Resumo não disponível

Esta dissertação trata do problema de Dirichlet para a equação das superfícies minimas em domínios não limitados do plano. Estabelecemos um teorema, devido a Collin-Krust, que fornece uma estimativa para a diferença de duas soluções distintas em uma vizinhança do inftnito. Estudamos também a questão da existência e da unicidade de soluções em conjuntos convexos não limitados do plano. Entre tais conjuntos estão a faixa e o semi-plano. No apêndice apresentamos um exemplo de uma situação onde o problema de Dirichlet para a equação das superfícies mfnimas não possui solução. / This work deals with the Dirichlet problem for the minimal surface equation in non-lirnited domains of the plane. A theorem based on Collin-Krust was stated. It provides an estimate for the difference between two distinct solutions in an inímite neighborhood. The solution unicity and existence in non-limited convex domains of the plane is also studied. Among these domains are the band and the half-plane. In the appendix an example where the DiricWet problem for the minimal surface equation does not have a solution is presented.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2015 / Made available in DSpace on 2016-04-19T04:12:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 338180.pdf: 5030005 bytes, checksum: da06be5e1485c9be8a514fd4f86d22b7 (MD5) Previous issue date: 2015 / A presente tese versa sobre os efeitos do material dielétrico na operação de Superfícies Seletivas em Frequência (FSS). Em particular, apresenta o modelo obtido a partir de simulações numéricas usando o software Ansys-HFSS e do ajuste de curvas para a permissividade efetiva do dielétrico em superfícies seletivas em frequência. O modelo numérico está baseado na permissividade e na espessura do dielétrico usado como suporte dos elementos da FSS, assim como também do período e de um fator dependente da geometria da FSS. O modelo é desenvolvido para a FSS do tipo loop quadrado e é usado adicionalmente para estudar os efeitos do dielétrico na largura de banda da FSS. Simulações usando o método do circuito equivalente (MCE) que incluem o modelo proposto mostram acurácia aceitável e baixo custo computacional, comparado com as simulações feitas com o Ansys-HFSS. Análises do modelo proposto permitem definir duas novas variáveis que caracterizam o comportamento da permissividade efetiva do dielétrico: constante de estabilização ae e espessura de estabilização test. Perdas ôhmicas e dielétricas nos elementos metálicos e no dielétrico, respectivamente são incluídas no método do circuito equivalente com o intuito de avaliar seus efeitos no desempenho da FSS. O método de otimização estocástico baseado em enxame de partículas (PSO - Particle Swarm Optimization Method) foi usado para sintetizar FSS do tipo loop quadrado através do método do circuito equivalente com requerimentos específicos na frequência de ressonância e na largura de banda. É notável o baixo custo computacional e a acurácia aceitável obtidos com a abordagem proposta. / Abstract : This thesis deals with dielectric effects in FSS operation. In particular, it presents a model, obtained through numerical simulation with Ansys-HFSS and curve fitting, for the dielectric effective permittivity of frequency selective surfaces (FSS). The numerical model is based on the permittivity and thickness of the dielectric layer supporting the FSS elements, as well as on the period and a factor dependent on the FSS geometry. The model is developed for square loop FSS and is also used to study the dielectric effects on the bandwidth of the square loop FSS. Simulations results using the equivalent Circuit Method (ECM) shows acceptable accuracy and low computational cost, compared with Ansys-HFSS commercial simulator. Analysis of the proposed model allows defining new variables that characterize the effective permittivity behavior: stabilization constant ae and stabilization thickness test. Dielectric and ohmic losses in metallic elements and dielectric are include in the ECM to evaluate its effects on the performance of the FSS. Particle Swarm Optimization Method (PSO) was used to synthesize a square loop FSS via the equivalent circuit method with a specific resonant frequency and bandwidth requirement. It is remarkable the low computational cost and acceptable accuracy obtained with the proposed approach.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-graduação em Química / Made available in DSpace on 2012-10-26T10:22:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 303734.pdf: 1444897 bytes, checksum: e0393961fa525c701e9ca3d37a6614a0 (MD5) / Neste trabalho foi desenvolvido um sensor bioinspirado utilizando o surfactante 3-(1-tetradecil-3-imidazólio)propanosulfonato contendo nanopartículas de paládio dispersas (Pd-(ImS3-14)) juntamente com o complexo [FeIIICuII(BPBPMP)(OAc)2]ClO4. O sensor foi construído sobre a superfície de um eletrodo de carbono vítreo (GCE) pela deposição de um filme do surfactante Pd-(ImS3-14) e do complexo. Após otimização, o sensor foi utilizado na determinação de hidroquinona (HQ) e catecol (CC) em amostras de filtros de cigarros fumados usando a voltametria de onda quadrada (SWV). O complexo FeIIICuII catalisa a oxidação de HQ e CC as suas respectivas quinonas, cuja redução eletroquímica ocorre em potencial de #0,15 e +0,05 V vs. Ag/AgCl, respectivamente. As melhores condições experimentais do sensor foram obtidas utilizando tampão fosfato pH 7,0, 1,5 nmol de Pd-(ImS3-14), 1,3 nmol do complexo FeIIICuII e parâmetros da SWV: frequência de 100 Hz, amplitude de pulso de 40 mV e incremento de 8 mV. Foram obtidas diferentes curvas de calibração para HQ e CC, construídas a partir da corrente resultante versus concentração de HQ e CC. As curvas obtidas para HQ e CC individualmente, apresentaram uma faixa linear de concentração de 4,99x10-7 a 18,51x10-6 mol L-1. A curva de calibração para HQ e CC obtida simultaneamente apresentou linearidade para ambos os substratos na faixa de 9,90x10-7 a 9,09x10-6 mol L-1. A curva obtida para CC na presença de uma concentração fixa de HQ (3,85x10-6 mol L-1) foi linear na faixa de 9,90x10-7 a 7,41x10-6 mol L-1, e a curva obtida para HQ com uma concentração fixa de CC (3,85x10-6 mol L-1) foi linear na faixa de 9,90x10-7 a 7,4 x10-6 mol L-1. / In this work, a bioinspired sensor using the surfactant 3-(1-tetradecyl-3-imidazolio)propanesulfonate containing the dispersed palladium anoparticles (Pd-(ImS3-14)) together with the complex [FeIIICuII(BPBPMP)(OAc)2]ClO4 was developed. The sensor is built on a surface of glassy carbon electrode (GCE) by Pd-(ImS3-14) surfactant and complex film depositing. After optimizing the sensor was used in the determination of hydroquinone (HQ) and catechol (CC) in samples of smoked cigarette filters by square wave voltammetry (SWV). The FeIIICuII complex catalyzes the HQ and CC oxidation to their respective quinone, whose electrochemical reduction occurs at potential of #0.15 and +0.05 V vs. Ag/AgCl, respectively. Optimum conditions of the sensor were obtained using phosphate buffer pH 7.0, 1.5 nmol of Pd-(ImS3-14), 1.3 nmol of the FeIIICuII complex, SWV parameters: frequency of 100 Hz, pulse amplitude of 40 mV and 8 mV increment. Different calibration curves for HQ and CC were constructed from the resulting current versus the HQ and CC concentrations. The curves obtained for HQ and CC individually, showed a linear concentration range of 4.99x10-7 to 18.51x10-6 mol L-1. The calibration curve obtained for HQ and CC simultaneously, showed linear for both substrates in the range of 9.90x10-7 to 9.09x10-6 mol L-1. The curve obtained for CC in the presence of a HQ fixed concentration (3.85x10-6 mol L-1) was linear in the range of 9.90x10-7 to 7.41x10-6 mol L-1, and the curve obtained for HQ with a CC fixed concentration (3.85x10-6 mol L-1) was linear in the range of 9.90x10-7 to 7.4x10-6 mol L-1.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2013-06-25T20:09:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 312895.pdf: 2613827 bytes, checksum: b6d40854db496509a4c0d5406b988e5c (MD5) / Este trabalho teve como objetivo a otimização dos parâmetros de reação para a produção de mono e diacilgliceróis catalisada pela lipase Novozym 435 em fluido pressurizado e ultrassom, na presença ou não de agentes surfactantes. A estratégia sequencial de planejamentos de experimentos mostrou-se útil na maximização das condições para a conversão do produto no sistema com fluido pressurizado utilizando Novozym 435 como catalisador, onde delineou-se as melhores condições para a realização de experimentos avaliando a cinética da reação. A condição ótima para conversão do produto em n-butano foi razão mássica de solventes (n-butano) para substratos de 4:1, pressão de 10 bar, razão molar de glierol:óleo de 2:1, agitação de 600 rpm, 70 ºC, concentração de AOT em 7,5 %, concentração de enzima de 7,5 % (para ambos em massa em relação aos substratos) em 2 horas, resultando em uma concentração de MAG e DAG de cerca de 71 % e 9 %, respectivamente. O estudo cinético de reação para a produção de MAG e DAG mostrou conversão satisfatória (~65 % MAG e 10 % DAG) em 6 horas de reação. Em sistema de ultrassom, os experimentos foram desenvolvidos em sistema batelada para o estudo das cinéticas das reações e avaliação dos efeitos da temperatura (50 a 70 ºC), concentração de enzima imobilizada (2,5 a 10 %, m/m, em relação aos substratos), relação molar de glicerol:óleo (0,8:1; 1:1; 2:1 e 3:1), com potência de ultrassom em 132 W. Os resultados mostraram que a glicerólise de óleo de oliva catalisada por lipase em meio ultrassônico pode ser uma potencial rota para a produção de MAG e DAG sem a utilização de surfactantes. Os resultados também mostraram que é possível maximizar a produção de MAG e/ou DAG, dependendo da relação molar de glicerol:óleo utilizada no sistema reacional. Elevados conteúdos de MAG (~39 %, m/m) e DAG (~45 %, m/m) foram obtidos usando relação molar de glicerol:óleo de 2:1 e 0,8:1, e concentrações de enzima de 7,5 % (m/m), ambos em 6 horas de reação a 70 ºC, 600 rpm e potência de 132 W. Os maiores conteúdos da mistura de MAG + DAG (~64 %, m/m) foram obtidos utilizando relação molar de glicerol:óleo de 0,8:1, a 70 ºC, 600 rpm, concentração de enzima de 7,5 % (m/m) e potência de 132 W.<br> / Abstract : This study aimed at optimizing the reaction parameters for the production of monoacylglicerols and diacylglycerols catalyzed by lipase Novozym 435 in pressurized fluid and ultrasound in the presence or absence of surfactants. The strategy of sequential planning of experiments proved to be useful in maximizing the conditions for the conversion of the product in the system with pressurized fluid using Novozym 435 as catalyst, which delimited the best conditions for the realization of experiments evaluating the reaction kinetics. The optimum condition for conversion of the product using n-butane as pressurized fluid was weight ratio of solvent (n-butane) to substrates of 4:1, pressure of 10 bar, glycerol:oil molar ratio 2:1, 600 rpm agitation, 70 °C, AOT concentration of 7.5% and enzyme concentration of 7.5% (both by substrates weight) in two hours of reaction, resulting in a concentration of MAG and DAG about 71% and 9%, respectively. The reaction kinetics study for the production of MAG and DAG showed satisfactory concentration (~ 65% MAG and 10% DAG) in 6 hours of reaction. In ultrasound system, the experiments were conducted in batch system for studying the reactions kinetic and evaluation of the effects of temperature (50 - 70 °C), concentration of immobilized enzyme (2.5 to 10% w/w, in relation to substrates), glycerol:oil molar ratio (0.8:1, 1:1, 2:1 and 3:1), with ultrasound power of 132 W. The results showed that the lipase-catalyzed glycerolysis of olive oil in ultrasonic system may be a potential route for the production of MAG and DAG without the use of surfactants. The results also showed that it is possible to maximize the production of MAG and/or DAG, depending on the molar ratio glycerol:oil used in the reaction system. High contents of MAG (~ 39%) and DAG (~ 45%) were obtained using a molar ratio glycerol: oil ratio of 2:1 and 0.8:1, and enzyme concentrations of 7.5% (w/w), both in 6 hours of reaction at 70 °C, 600 rpm and power of 132W. The highest content of the mixture MAG + DAG (~ 64%) were obtained using molar ratio glycerol:oil 0.8:1, at 70 °C, 600 rpm, enzyme concentration of 7.5% (w/w) and power of 132 W.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciencias Fisicas e Matematicas, Programa de Pós-Graduação em Química, Florianópolis, 2012 / Made available in DSpace on 2013-06-25T21:07:09Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2015-03-18T20:43:15Z : No. of bitstreams: 1 313699.pdf: 3446379 bytes, checksum: 507f85a2970ba1b5fcd885a888bdf743 (MD5) / A poli(etilenoimina) (PEI) foi modificada por meio da alquilação com grupos n-alquila (n = 4, 6, 8 e 12 carbonos). O espalhamento de raios X a baixos ângulos (SAXS), tensão superficial, emissão de fluorescência do pireno, viscosidade e medidas de pH foram as técnicas usadas para investigar a conformação e agregação das PEIs hidrofobicamente modificadas em solução aquosa, na ausência e na presença de dodecil sulfato de sódio (SDS). Medidas de SAXS mostraram que o raio de giro diminui com o aumento do comprimento da cadeia alquílica, enquanto que os dados de viscosidade indicaram uma diminuição na viscosidade intrínseca. A PEI não modificada não apresentou atividade na superfície, enquanto as PEIs modificadas mostraram atividade pronunciada na superfície e presença de domínios hidrofóbicos. Na presença de SDS, o início da formação do complexo polímero-surfactante foi determinado, indicando uma diminuição na concentração de agregação crítica (cac) com o aumento no comprimento da cadeia alquílica substituída na PEI. A PEI também foi decorada com o grupo uridina com dois graus de substituição (5% e 15%). A formação de complexos das PEIs, decoradas com uridina ou hidrofobicamente modificadas, com o DNA do timo de bezerro foi investigada através das técnicas de emissão de fluorescência do brometo de etídio, espectrofotometria de UV-Vis, dicroísmo circular (CD), potencial zeta, viscosidade, espalhamento de luz dinâmico (DLS) e SAXS, na ausência e na presença de SDS. Todas as PEIs apresentaram três etapas na formação de complexos com o DNA: a primeira, quando uma pequena quantidade de polieletrólito foi adicionada, as cadeias do DNA são parcialmente condensadas; a segunda, quando mais polieletrólito foi adicionado, apresenta complexos com densidade de carga nula, com tamanho micrométrico; a terceira, em concentrações mais altas da PEI, o DNA foi completamente condensado pelas cadeias das PEIs, formando complexos positivamente carregados com valores de RH,ap na faixa de 51 a 88 nm. Análises de viscosidade e SAXS sugerem que o a PEI não modificada teve a interação mais forte e que melhor condensa o DNA.<br> / Abstract : The polyethylene imine (PEI) was modified by means of the alkylation with n-alkyl groups (n = 4, 6, 8 and 12 carbons). Small-angle X-ray scattering (SAXS), viscosity, surface tension, and pyrene fluorescence emission were then used as techniques to examine the conformation and aggregation of the hydrophobically modified PEIs in aqueous solution, in the absence and presence of sodium dodecylsulfate (SDS). Analysis of the SAXS data showed that the radius of gyration decreases with an increase in the alkyl chain length of the polymer, while the viscosity data indicated a decrease in the intrinsic viscosity under the same conditions. The nonmodified PEI was not surface active, while the hydrophobically modified samples showed pronounced surface activity and the presence of hydrophobic domains. On addition of SDS, the onset of the formation of polymer#surfactant complexes was determined, indicating a decrease in the critical aggregate concentration (cac) with an increase in the alkyl chain length of the polymer backbone. The PEI also was decorated with uridine groups with two substitution degrees (5% and 15%). The complex formation of the decorated or hydrophobically modified PEI with calf thymus DNA was investigated through of the ethidium bromide fluorescence emission, UV-Vis spectrophotometry, circular dichroism (CD), potential zeta, viscosity, dynamic light scattering (DLS) and SAXS techniques, in the absence and presence of SDS. All versions of PEI showed three steps in complexes formation with DNA: first, when a small amount of polyelectrolyte was added, DNA chains were partially condensed; second, when more polyelectrolyte was added, the complexes had a null charge density and micrometric size; third, at higher concentration of PEI, the DNA was fully condensed by PEI chains, leading to positively charged complexes with RH,ap values in the range of 51-88 nm. Viscosity and SAXS analyses suggested that the unmodified PEI had the stronger interaction and promoted the best DNA condensation.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. Programa de Pós-graduação em Química / Made available in DSpace on 2013-07-16T00:44:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 220552.pdf: 1731062 bytes, checksum: efa43fdf084a17c6e5596da3a8b01326 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Química, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-07-16T21:10:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 316882.pdf: 1378785 bytes, checksum: 54ffe68eca61611138a2d25efb10732c (MD5) / As características espectrais e intensidades de fluorescência de sondas determinadas em estado estacionário e resolvidas no tempo vêm sendo utilizadas para caracterizar sistemas micelares, poliméricos e biológicos. Neste trabalho o 2-naftol (2NOH) foi utilizado como sonda fluorescente em água e em soluções aquosas de SB3-14, na presença de sais orgânicos. Esta sonda mostra, entre pH 3 e 9, a presença de um patamar das formas não dissociada (2NOH*) e da forma aniônica (2NO-*) do 2-naftol excitado. Esta faixa de pH foi utilizada durante o trabalho para estudar a transferência de prótons do 2NOH* para água e diversos ânions. Em meio aquoso foi possível avaliar, com a sonda fluorescente, a interação de sais como formiato de sódio, acetato de sódio e fluoracetato de sódio. As reações de transferência de prótons, entre a sonda 2NOH* e os diversos ânions, mostraram que as constantes de velocidade decrescem em função da diminuição do pKa do ácido conjugado do sal utilizado. Em meio micelar, os mesmos sais apresentam a reação de transferência de próton, porém com um comportamento diferente daquele observado em meio aquoso, devido à incorporação dos ânions na micela. Ainda, em meio micelar, a interação da sonda com sal trifluoracetato de sódio teve um efeito inverso daquele observado com os sais anteriores. Este efeito, provavelmente está relacionado com a hidrofobicidade do sal, que facilita a incorporação na micela e, este efeito foi observado por eletroforese capilar determinando-se a variação do potencial zeta da micela. Também, foi determinada a concentração micelar crítica (cmc) de surfactantes dipolares iônicos (SB3-10, SB3-12 e SB3-14) por fluorescência, com o auxílio desta mesma sonda fluorescente na presença de perclorato de sódio, o qual reduz a cmc consideravelmente.<br> / The spectral properties and fluorescence intensity of probes, measured by steady state and/or time resolved fluorescence spectroscopy have been used to characterize micellar, polymeric and biological systems. In this work, 2-naphthol (2NOH) has been used as a fluorescent probe, in water and in aqueous micelle solutions of SB3-14, in the presence of inorganic salts. The probe between pH 3 and 9, shows the presence of a plateau of the non-dissociated (2NOH*) and dissociated (2NO-*) forms of 2-naphthol in the excited state. This pH region was selected to study the proton transfer reaction from 2NOH* to water and several anions. In aqueous media was possible to study the interaction of salts such as sodium formate, sodium acetate and sodium fluoroacetate with the fluorescent probe. The proton transfer reactions between the probe 2NOH* and the selected anions, showed that the rate constant decrease as a function of the decrease in pKa of the conjugated acid of the selected salts. In micellar media, the same salts also show a proton transfer reaction, but with a behavior different from that observed in aqueous media. Furthermore, in micellar media, the interaction of the probe with sodium trifluoroacetate showed an effect which is the opposite of that observed with the other salts, probably because the incorporation of anions in the micelle. The observed effect is probably related with the hydrophobicity of the salt, which facilitates incorporation into the micelle and, this effect was observed by capillary electrophoresis, measuring the variation of zeta potential of the micelle. Were also measure the critical micelle concentration (cmc) of dipolar ionic surfactants (SB3-10, SB3-12 and SB3-14) by fluorescence, with the same fluorescent probe, in the presence of sodium perchlorate, which was shown to reduce considerably the cmc.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2013-12-05T23:23:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 319992.pdf: 2206400 bytes, checksum: 8a3a74e03953aab6785d2768e84434f8 (MD5) Previous issue date: 2013 / A tendência é que nos grandes centros urbanos as estações de tratamento de efluentes apresentem arquitetura que privilegie plantas compactas, com operação estável, baixo impacto ambiental e visual, além de redução nos níveis de odores e ruídos. Neste cenário, as ETEs que empregam a tecnologia MBBR (reatores de leito móvel com biofilme) surgem como uma excelente alternativa, pois apresentam instalações compactas, com impactos relativamente baixos, além de serem altamente resistentes aos choques de carga orgânica, de temperatura e de toxicidade. Este processo utiliza elementos suportes para fixação do biofilme, mantidos em suspensão no reator através de sistemas de aeração ou agitadores mecânicos, empregando microrganismos em suspensão e aderidos aos meios suportes, aumentando a quantidade de biomassa contida no reator. Este trabalho investiga o desempenho de um MBBR quanto à remoção de carga orgânica e nitrificação, submetido a quatro diferentes condições experimentais, de acordo com o planejamento fatorial elaborado 22. Tendo como objetivo principal buscar a condição experimental que resulte em um melhor funcionamento do processo MBBR foram variadas a velocidade superficial do ar (UG) e o tempo de retenção hidráulica (TRH). O meio suporte utilizado, contendo 490 m2.m-3 de área superficial específica interna, foi introduzido no reator biológico de acordo com uma razão VS/VR (razão entre o volume de meio suporte e o volume do reator) de 25%. Após o reator biológico, alimentado com efluente sanitário, foi instalado um decantador para separação do efluente tratado do lodo excedente. O MBBR foi operado por um período total de 120 dias, sendo que cada condição experimental operou por 30 dias. As velocidades superficiais do ar empregadas foram de 1,78 e 3,57 m.h-1 e os tempos de retenção hidráulica de 8,33 e 12,00 h. A concentração de sólidos suspensos totais no meio reacional foi em média de 218 mg.L-1, característicos de sistemas MBBR. O biofilme apresentou boa atividade, medida através da taxa de consumo de oxigênio. As microscopias realizadas no período de testes mostraram o desenvolvimento de um biofilme fino e denso, recobrindo somente a superfície interna do meio suporte. Foi observada também à predominância de rotíferos, indicativos de alto tempo de retenção celular. As eficiências globais de remoção de DQO e o percentual de nitrificação, considerando os resultados obtidos nas quatro condições experimentais, foram de 73 e 89%, respectivamente. Sendo que a condição 3 (TRH = 8,33 h e UG = 3,57 m.h-1) apresentou os melhores resultados de eficiência. A análise dos efeitos das variáveis independentes (UG e TRH) sobre as variáveis de resposta (?DQO e ?N-NH4+) revelaram que para a eficiência de remoção de DQO, o tempo de retenção hidráulica foi o parâmetro que apresentou maior influência, enquanto que a eficiência de nitrificação foi mais afetada pela velocidade superficial do ar. As superfícies de resposta obtidas evidenciaram que para uma remoção de DQO e nitrogênio amoniacal de 76% e 90%, respectivamente, deve ser empregado TRH de 12,00 h e UG de 3,80 m.h-1. Com base nestes resultados, o investimento para implantação de uma planta MBBR é apenas 15% maior do que o investimento para um sistema de lodos ativados, possibilitando o uso desta tecnologia mesmo para ETEs de pequeno porte. <br> / Abstract : Tendency in the urban centers is that the wastewater treatment plants present an architecture that favors compact plants, with stable operation, low visual and environmental impact, beyond the noise and odors levels reduction. On this scenery, WTP´s based on MBBR technology (Moving Bed Biofilm Reactor) come up with an excellent choice, because they have compact set installation, relatively low impact, besides being highly resistant to the shocks of organic load, temperature and toxicity. That process makes use of carrier for the biofilm growth, held in suspension in the reactor through the aeration or mechanic stirring system, by using microorganism in suspension and adhered to carrier, increasing amount of biomass in the reactor. This job investigates the performance of a MBBR concerning the organic load removal and nitrification, under four different operating systems, according to the undertaken factorial design 22. As prior aim, looking forward to an operational condition that comes to better MBBR working process, there were different levels on the air superficial velocity (UG) and hydraulic retention time (HTR).The used carrier, with 490 m2. m-³ specific surface area inner, was put in the biological reactor according to VS/VR (carrier filling ratio) of 25%. After the biological reactor, fed up with sewage, it was installed a clarifier to set apart treated effluent and excess sludge. MBBR was operated for a period of 120 days, being each experimental condition operated for 30 days. Air superficial velocity applied ranked from 1.78 and 3.57 m.h-1 and hydraulic retention time, from 8.33 and 12.00 h. Overall concentration of total suspended solids in the reaction mean was in the average of 218 mg.L-1, characterizing MBBR system. Biofilm showed good activity, measured through oxygen uptake rates. Microscopy performed in that testing period showed the development of the thin and thick biofilm, covering only the inner surface of the carriers. It was also noticed the rotifers prevalence, pointing out cells retention long time. Overall efficiency of COD removal and nitrification percentage, considering given results in the four operation systems, were between 73 and 89% respectively. Therefore, the condition 3 (TRH = 8,33 h e UG = 3,57 m.h-1) showed the best efficiency results. Analysis of the independent variable effects (UG and HRT) over the answering variables (?COO e ?N-NH4+) revealed that for the efficiency of COD removal ,hydraulic retention time was the parameter setting that showed more influence, while nitrification efficiency was more influenced by the air superficial velocity. Obtained response surfaces revealed that COD and ammonium nitrogen removal of 76% and 90%, respectively, it must be applied HRT of 12.00 h and UG of 3.80 m.h-1. Based on these results, investment for the deployment of a MBBR is only 15% higher than the investment for the activated sludge, making possible the usage of this technology even for smaller WTP's.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica, Florianópolis, 2013. / Made available in DSpace on 2014-08-06T17:12:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 325194.pdf: 2687528 bytes, checksum: e0248f75e29f0715da86727cbe68ff87 (MD5) Previous issue date: 2013 / Esta dissertação apresenta a otimização multidisciplinar e multiobjetivo da geometria dos canais axiais de ventilação de um motor de indução trifásico de 4.000 cv de potência por meio da aplicação do método de elementos finitos e algoritmo genético combinado com a metodologia de superfícies de resposta. É apresentado o equacionamento dos circuitos magnético e elétrico do motor e após é desenvolvido um modelo de otimização que engloba análise eletromagnética (desempenho) e térmica (elevação de temperatura) de maneira conjunta. A primeira é feita através do método de elementos finitos e resolução de circuito equivalente; a segunda é realizada por meio de um cálculo térmico. Os objetivos definidos são minimizar a elevação de temperatura do motor e maximizar o cos?(??) (fator de potência), e ainda são impostas restrições de projeto para garantir que as soluções encontradas sejam viáveis. Para acelerar o processo de otimização, visto as análises pelo método de elementos finitos exigirem elevado esforço computacional, é utilizada em conjunto com o algoritmo genético a metodologia de superfícies de resposta que são construídas para mapear o comportamento das funções de estudo e estimar através de interpolação os valores das variáveis de saída. <br> / Abstract : This dissertation presents a multidisciplinary and multiobjective optimization of the geometry of the axial ventilation holes of a 4000 hp three phase induction motor by applying the finite element method and genetic algorithm combined with response surface methodology. It presents the equation of magnetic and electric motor circuits. An optimization model, which includes electromagnetic analysis (performance) and thermal (temperature rise) jointly is developed. The first is performed using the finite element method and equivalent circuit resolution. The second is performed by a thermal calculation. The objectives are to minimize the temperature rise of the motor and maximize cos (f) (power factor). Design constraints are still imposed to ensure that the solutions are feasible. To speed up the optimization process, since the analysis by finite element method require high computational effort, the response surface methodology is employed to map the behavior of the study functions in order to estimate by interpolation the output variable values.