation - Discrete Element Method). It is proposed a new approach to determine the normal spring stiffness coefficient of the linear model through the numerical solution for the overlap between particles in non-linear models. The linear spring stiffness is determined using an equivalence between the linear and the non-linear models. It is used the MFIX computational code to perform numerical simulations of the dynamics of gas-solid systems. It is analyzed the processes of fluidization, mixing and particle segregation and the influence of drag correlations. The proposed approach for normal spring stiffness coefficient is applied in the numerical simulations of two problems: single freely falling particle and bubbling fluidized bed. The results were compared with numerical and experimental data from literature.