Submitted by Marco Antônio de Ramos Chagas (mchagas@ufv.br) on 2017-02-06T17:32:00Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 418994 bytes, checksum: 67a97a44f58b9545dffacaa45a2fda21 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-06T17:32:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 418994 bytes, checksum: 67a97a44f58b9545dffacaa45a2fda21 (MD5) Previous issue date: 2001-07-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A tecnologia reflectometria no domínio do tempo (Time Domain Reflectometry – TDR), utilizada para medição de umidade do solo, consiste em determinar o valor da constante dielétrica do mesmo. Este valor é baseado no tempo de emissão/reflexão (tempo de trânsito) de um pulso eletromagnético, emitido por um gerador de pulsos, em hastes metálicas paralelas que servem como “guias de ondas”. O valor da constante dielétrica aparente será a do material entre as hastes metálicas, ou seja, a da matriz do solo. Como o solo é um sistema trifásico, tem-se que a constante dielétrica k para o ar é a unidade, para os componentes sólidos entre 2 e 4 e, para a água k é igual a 80. A constante dielétrica aparente é obtida pela relação: ka = ((c t)/(2 L)) 2 , em que c é a velocidade da luz no vácuo, t o tempo de trânsito e L o comprimento das hastes metálicas. Este estudo teve como objetivo determinar a correlação existente entre a constante dielétrica aparente e o conteúdo de água para um solo de textura argilosa e outro de textura arenosa, por meio de ajuste de modelo do tipo polinômio cúbico e comparar os resultados, obtidos por meio dessas equações, com um equipamento TDR comercial. Foi proposto um sistema TDR para medição da umidade do solo composto por: osciloscópio; gerador de pulsos eletromagnéticos; cabo coaxial de 50 Ω; cabo de antena de TV; casador de impedâncias; sondas (hastes metálicas paralelas) com comprimentos de 0,10, 0,15, 0,20, 0,25, 0,30 e 0,35 m, com dois diâmetros de hastes (d 1 = 3,2 mm e d 2 = 6,5 mm). Para o solo arenoso, o melhor ajuste ocorreu para a sonda de 0,30 m de comprimento, com diâmetro de hastes de 3,2 mm, obtendo um coeficiente de determinação ajustado R 2 de 0,954. Para o solo argiloso, o melhor ajuste ocorreu para a sonda de 0,30 m de comprimento, com diâmetro de hastes de 3,2 mm, obtendo-se um coeficiente de determinação ajustado R 2 de 0,923. Quando comparado com um equipamento TDR comercial, o sistema TDR proposto para a determinação da umidade do solo, no intervalo de umidade compreendido entre a capacidade de campo e o ponto de murcha, proporcionou melhores coeficientes de determinação para a sonda de 0,30 m, nos dois solos e comprimentos de sondas estudados. O sistema TDR proposto estimou a umidade do solo argiloso com erro médio relativo de 6,6%, para sonda de 0,30 m, enquanto que o sistema TDR comercial apresentou um erro médio relativo de 58,3%, para as mesmas condições, em que umidade real foi determinada em estufa. / The technology of the time domain reflectometry, TDR, used for measuring soil humidity, consists of determining the dielectric constant value of the soil. This value is based on the emission/reflection time (transit time) of an electromagnetic pulse emitted by a pulse generator, in paralleled metallic guides operating as " wave guides ". The value of the apparent dielectric constant will be that of the material between the metallic guides, that is, the one of the soil matrix. Since the soil is a system with three phases, the dielectric air constant, k, is said to be the unity for the solid components between 2 and 4, while for water k equals to 80. The apparent dielectric constant is obtained by the relationship: ka = ((c t)/(2 L) ) 2 , where c is the light speed on vacuum, t the transit time, and L the length of the metallic guides. This study aimed at the determination of the correlation between the apparent dielectric constant and water content for a clayish-textured soil and a sandy-textured soil as well, by adjusting the model of the cubic polynomial type, as well as to compare the results obtained by these equations with a commercial TDR equipment. To measure the soil humidity a TDR system was proposed, which consists of: osciloscope; electromagnetic pulse generator; coaxial cable of 50 Ω; TV antenna cable; impedance matching; probes (paralleled metallic guides) with 0.10, 0.15, 0.20, 0.25, 0.30 and 0.35 m lengths and two-diameter guides (d 1 = 3.2 mm and d 2 = 6.5 mm). For the sandy soil, the best adjustment was obtained with a 30 cm- long probe with 32 mm-diameter guides, then obtaining an adjusted R 2 determination coefficient of 0.954. For the clayish soil, the best adjustment was obtained with a 30 cm-long probe with a 3.2 mm-diameter guides, so obtaining an adjusted R 2 determination coefficient of 0.923. The TDR system proposed for determination of the soil humidity, within the humidity range between the field capacity and the wilting murcha point, provided the best determination coefficients for the 0.30 m probe in both soils and the studied probe lengths, compared with a commercial TDR equipment. The proposed TDR system estimated the clayish-soil humidity with relative error average of 6.6%, for the 0.30 m probe , while the commercial TDR system presented a relative error average of 58.3% for the same conditions under which the real humidity was oven-determined. / Dissertação importada do Alexandria

No presente trabalho propomos a utilização de uma técnica refratométrica baseada na determinação do ângulo crítico para o desenvolvimento de um sensor de umidade relativa e, no mesmo escopo de aplicação, um medidor de vácuo primário. A técnica proposta tira vantagem da diferença de fase adquirida pelas componentes paralela e perpendicular de um feixe luminoso, linearmente polarizado, passando por reflexão interna, para produzir um laser de HeNe sintonizável, um polarizador, um prisma semicilíndrico de índice de refração conhecido fabricado em vidro tipo flint, um analisador, um mínimo de intensidade, facilmente detectável no perfil refletido correspondendo à posição do ângulo crítico. Desenvolvemos um estudo acerca dos principais aspectos teóricos envolvidos no fenômeno da reflexão total interna, onde realizamos algumas simulações buscando avaliar as variações da posição angular do ângulo crítico a partir de alterações no índice de refração. A montagem básica utilizada nos experimentos consiste de um CCD linear e de um computador, onde as informações coletadas pelo CCD foram tratadas por meio de um programa de aquisição de dados desenvolvido na plataforma LabVIEWTM. O programa empregado permite o acompanhamento das variações do perfil refletido da base do prisma ponto a ponto, ou seja, é possível acompanhar toda a dinâmica de evolução do índice de refração da amostra analisada em tempo real. Para confirmação da efetividade da técnica, realizamos medidas da variação do índice de refração de amostras gasosas em função da umidade relativa e da pressão. O sistema demonstrou sensibilidade suficiente para acompanhar mudanças da ordem de 10-5em unidades do índice de refração. / In the present work we propose the use of a refractometric technique based on the determination of the critical angle for the development of a relative humidity sensor and, in the same application scope, a primary vacuum gauge. The proposed technique takes advantage of the phase difference acquired by the parallel and perpendicular components of a, linearly polarized, light beam undergoing internal reflection, to produce an easily detectable intensity minimum in the reflected profile corresponding to the position of the critical angle. We develop a study about the main theoretical aspects involved in the total internal reflection phenomenon, where we perform some simulations aiming to evaluate the variations of the critical angle angular position from changes on the refractive index. The basic set up used in the experiments consist of a HeNe tunable laser, a polarizer, a semi-cylindrical prism with known refractive index made of flint glass type, a analyzer, a linear CCD and a computer, where the information collected by de CCD were treated by means of a data acquisition program developed on the LabVIEWTM platform. The used program allows the point-by-point monitoring of the changes of the profile reflected from the prism base, in other words, one can monitor all the evolution dynamics of the refractive index of the analyzed sample in real time. To confirm the effectiveness of the technique, we perform measurements of changes of the refractive index of gaseous samples as function of the relative humidity and the pressure. The system has shown enough sensitivity to track changes of the order of 10-5 in units of the index of refraction.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Este trabalho teve como objetivos montar e instalar sistemas de irrigaÃÃo com diferentes nÃveis de automaÃÃo: automÃtico inteligente, automÃtico por temporizador e nÃo automÃtico. Foi conduzido um experimento na Ãrea experimental do LaboratÃrio de HidrÃulica e IrrigaÃÃo da Universidade Federal do CearÃ, em Fortaleza, CE, no perÃodo de outubro de 2004 a janeiro de 2005. Esses trÃs sistemas foram distribuÃdos em um delineamento estatÃstico em blocos casualizados. O delineamento constou de 6 blocos e trÃs tratamentos distribuÃdos em 18 parcelas experimentais medindo 4m de largura e 12m de comprimento, ocupando uma Ãrea total de 1600m2. A montagem foi dividida em duas fases, a primeira fase consistiu na montagem dos sistemas eletrÃnico e elÃtrico composto por sensores de umidade (blocos de resistÃncia), sensores de temperatura (termopares), datalogger, multiplexador, placa digital de E/S padrÃo ISA, placa condicionadora de relÃs, temporizador, contactores, relÃs, chave de partida, cabeamento, aterramento e a segunda dos sistemas hidrÃulico e de irrigaÃÃo composto de bombas, tubulaÃÃes, reservatÃrios, manÃmetros, hidrÃmetros, venturis, tomadas de pressÃo e conexÃes; todos os sistemas preconizados foram montados e instalado no campo. / This work had as objectives to set up and to install overhead irrigations with different automation levels: automatic intelligent, automatic for temporizador and no automatic. An experiment was driven in the experimental area of the Laboratory of Hydraulics and Irrigation of the Federal University of CearÃ, in Fortaleza, CE, in the period of October of 2004 to January of 2005. Those three systems were distributed in a statistical delineamento in blocks casualizados. The delineamento consisted of 6 blocks and three treatments distributed in 18 experimental portions measuring 4m of width and 12m of length, occupying a total area of 1600m2. The assembly was divided in two phases, the first phase consisted of the assembly of the electronic and electric systems composed for sensor of humidity (resistance blocks), sensor of temperature (termopares), datalogger, multiplexador, digital plate of E/S pattern ISA, conditioning plate of relÃs, temporizador, contactores, relÃs, departure key, cabeamento, aterramento and Monday of the waterworks and of irrigation composed of bombs, piping, reservoirs, manÃmetros, hydrometers, venturis, pressure sockets and connections; all of the extolled systems were mounted and installed in the field.

[pt] Os sistemas micro eletromecânicos são dispositivos na escala dos micras que combinam estruturas mecânicas com circuitos elétricos, e são usados como sensores ou atuadores. Dentro destes dispositivos, estão os de onda superficial acústica (SAW em inglês) que usam variações na velocidade ou percurso de propagação da onda para fazer a detecção da variável a medir. Uma aplicação importante em processos químicos, é no acondicionamento de ambientes, monitorando a umidade. Para isso um sensor SAW comprado, foi coberto em sua superfície com uma camada de um polímero absorvente de vapor de agua. No qual o aumento na massa do polímero na superfície diminui a velocidade da onda. Por tanto o PolyVinyl Álcool foi escolhido para absorver o vapor de agua e foi preparado com 5.6 wt por cento, para ser depositado por meio de spin coating. Então uma serie de experimentos foram feitos numa câmara climática variando tanto a umidade como a temperatura, com o fim de avaliar o comportamento do sensor medindo a sua variação da frequência. Estes resultados foram comparados com um modelo analítico e uma simulação por elementos finitos. O modelo analítico foi presentado por Sielman, o qual determina como muda a densidade e espessura no polímero com a umidade. Estes valores foram substituídos na equação de Wohltjen que dá a variação da frequência de um SAW devido a absorção de gases. Em quanto a simulação por elementos finitos foi feita em Comsol Multiphysics achando a frequência para a qual o SAW ressona, com o aumento da densidade na camada acima do SAW para as umidades inseridas. / [en] Micro electromechanical systems (MEMS) are devices that combine mechanical structures with electrical circuits at the micro scale, to function as sensors or actuators. One type of MEMS are the surface acoustic waves (SAW) devices, which uses the surface wave velocity or propagation path variations to measure the variable of interest. One important application in chemical processes is related to environment condition control, specifically humidity measurement. With that purpose, a commercial SAW was purchased and coated with a polymer layer in its surface. The PolyVynil Alcohol (PVA) was chosen to be the sensing layer in the SAW due to water vapor absorption properties, that increases the mass over the surface and decrease the wave velocity, leading to sense this humidity changes. 5.6wt per cent PVA solution was prepared and deposited through spin coating. Therefore, a series of tests were carried out in a climatic chamber, varying the humidity and temperature conditions, with the aim to analyze the sensor behavior by measuring its frequency shift. These results were compared with an analytical model and a finite element simulation. The analytical model presented by Sielman determines how the polymer density changes with humidity. These density values were inserted into the Wohltjen equation, which gives the frequency shift of the SAW due to gas absorption. Regarding the finite element simulation, it was carried out in the Comsol Multiphysics software, by solving the different resonating frequencies as a function of the increase in the polymer density due to the insets of humidity values.

MACIEL, Wlisses Matos. Montagem e instalação de um sistema de controle automático de irrigação. 2005. 85 f. Dissertação (Mestrado em engenharia agrícola)- Universidade Federal do Ceará, Fortaleza-CE, 2005. / Submitted by Elineudson Ribeiro (elineudsonr@gmail.com) on 2016-06-28T19:28:16Z No. of bitstreams: 1 2005_dis_wmmaciel.pdf: 1582032 bytes, checksum: 45d12f1338751fa3fbd6a49b302faf2c (MD5) / Approved for entry into archive by José Jairo Viana de Sousa (jairo@ufc.br) on 2016-06-30T22:48:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2005_dis_wmmaciel.pdf: 1582032 bytes, checksum: 45d12f1338751fa3fbd6a49b302faf2c (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-30T22:48:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2005_dis_wmmaciel.pdf: 1582032 bytes, checksum: 45d12f1338751fa3fbd6a49b302faf2c (MD5) Previous issue date: 2005 / This work had as objectives to set up and to install overhead irrigations with different automation levels: automatic intelligent, automatic for temporizador and no automatic. An experiment was driven in the experimental area of the Laboratory of Hydraulics and Irrigation of the Federal University of Ceará, in Fortaleza, CE, in the period of October of 2004 to January of 2005. Those three systems were distributed in a statistical delineamento in blocks casualizados. The delineamento consisted of 6 blocks and three treatments distributed in 18 experimental portions measuring 4m of width and 12m of length, occupying a total area of 1600m2. The assembly was divided in two phases, the first phase consisted of the assembly of the electronic and electric systems composed for sensor of humidity (resistance blocks), sensor of temperature (termopares), datalogger, multiplexador, digital plate of E/S pattern ISA, conditioning plate of relés, temporizador, contactores, relés, departure key, cabeamento, aterramento and Monday of the waterworks and of irrigation composed of bombs, piping, reservoirs, manômetros, hydrometers, venturis, pressure sockets and connections; all of the extolled systems were mounted and installed in the field. / Este trabalho teve como objetivos montar e instalar sistemas de irrigação com diferentes níveis de automação: automático inteligente, automático por temporizador e não automático. Foi conduzido um experimento na área experimental do Laboratório de Hidráulica e Irrigação da Universidade Federal do Ceará, em Fortaleza, CE, no período de outubro de 2004 a janeiro de 2005. Esses três sistemas foram distribuídos em um delineamento estatístico em blocos casualizados. O delineamento constou de 6 blocos e três tratamentos distribuídos em 18 parcelas experimentais medindo 4m de largura e 12m de comprimento, ocupando uma área total de 1600m2. A montagem foi dividida em duas fases, a primeira fase consistiu na montagem dos sistemas eletrônico e elétrico composto por sensores de umidade (blocos de resistência), sensores de temperatura (termopares), datalogger, multiplexador, placa digital de E/S padrão ISA, placa condicionadora de relés, temporizador, contactores, relés, chave de partida, cabeamento, aterramento e a segunda dos sistemas hidráulico e de irrigação composto de bombas, tubulações, reservatórios, manômetros, hidrômetros, venturis, tomadas de pressão e conexões; todos os sistemas preconizados foram montados e instalado no campo.

No presente trabalho propomos a utilização de uma técnica refratométrica baseada na determinação do ângulo crítico para o desenvolvimento de um sensor de umidade relativa e, no mesmo escopo de aplicação, um medidor de vácuo primário. A técnica proposta tira vantagem da diferença de fase adquirida pelas componentes paralela e perpendicular de um feixe luminoso, linearmente polarizado, passando por reflexão interna, para produzir um laser de HeNe sintonizável, um polarizador, um prisma semicilíndrico de índice de refração conhecido fabricado em vidro tipo flint, um analisador, um mínimo de intensidade, facilmente detectável no perfil refletido correspondendo à posição do ângulo crítico. Desenvolvemos um estudo acerca dos principais aspectos teóricos envolvidos no fenômeno da reflexão total interna, onde realizamos algumas simulações buscando avaliar as variações da posição angular do ângulo crítico a partir de alterações no índice de refração. A montagem básica utilizada nos experimentos consiste de um CCD linear e de um computador, onde as informações coletadas pelo CCD foram tratadas por meio de um programa de aquisição de dados desenvolvido na plataforma LabVIEWTM. O programa empregado permite o acompanhamento das variações do perfil refletido da base do prisma ponto a ponto, ou seja, é possível acompanhar toda a dinâmica de evolução do índice de refração da amostra analisada em tempo real. Para confirmação da efetividade da técnica, realizamos medidas da variação do índice de refração de amostras gasosas em função da umidade relativa e da pressão. O sistema demonstrou sensibilidade suficiente para acompanhar mudanças da ordem de 10-5em unidades do índice de refração. / In the present work we propose the use of a refractometric technique based on the determination of the critical angle for the development of a relative humidity sensor and, in the same application scope, a primary vacuum gauge. The proposed technique takes advantage of the phase difference acquired by the parallel and perpendicular components of a, linearly polarized, light beam undergoing internal reflection, to produce an easily detectable intensity minimum in the reflected profile corresponding to the position of the critical angle. We develop a study about the main theoretical aspects involved in the total internal reflection phenomenon, where we perform some simulations aiming to evaluate the variations of the critical angle angular position from changes on the refractive index. The basic set up used in the experiments consist of a HeNe tunable laser, a polarizer, a semi-cylindrical prism with known refractive index made of flint glass type, a analyzer, a linear CCD and a computer, where the information collected by de CCD were treated by means of a data acquisition program developed on the LabVIEWTM platform. The used program allows the point-by-point monitoring of the changes of the profile reflected from the prism base, in other words, one can monitor all the evolution dynamics of the refractive index of the analyzed sample in real time. To confirm the effectiveness of the technique, we perform measurements of changes of the refractive index of gaseous samples as function of the relative humidity and the pressure. The system has shown enough sensitivity to track changes of the order of 10-5 in units of the index of refraction.

Esta tese descreve o desenvolvimento e aplicação de sensores particulados (Parte A) e nanomecânicos (Parte B). Nanopartículas de poliestireno (PS) decoradas com Poli (etileno glicol), PEG, foram sintetizadas e caracterizadas antes e após adsorção do corante vermelho do Congo (VC). Colesterol oxidase (Chox), a principal enzima na oxidação do colesterol, foi imobilizada sobre PS/PEG e PS/PEG/VC para gerar sensores de colesterol. A bioconjugação entre VC e Chox permitiu respostas lineares para dosagem de colesterol HDL presente em amostras de sangue artificial. A lipase, uma hidrolase com larga aplicação científica e industrial, também foi imobilizada sobre PS/PEG e PS/PEG/VC. Os parâmetros cinéticos da hidrólise de p-nitrofenil butirato determinados para lipase livre e lipase imobilizada mostraram que sobre PS/PEG/VC a velocidade máxima de reação (Vmax) e número de renovação (kcat) aumentaram em comparação com os valores determinados para enzima livre. Lipase imobilizada sobre PS/PEG/VC pôde ser reutilizado por até sete vezes, perdendo um máximo de 10% ou 30% da atividade enzimática original a 40 °C ou 25 °C, respectivamente. Estes efeitos foram atribuídos à bioconjugação entre lipase e VC. Os comportamentos catalíticos da lipase e da Chox na ausência e na presença de grafeno (G) ou grafeno oxidado (GO) foram sistematicamente investigados. Na presença de G, ambas enzimas apresentaram valores de Vmax e de kcat superiores aos das enzimas livres. Já na presença de GO, Chox não apresenteou atividade e lipase apresentou Vmax e de kcat superiores aos da enzima livre. Estes resultados foram atribuídos à bioconjugação com as partículas de G e GO e grupos hidrofílicos presentes no plano basal de GO. Sensores nanomecânicos foram desenvolvidos a partir de microcantileveres (MC). Respostas nanomecânicas frente à variação de umidade relativa do meio foram detectadas utilizando filmes finos de Poli (hidroxietil metacrilato), PHEMA, com três diferentes massas molares médias depositados sobre MC de silício puros, um substrato hidrofílico, e sobre MC revestidos com PS, um substrato hidrofóbico. Os resultados demonstraram que as respostas nanomecânicas dependem não só do tamanho de cadeia de PHEMA, mas também da camada de água interfacial entre PHEMA e MC. Transdução nanomecânica foi usada para detectar e dosar a presença do biomarcador antígeno carcinoembrionário (CEA) presente em amostras de soro. CEA é um biomarcador de interesse clínico-diagnóstico para acompanhamento e prognóstico de câncer de cólon. O biomarcador é primeiro reconhecido pelo anticorpo (MAb 3C1) ancorado a uma nanopartícula de ouro, e posteriormente reconhecido pelo anticorpo (MAb 3C6) ancorado em um MC de silício, o qual serve como um ressonador mecânico de massa de nanopartículas de ouro capturadas. O biosensor desenvolvido é capaz de dosar CEA sérico em concentrações traços, correspondente a 1,0 10-16 g ml-1. / This thesis reports the development and application of particulate (Part A) and nanomechanics sensors (Part B). Poly (ethylene glycol), PEG, decorated polystyrene (PS) nanoparticles were synthesized and characterized before and after adsorption of the dye Congo red (CR). Cholesterol oxidase (Chox), the key enzyme in the oxidation of cholesterol, was immobilized onto PS/PEG and PS/PEG/CR particles for generating cholesterol sensors. The bioconjugation between CR and Chox allowed linear responses for HDL cholesterol content in artificial blood samples. Lipase, a hydrolase with large scientific and industrial applications, was also immobilized onto PS/PEG and PS/PEG/VC nanoparticles. The kinetic parameters of the hydrolysis of p-nitrophenyl butyrate were determined for free lipase and immobilized onto PS/PEG/CR particles. The results showed that maximum reaction velocity (Vmax) and catalytic efficiency (kcat) increased compared to the values determined for the free enzyme. Lipase immobilized onto PS/PEG/CR particles could be recycled seven times, losing maximum 10% or 30% of the original enzymatic activity at 40 °C or 25 °C, respectively. These effects were attributed to bioconjugation between lipase and CR. Catalytic behavior of lipase and Chox in the absence and in the presence of graphene (G) or graphene oxide (GO) was systematically investigated. In the presence of G, both enzymes showed Vmax and kcat values higher than free enzymes. On the other hand, ChOx was inactive and the interactions between GO and lipase showed Vmax and kcat values higher than those of the free enzyme. These results were attributed to bioconjugation of G and GO particles and hydrophilic groups present in the basal plane of GO. Nanomechanical sensors were developed from microcantilevers (MC). Nanomechanical answers against the relative humidity variation of the medium were detected using thin films of poly (hydroxyethyl methacrylate), PHEMA, with three different average molecular masses deposid onto bare silicon microcantilevers, a hydrophilic substrate, and onto polystyrene (PS) coated microcantilevers, which is a hydrophobic substrate. The results found in the present study demonstrate that the micromechanical responses observed are related not only to the polymer molecular weight, but also to the polymer-interface phenomena and environment-polymer interface. Nanomechanics transductions were used to dose and detect the presence of carcinoembryonic antigen in serum samples. CEA is a biomarker of clinical diagnostic interest for monitoring and prognose of colon cancer. Biomarker is first recognized by a surface-anchored antibody to a gold nanoparticle (MAB 3C1) and later recognized by a surface-anchored antibody to a silicon MC (MAB 3C6), that acts as a mechanical resonator for \'weighing\' the mass of the captured nanoparticles. The biosensor developed is able to dose serum CEA in trace concentrations, corresponding to 1.0 10-16 g ml-1.

Esta tese descreve o desenvolvimento e aplicação de sensores particulados (Parte A) e nanomecânicos (Parte B). Nanopartículas de poliestireno (PS) decoradas com Poli (etileno glicol), PEG, foram sintetizadas e caracterizadas antes e após adsorção do corante vermelho do Congo (VC). Colesterol oxidase (Chox), a principal enzima na oxidação do colesterol, foi imobilizada sobre PS/PEG e PS/PEG/VC para gerar sensores de colesterol. A bioconjugação entre VC e Chox permitiu respostas lineares para dosagem de colesterol HDL presente em amostras de sangue artificial. A lipase, uma hidrolase com larga aplicação científica e industrial, também foi imobilizada sobre PS/PEG e PS/PEG/VC. Os parâmetros cinéticos da hidrólise de p-nitrofenil butirato determinados para lipase livre e lipase imobilizada mostraram que sobre PS/PEG/VC a velocidade máxima de reação (Vmax) e número de renovação (kcat) aumentaram em comparação com os valores determinados para enzima livre. Lipase imobilizada sobre PS/PEG/VC pôde ser reutilizado por até sete vezes, perdendo um máximo de 10% ou 30% da atividade enzimática original a 40 °C ou 25 °C, respectivamente. Estes efeitos foram atribuídos à bioconjugação entre lipase e VC. Os comportamentos catalíticos da lipase e da Chox na ausência e na presença de grafeno (G) ou grafeno oxidado (GO) foram sistematicamente investigados. Na presença de G, ambas enzimas apresentaram valores de Vmax e de kcat superiores aos das enzimas livres. Já na presença de GO, Chox não apresenteou atividade e lipase apresentou Vmax e de kcat superiores aos da enzima livre. Estes resultados foram atribuídos à bioconjugação com as partículas de G e GO e grupos hidrofílicos presentes no plano basal de GO. Sensores nanomecânicos foram desenvolvidos a partir de microcantileveres (MC). Respostas nanomecânicas frente à variação de umidade relativa do meio foram detectadas utilizando filmes finos de Poli (hidroxietil metacrilato), PHEMA, com três diferentes massas molares médias depositados sobre MC de silício puros, um substrato hidrofílico, e sobre MC revestidos com PS, um substrato hidrofóbico. Os resultados demonstraram que as respostas nanomecânicas dependem não só do tamanho de cadeia de PHEMA, mas também da camada de água interfacial entre PHEMA e MC. Transdução nanomecânica foi usada para detectar e dosar a presença do biomarcador antígeno carcinoembrionário (CEA) presente em amostras de soro. CEA é um biomarcador de interesse clínico-diagnóstico para acompanhamento e prognóstico de câncer de cólon. O biomarcador é primeiro reconhecido pelo anticorpo (MAb 3C1) ancorado a uma nanopartícula de ouro, e posteriormente reconhecido pelo anticorpo (MAb 3C6) ancorado em um MC de silício, o qual serve como um ressonador mecânico de massa de nanopartículas de ouro capturadas. O biosensor desenvolvido é capaz de dosar CEA sérico em concentrações traços, correspondente a 1,0 10-16 g ml-1. / This thesis reports the development and application of particulate (Part A) and nanomechanics sensors (Part B). Poly (ethylene glycol), PEG, decorated polystyrene (PS) nanoparticles were synthesized and characterized before and after adsorption of the dye Congo red (CR). Cholesterol oxidase (Chox), the key enzyme in the oxidation of cholesterol, was immobilized onto PS/PEG and PS/PEG/CR particles for generating cholesterol sensors. The bioconjugation between CR and Chox allowed linear responses for HDL cholesterol content in artificial blood samples. Lipase, a hydrolase with large scientific and industrial applications, was also immobilized onto PS/PEG and PS/PEG/VC nanoparticles. The kinetic parameters of the hydrolysis of p-nitrophenyl butyrate were determined for free lipase and immobilized onto PS/PEG/CR particles. The results showed that maximum reaction velocity (Vmax) and catalytic efficiency (kcat) increased compared to the values determined for the free enzyme. Lipase immobilized onto PS/PEG/CR particles could be recycled seven times, losing maximum 10% or 30% of the original enzymatic activity at 40 °C or 25 °C, respectively. These effects were attributed to bioconjugation between lipase and CR. Catalytic behavior of lipase and Chox in the absence and in the presence of graphene (G) or graphene oxide (GO) was systematically investigated. In the presence of G, both enzymes showed Vmax and kcat values higher than free enzymes. On the other hand, ChOx was inactive and the interactions between GO and lipase showed Vmax and kcat values higher than those of the free enzyme. These results were attributed to bioconjugation of G and GO particles and hydrophilic groups present in the basal plane of GO. Nanomechanical sensors were developed from microcantilevers (MC). Nanomechanical answers against the relative humidity variation of the medium were detected using thin films of poly (hydroxyethyl methacrylate), PHEMA, with three different average molecular masses deposid onto bare silicon microcantilevers, a hydrophilic substrate, and onto polystyrene (PS) coated microcantilevers, which is a hydrophobic substrate. The results found in the present study demonstrate that the micromechanical responses observed are related not only to the polymer molecular weight, but also to the polymer-interface phenomena and environment-polymer interface. Nanomechanics transductions were used to dose and detect the presence of carcinoembryonic antigen in serum samples. CEA is a biomarker of clinical diagnostic interest for monitoring and prognose of colon cancer. Biomarker is first recognized by a surface-anchored antibody to a gold nanoparticle (MAB 3C1) and later recognized by a surface-anchored antibody to a silicon MC (MAB 3C6), that acts as a mechanical resonator for \'weighing\' the mass of the captured nanoparticles. The biosensor developed is able to dose serum CEA in trace concentrations, corresponding to 1.0 10-16 g ml-1.

Based on productivity maps and data analysis it is possible for the producer to check and act over the low yielding areas, maximizing the final productivity that way. This paper intents to show the importance of the usage of precision agriculture maps on farms in order to help farmers to determine low yielding areas and act over it, improving productivity. This paper and the generated maps referred during the text were made using John Deere equipment and AMS (Agricultural Management Solutions). The studied area is a 19ha (190.000m²) total area, located at Faxinal, Paraná state. Five maps were analyzed totaling a 3 years range period of samples that were used later for interpolation. The interpolations and adjustments done were made using Apex® and CR Campeiro® software. The output of this interpolation is a single map that shows some tendencies for some areas to present low, medium and high yield. Those regions represent 5,95%, 86,25% and 7,80% respectively. This map is a base for the final analysis that will provide information to develop and increase productivity in low yielding areas. / Com base nos mapas de produtividade e as análises realizadas dos locais proporciona ao produtor rural agir pontualmente nestas áreas de baixa produtividade para maximizar sua produção. Este trabalho demonstra a importância da agricultura de precisão em utilizar os mapas de produtividade nas propriedades rural para ajudar a determinar pontos de baixa produtividade nas áreas colhidas, desta forma possibilita ser realizada análise destes locais para determinar qual é o fator que está gerando esta baixa produtividade. Para o desenvolvimento deste trabalho e geração dos mapas de produtividade foi utilizado o sistema de Solução em Gerenciamento Agrícola (AMS) e equipamentos da John Deere. A área do estudo é de 19 ha (190.000 m²) localizados no município de Faxinal - PR obteve-se desta área, mapas de produtividade de um período de três anos totalizando cinco mapas, que foram utilizados para realizar a interpolação. Para a realização da interpolação e ajustes dos mapas utilizaram-se os programas Apex® e CR Campeiro®, o resultado final desta interpolação foi a geração do mapa mostrando as zonas de manejo da área de estudo onde, no decorrer deste período, a produtividade manteve uma tendência nas regiões de baixa, média e alta produtividade do talhão, estas regiões representaram 5,95%, 86,25% e 7,80% respectivamente. Com base no mapa com as áreas de zona de manejo possibilitará a análise das regiões menos produtivas do talhão para maximizar a produção.