Made available in DSpace on 2014-06-11T19:35:41Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2007-01Bitstream added on 2014-06-13T18:48:27Z : No. of bitstreams: 1 correa_va_dr_guara.pdf: 949805 bytes, checksum: 5d0ebae9cf9395efc83588da395f5ab9 (MD5) / Universidade Estadual Paulista (UNESP) / Com a evolução dos sistemas de computação simbólica ampliou-se a capacidade de modelagem e análise de problemas provenientes de equações diferenciais. Propõe-se a resolução da equação da condução de calor em regimes permanente e transiente para uma geometria cilíndrica com condições de contorno convectivas de forma analítica e numérica utilizando o software de computação simbólica Maple. Para este propósito serão empregados para a resolução analítica, o método de separação de variáveis e para a resolução numérica, o método das diferenças finitas com o esquema Crank- Nicolson e explícito. Os resultados obtidos das resoluções analíticas e numéricas, para algumas situações avaliadas são comparadas. As vantagens computacionais da utilização do software Maple são apresentadas. / The evolution of symbolic computation systems enlarges the capacity of modeling and analysis of problems by differential equations. The aim is the resolution of the conduction heat equation in unsteady and steady state for the cylindrical geometry with convective boundary conditions with analytical and numerical solutions using the Maple software. To this results will be used the separated variables method and finite differences to numerical solutions with Crank-Nicolson and explicit schemes. The results obtained for numerical and analytical solutions for some situations it will available and compared. The computational advantages of the Maple software are showed too.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:55:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2302.pdf: 2008314 bytes, checksum: f3ade80a56415270dc78bfbd99be5be0 (MD5) Previous issue date: 2009-03-09 / Financiadora de Estudos e Projetos / The objective of this Doctoral Thesis was to analyse the fluidynamics and the heat and mass transfer of paste drying in a spouted bed under transient operation and to obtain detailed experimental data on the disturbed response of the system due to the presence of the liquid phase. This work also comprises the application of a CST model to predict temperature and moisture profiles in both the gas and solid phases. The paste-like matter employed in the experiments was distilled water, wastewater sludge, skim milk, homogenized whole egg and calcium carbonate. For each one of these pastes, experiments were done in two different spouted bed configurations (full and half column bed) operating with different feed rates, under inlet spout air flow rate at 15 and 30 % above the minimum spouting velocity and temperatures of 80 and 100 °C. In the full column spouted bed, measurements of inlet air flow rate variations, pressure drop, inlet air temperature, particle bed temperature at three axial positions in the annulus, outlet air temperature, dry and wet bulb temperatures at the cyclone exhaust and moisture content of powder and paste coat of inert particles were done. For the half column spouted bed, measurements of inlet air flow rate variations, pressure drop, inlet and outlet air temperature, dry and wet bulb temperatures at the cyclone exhaust, particles velocities in the annulus, spout and fountain, spout channel shape and dimensions and fountain high were done. The results obtained showed that the transient operation analysis was adequate and encouraging as a means to obtain further information on the drying process in spouted bed. Among the main results of this work is the important finding that the time required for the spouted bed to reach steady state may largely vary depending on the feed flow rate and spouting characteristics. The fluidynamics analysis showed that spouting characteristics may significantly change, indicating system instability, depending on the type of paste and the concentration and flow rate of the feed. As far as the CST model is concerned, it was seen that experimental data and predicted values were in good agreement, although the drying kinetic equation was highly dependent on paste concentration and density. / O objetivo desta tese de doutorado foi realizar uma análise do comportamento fluidodinâmico, térmico e de massa da secagem de pastas em leito de jorro em regime transiente, visando obeter dados experimentais detalhados do sistema, em resposta à perturbação causada pele presença do meio líquido. Também foi avaliada neste trabalho a aplicação de um modelo CST para a estimativa dos perfis de temperatura e umidade das fases gás e sólida. As pastas utilizadas neste estudo foram água destilada, lodo de esgoto, leite desnatado, ovo de galinha integral homogeneizado e carbonato de cálcio. Para estas pastas foram conduzidos experimentos de secagem em duas configurações de leito de jorro (uma coluna cheia e uma meia coluna) operando com diferentes vazões de alimentação e sob condições de velocidade do ar na entrada de 15 e 30 % acima da velocidade de mínimo jorro e em dois níveis de temperatura, 80 e 100 °C. No leito de jorro de coluna cheia foram determinadas as variações na velocidade do ar de entrada, queda de pressão do leito, temperatura do ar de entrada, temperatura do leito de partículas em três posições axiais da região anular, temperatura do ar de saída, temperaturas de bulbo seco e bulbo úmido na saída do ciclone, umidade do pó produzido e umidade do recobrimento formado nas partículas inertes. Já no leito de jorro em meia coluna foram determinadas as variações na velocidade do ar de entrada, queda de pressão do leito, temperatura do ar de entrada, temperatura do ar de saída, temperaturas de bulbo seco e bulbo úmido na saída do ciclone, velocidade das partículas nas regiões anular, jorro e fonte, forma e dimensão do canal de jorro e altura da fonte. As informações obtidas no desenvolvimento deste trabalho mostraram que a análise do regime transiente é uma técnica adequada e promissora na obtenção de novas informações para o entendimento da secagem de pastas em leito de jorro. Dentre os principais resultados obtidos destaca-se que o tempo necessário para o leito de jorro alcançar o regime permanente pode variar expressivamente dependendo da vazão de alimentação de pasta e da condição de jorro aplicada. Na análise fluidodinâmica foi constatado que dependendo do tipo de pasta, concentração e vazão de alimentação o regime de jorro pode sofrer modificações significativas, indicando a instabilidade do sistema. Na avaliação do modelo CST, verificou-se que esse apresentou resultados satisfatórios quando comparados aos dados experimentais obtidos. Contudo, a expressão proposta para descrever a taxa de secagem mostrou-se ser fortemente dependente da concentração e densidade da pasta aplicada.

Submitted by MARCOS JORGE ASSUMPÇÃO SCHIMIDT null (mschimidt@sabesp.com.br) on 2016-06-27T21:35:16Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO CD.pdf: 10677692 bytes, checksum: 787b589f9accd5975edca6f4b2bb6868 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-06-29T14:13:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1 schimidt_mja_me_bot.pdf: 10677692 bytes, checksum: 787b589f9accd5975edca6f4b2bb6868 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-06-29T14:13:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 schimidt_mja_me_bot.pdf: 10677692 bytes, checksum: 787b589f9accd5975edca6f4b2bb6868 (MD5) Previous issue date: 2016-05-02 / O abastecimento público é um dos grandes desafios das autoridades em prover a sociedade com água de qualidade e em quantidade. O aumento da demanda por este recurso natural exige projetos de captação e transporte cada vez maiores e mais complexos. Um projeto hidráulico deve ser concebido para operar sob condições normais de escoamento e também sob condições extremas, causadas por agentes externos que possam gerar pressões muito maiores ou muito menores às condições ideais de funcionamento. Este trabalho teve por objetivos definir o desenho de bombeamento público para o abastecimento da cidade de Torrinha, município do Estado de São Paulo; determinar qual alternativa de combinação de tubulações é a melhor solução hidráulica e econômica; e verificar a necessidade e definir a proteção contra transiente hidráulico. Utilizou-se o programa Allievi para realizar as cinco simulações propostas: Simulação 1 (S1): regime permanente; Simulação 2 (S2): linha com tubos de ferro fundido sem proteção; Simulação 3 (S3): linha com tubos de PVC-O sem proteção; Simulação 4 (S4): linha com tubos de PVC-O com proteção; Simulação 5 (S5): linha com tubos de ferro fundido e de PVC-12 DeFoFo com proteção. A partir dos resultados concluiu-se que na simulação 5 obteve-se a melhor opção econômica e hidráulica, consistindo em construir a linha com os primeiros 3391,79 metros de tubos de ferro fundido, ponta bolsa, K7 e 3297,33 metros restantes com tubos de PVC 12 DeFoFo; e a utilização do dispositivo RHO com bexiga de 1,5 m³ de capacidade para proteção contra transiente hidráulico. As simulações S2 e S3 evidenciaram um ganho de rendimento do grupo motobomba e a opção S1 é a que mostrou a melhor combinação vazão-altura. / Provide good quality water besides following the public demand is one of the biggest challenges faced for the authorities these days, the increasing demand for this natural resource requires larger and more complexes abduction systems and distribution networks. Moreover, hydraulics projects should be projected to work at normal flow conditions but also at extreme conditions caused by external agents whom can produce much bigger or much lower pressures comparing with a ideal operation condition. The current research aim to define a pumping project for the public supply of the city of Torrinhas in estate of São Paulo, establishing the most efficient combination of pipelines to attend the economic and hydraulics necessities, besides define the necessity and the protection against the hydraulics transient. The research was conducted using the Allievi software to simulate five proposed settings: Simulation 1 (S1): Steady state; Simulation 2 (S2): Pipeline with cast iron pipes without protection; Simulation 3 (S3): Pipeline with PVC-O pipes without protection; Simulation 4 (S4): pipeline with PVC-O pipes with protection; Simulation 5 (S5): pipeline with cast iron and PVC-12 DeFoFo pipes with protection. Therefore, with the present results was possible to conclude that the best economic and hydraulic option is to use cast iron hub pipes K7 in the first 3391.79 meters, and use PVC 12 DeFoFo pipes in the others 3297.33 meters, and also the utilization of the Balloon Hydro pneumatic Accumulator device with 1,5m³ of capability to guard the system against the hydraulic transient. The settings S2 and S3 showed gains in the pump group yield while the setting S1 had the best relation between flow rate and elevation.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:55:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DiegoRC_DISSERT.pdf: 1983615 bytes, checksum: 7f5b15ea84a6c8bb36201c679b18226f (MD5) Previous issue date: 2011-07-11 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / The occurrence of transients in electrocardiogram (ECG) signals indicates an electrical phenomenon outside the heart. Thus, the identification of transients has been the most-used methodology in medical analysis since the invention of the electrocardiograph (device responsible for benchmarking of electrocardiogram signals). There are few papers related to this subject, which compels the creation of an architecture to do the pre-processing of this signal in order to identify transients. This paper proposes a method based on the signal energy of the Hilbert transform of electrocardiogram, being an alternative to methods based on morphology of the signal. This information will determine the creation of frames of the MP-HA protocol responsible for transmitting the ECG signals through an IEEE 802.3 network to a computing device. That, in turn, may perform a process to automatically sort the signal, or to present it to a doctor so that he can do the sorting manually / A ocorr?ncia de transientes em sinais de eletrocardiograma (ECG) ? um indicativo de um fen?meno el?trico externo ao cora??o, sendo a identifica??o de transientes a metodologia mais utilizada na an?lise m?dica desde que o eletrocardi?grafo (dispositivo respons?vel pelo aferimento dos sinais de eletrocardiograma) foi inventado. Existem poucos trabalhos relacionados a esse assunto, o que motiva a cria??o de uma arquitetura para fazer o pr?-processamento desse sinal em busca da identifica??o de transientes. O presente trabalho prop?e um m?todo baseado na energia do sinal da transformada Hilbert de eletrocardiograma, sendo uma alternativa aos m?todos baseados em morfologia do sinal. Essa informa??o determinar? a forma??o de Quadros do protocolo PM-AH respons?vel por transmitir os sinais de ECG atrav?s de uma rede de computadores do tipo IEEE 802.3 at? um dispositivo computacional. Que por sua vez poder? realizar um processamento para fazer a classifica??o autom?tica do sinal ou apresent?-lo para um m?dico realizar essa classifica??o de forma manual

Aplicações em ambientes expostos a elevados níveis de radiação ionizante impõem uma série de desafios ao desenvolvimento de projetos de circuitos integrados na tecnologia Complementary Metal–Oxide–Semiconductor (CMOS), uma vez que circuitos CMOS estão sujeitos às falhas transientes oriundas de radiação externa. Num circuito do tipo CMOS, as áreas sensíveis aos efeitos da incidência de partículas ionizantes são as regiões dreno-substrato reversamente polarizadas, existentes nos transistores em regime de corte (VARGAS; NICOLAIDIS, 1994). Com o avanço tecnológico e consequente diminuição das dimensões dos dispositivos semicondutores, estes efeitos degradantes tornam-se uma preocupação constante devido às menores características físicas dos transistores (WANG et al., 2007). Os circuitos integrados apresentam, durante a sua vida útil, um processo de degradação das suas características iniciais. Assim, a esse processo de degradação também chamamos de envelhecimento (aging). É um processo lento e cumulativo provocado por todos os mecanismos que acabam por alterar os parâmetros físicos e eléctricos dos circuitos, diminuindo o seu tempo de vida útil (FU; LI; FORTES, 2008). Dentre os efeitos de variabilidade temporal, os que mais têm causado interesse da comunidade científica são o Randon Telegraph Noise (RTN) com sua origem na atividade de traps (armadilhas) de interface e Single Event Transients (SET) com sua origem na radiação ionizante ao qual o circuito é exposto. Em relação aos efeitos de degradação destaca-se o efeito Bias Temperature Instability (BTI) (VALDUGA, 2012), que da mesma forma que o RTS, tem sua origem vinculada aos efeitos das traps.Modelos padrão para simulação elétrica de circuitos não levam em consideração os efeitos causados por armadilhas de cargas tais como Bias Temperature Instability (BTI) e Random Telegraph Noise (RTN). Tais variabilidades em nível de dispositivo podem causar perda de confiabilidade, como por exemplo, o surgimento de Propagation-Induced Pulse Broadening (PIPB). Conforme o escalonamento (scaling) tecnológico, a velocidade das portas lógicas aumenta e os SETs podem ser propagados através de circuito combinacional e, inclusive, sofrer alargamento, caso a largura do pulso transiente supere um valor mínimo crítico que depende da tecnologia (DODD et al., 2004), caracterizando assim um PIPB. Com base nisso, técnicas de injeção de falhas usadas em circuitos complexos não se mostram eficientemente previsíveis, levando a uma subestimativa da sensibilidade de circuitos à propagação de SETs. Com a utilização de um simulador elétrico que agrega a análise de BTI, temos melhores estimativas dos efeitos de PIPB na degradação de um circuito, que pode provocar violações de temporização em sistemas síncronos. Dessa forma, pode-se então trabalhar em uma projeção do circuito de forma a torná-lo mais robusto em relação aos efeitos de envelhecimento e na proteção às falhas transientes. Com base no que foi anteriormente apresentado, este trabalho analisa o comportamento de circuitos através de simulações elétricas de radiação ionizante, permitindo avaliações da suscetibilidade e confiabilidade de circuitos integrados aos efeitos de falhas transientes. Para a realização destes experimentos, foram realizadas simulações elétricas considerando-se os efeitos de envelhecimento. Para uma cadeia lógica de 2000 inversores sequencialmente dispostos na tecnologia 32nm pode-se prever que o pulso transiente está sujeito a um alargamento de sete vezes sua largura inicial no momento da incidência, para transistores em suas dimensões mínimas. A partir da proposta apresentada, pode-se determinar a possibilidade de alargamento ou atenuação de um SET ao longo do circuito de maneira eficiente para que as devidas precauções possam ser tomadas. / Applications in environments exposed to high levels of ionizing radiation impose a number of challenges for the development of integrated circuit designs in CMOS technology. CMOS circuits are vulnerable to transient faults from external radiation. In a CMOS circuit, areas sensitive to the effects of ionizing particle incidence are as reverse polarized drain-substrate regions in the transistors at cut-off (VARGAS; NICOLAIDIS, 1994). The technological advance and consequent downscaling of semiconductor devices, these degrading factors become a constant concern due to the higher vulnerability to transient faults (WANG et al., 2007). The integrated circuits have during their useful life a process of degradation of their initial characteristics. Thus, this process of degradation is also called aging. It is a slow and cumulative process caused by all the mechanisms that end up changing the physical and electrical parameters of the circuits, decreasing their useful timing life (FU; LI; FORTES, 2008). Among the temporal variability effects, the Randon Telegraph Noise (RTN) with its origin in the activity of traps (interface traps) and Single Event Transients (SET) with their origin in the ionizing radiation circuit is exposed. In terms of the effects of degradation, the Bias Temperature Instability (BTI) effect (VALDUGA, 2012) stands out, which, like the RTS, has its origin linked to the effects of the traps. Standard electrical simulation models do not take into account the effects caused by charged traps such as Bias temperature instability (BTI) and random telegraph noise (RTN). Such device-level variability can cause reduced reliability, for example, the Propagation-Induced Pulse Broadening (PIPB). According to the technological scaling, the speed of the logic gates increases and the SETs can be propagated through a combinational circuit and even may suffer broadening if the transient pulse width exceeds a critical minimum value that depends on the technology (DODD et al., 2004 ), characterizing a PIPB. Based on this, fault injection techniques in complex circuits are not efficiently in predicting, leading to an underestimation of circuit sensitivity to propagation of Single Event Transients (SETs). Using an electrical simulator that aggregates a BTI analysis, we have better estimates of PIPB effects on circuit degradation, which may lead to timing violations in synchronous systems. Then we can put effort in circuit design in order to make it more robust regarding to aging effects and transient faults protection. Based on what has been previously presented, this thesis analyzes the behavior of circuits through electrical simulations of ionizing radiation, allowing susceptibility and reliability evaluations of integrated circuits to the effects of transient faults using electrical simulations. For the accomplishment of these experiments, electrical simulations were performance considering the effects of aging. For a logic chain of 2000 inverters sequentially arranged in the 32nm technology it can be predicted that the transient pulse is subjected to a broadening of seven times its initial width at the time of incidence for transistors with minimum dimensions. From the analysis presented, we can evaluate the possibility of broadening or shrinking of SETs thought the circuit in an efficient way to improve radiation-hardening techniques.

A modification in an existing water uptake and solute transport numerical model was implemented in order to allow the model to simulate solute uptake by the roots. The convection-dispersion equation (CDE) was solved numerically, using a complete implicit scheme, considering a transient state for water and solute fluxes and a soil solute concentration dependent boundary for the uptake at the root surface, based on the Michaelis- Menten (MM) equation. Additionally, a linear approximation was developed for the MM equation such that the CDE has a linear and a non-linear solution. A radial geometry was assumed, considering a single root with its surface acting as the uptake boundary and the outer boundary being the half distance between neighboring roots, a function of root density. The proposed solute transport model includes active and passive solute uptake and predicts solute concentration as a function of time and distance from the root surface. It also estimates the relative transpiration of the plant, on its turn directly affecting water and solute uptake and related to water and osmotic stress status of the plant. Performed simulations show that the linear and non-linear solutions result in significantly different solute uptake predictions when the soil solute concentration is below a limiting value (Clim). This reduction in uptake at low concentrations may result in a further reduction in the relative transpiration. The contributions of active and passive uptake vary with parameters related to the ion species, the plant, the atmosphere and the soil hydraulic properties. The model showed a good agreement with an analytical model that uses a linear concentration dependent equation as boundary condition for uptake at the root surface. The advantage of the numerical model is it allows simulation of transient solute and water uptake and, therefore, can be used in a wider range of situations. Simulation with different scenarios and comparison with experimental results are needed to verify model performance and possibly suggest improvements. / Uma modificação em um modelo existente de extração de água e transporte de solutos foi realizada com o objetivo de incluir nele a possibilidade de simular a extração de soluto pelas raízes. Uma solução numérica para a equação de convecção-dispersão (ECD), que utiliza um esquema de resolução completamente implícito, foi elaborada e considera o fluxo transiente de água e solutos com uma condição de contorno à superfície da raiz de extração de soluto dependente de sua concentração no solo, baseada na equação de Michaelis- Menten (MM). Uma aproximação linear para a equação de MM foi implementada de tal forma que a ECD tem uma solução linear e outra não-linear. O modelo considera uma raiz singular com geometria radial sendo sua superfície a condição de contorno (limite) de extração e sendo o limite extremo a meia-distância entre raízes vizinhas, função da densidade radicular. O modelo de transporte de soluto proposto inclui extração de soluto ativa e passiva e prediz a concentração de soluto como uma função do tempo e da distância à superfície da raiz, além de estimar a transpiração relativa da planta, que por sua vez afeta a extração de água e solutos e é relacionado com a condição de estresse da planta. Simulações mostram que as soluções linear e não-linear resultam em predições de extração de solutos significativamente diferentes quando a concentração de solutos no solo está abaixo de um valor limitante (Clim). A redução da extração em baixas concentrações pode resultar em uma redução adicional na transpiração relativa. As contribuições ativa e passiva da extração de solutos variam com parâmetros relacionados à espécie de íon, à planta, à atmosfera e às propriedades hidráulicas do solo. O modelo apresentou uma boa concordância com um modelo analítico que aplica uma condição de contorno linear, à superfície da raiz, de extração de solutos dependente da concentração no solo. A vantagem do modelo numérico sobre o analítico é que ele permite simular fluxos transientes de água e solutos, sendo, portanto, possível simular uma maior gama de situações. Se faz necessário simulações com diferentes cenários e comparações com dados experimentais para se verificar a performance do modelo e, possivelmente, sugerir melhorias.

Novas rotas para obtenção de silício grau solar a partir de silício grau metalúrgico estão em desenvolvimento e a solidificação direcional é uma etapa presente em todos os processos propostos. O refino de silício por solidificação direcional baseia-se no fenômeno de macrossegregação das impurezas. Experimentos de solidificação direcional transiente foram realizados em condições estáticas utilizando um equipamento projetado no âmbito desse trabalho. A partir de um experimento de referência, foram avaliadas as influências da alteração do material da base do cadinho, altura do lingote e condição de resfriamento do forno. Para estudo das condições de solidificação e dos mecanismos envolvidos no fenômeno de macrossegregação de solutos foi proposto e implementado um modelo matemático. Esse modelo considera as equações gerais de transporte no caso unidirecional e o transporte de espécies químicas por difusão macroscópica e convecção. A convecção foi tratada a luz da teoria da camada estagnada a frente da interface sólido-líquido. Variáveis como velocidade da interface sólido-líquido, gradiente de temperatura, perfis de concentração de soluto e de fração de sólido foram obtidos com o modelo matemático utilizando as temperaturas medidas no silício durante os experimentos de solidificação como condições de contorno do modelo. Os resultados experimentais mostraram que sob algumas condições foram obtidos lingotes com macroestrutura típica de solidificação unidirecional e, além disso, as microestruturas mostraram evidências de macrossegregação de solutos. Os resultados do modelo matemático mostraram que a solidificação ocorreu em diferentes condições de velocidade da interface sólido-líquido e gradiente de temperatura nos experimentos. Os resultados obtidos com a utilização do modelo matemático mostraram que a convecção teve papel fundamental no fenômeno de macrossegregação de solutos. / New process routes are under development to obtain solar grade silicon from metallurgical grade one, and the directional solidification is an essential step in all proposed process routes. The silicon refining by directional solidification is based on the impurities macrosegregation phenomena. Transient solidification experiments were conducted under a static condition in a furnace projected for this work. From a reference experiment it was analyzed the effects of the changing the material of the crucible base, the ingot height and the cooling condition of the furnace. A mathematical model was proposed and implemented in order to study the solidification conditions and the main mechanisms regarding the macrosegregation phenomena. The mathematical model considers the conservation equations in one direction and the transport of chemical species occurs by diffusion and convection. The convection was treated using the diffusion layer theory. The velocity of solid-liquid interface, temperature gradient and profiles of solute concentration and solid fraction were obtained using the temperatures on silicon during the solidification experiments as boundaries conditions of the model. The experimental results showed that under some conditions it was obtained ingots with typical unidirectional macrostructure and, besides, showed in the microstructure evidences of macrosegregation. The mathematical model results showed that the solidification took place under different conditions of solid-liquid interface velocities and temperature gradient in the experiments. The results from the mathematical model showed that convection plays an essential role in the macrosegregation phenomena.

Inserido no contexto de fontes de energia renováveis, este trabalho consiste na síntese e caracterização de filmes de bastões de ZnO modificados com quantum dots de CdTe a fim de serem aplicados em células fotoeletroquímicas. Bastões de ZnO são materiais interessantes, porque este tipo de estrutura facilita o transporte de portadores de carga, minimizando a perda destes nos contornos de grão, sua recombinação e aniquilação. A modificação do filme de ZnO com nanocristais de CdTe deve aumentar a eficiência da fotoconversão, facilitando a separação de carga e transferência de elétrons, e isso aumenta a estabilidade dos nanocristais, impedindo a corrosão anódica e a decomposição destes. O filme de ZnO foi eletrodepositado potenciostaticamente sobre a superfície de ITO. As análises de MEV e EDX indicaram que filme de ZnO obtido é homogêneo e consiste de bastões com razão atômica de Zn e O de acordo com a estequiometria 1:1. O resultado de DRX apresentou três planos característicos do ZnO na forma cristalina wurtzita. O plano (002) foi o predominante, indicando a orientação dos bastões no eixo c vertical ao substrato. O filme de ZnO tem espessura de 550 nm, bandgap 3,27 eV, potencial de banda plana de 0,4 V e densidade de portadores de carga de 8,9 x 1019 cm-3. O procedimento sintético dos pontos quânticos de CdTe ocorreu a partir da dissolução de óxido de cádmio em ácido tetradecilfosfônico e octadeceno (ODE) a 300 °C. Subsequentemente, a solução precursora de cádmio foi resfriada a 260 °C e então a solução precursora de telúrio, preparada pela dissolução de telúrio e tributilfosfina em ODE, foi injetada. Os nanocristais obtidos foram dispersos em hexano, precitados com etanol e finalmente os quantum dots foram armazenados em tolueno. A partir das análises de UV-Vis e TEM foi possível estimar o tamanho dos pontos quânticos de CdTe com aproximadamente 4 nm. O DRX dos nanocristais de CdTe apresentou os planos característicos principais da estrutura da blenda de zinco. O eletrodo de ZnO modificado com os quantum dots de CdTe (ZnO/CdTe) foi obtido após 24 h de imersão em uma solução de acetonitrila contendo ácido mercaptopropiônico e ácido propiônico. Subsequentemente, o filme de ZnO modificado com o ligante foi imerso por 48 h na dispersão de pontos quânticos de CdTe. O espectro de FTIR revelou a ausência do estiramento simétrico de C=O em 1700 cm-1. Por outro lado o espectro revelou a presença dos modos assimétrico e simétrico vas(CO2-) e vs(CO2-) que foram observados em 1631 e 1417 cm-1, respectivamente. A transformação de Kulbeka-Munk do espectro de reflectância do eletrodo ZnO/CdTe apresentou a banda relativa ao CdTe no mesmo comprimento de onda observado quando este encontrava-se na dispersão. O eletrodo ZnO/CdTe mostrou um valor de fotocorrente de 138 µA, um valor 10 vezes maior que o obtido para o ZnO. Nos experimentos de IPCE (eficiência de conversão do fóton incidente à corrente) um aumento de aproximadamente cinco vezes também foi observado para o eletrodo de ZnO/CdTe. A dinâmica dos portadores de carga foi investigada por TAS (Espectroscopia de Absorção Transiente) nas escalas de tempo fs e µs para os eletrodos de ZnO e de ZnO/CdTe. A análise TAS indicou um tempo de vida menor para o filme ZnO/CdTe em comparação com filme ZnO. A medidas com o eletrodo de Clark demonstraram uma produção de oxigênio pelo eletrodo de ZnO/CdTe. Assim, o filme de ZnO/CdTe proposto apresenta-se como um material promissor para aplicações fotoeletroquímicas. / Placed in the context of renewable energy sources, this work consists of the synthesis and characterization of ZnO films modified CdTe quantum dots to be applied in photoelectrochemical cells. ZnO rods are interesting materials because this kind of structure facilitates the charge carriers transport, minimizing the loss of these at grain boundaries and their recombination and annihilation. The ZnO film modification with CdTe nanocrystals should increase the photoconversion efficiency by facilitating charge separation and electron transfer, and it increases the nanocrystals stability, preventing it from anodic corrosion and decomposition. The ZnO film was electrodeposited potenciostatically on ITO surface. SEM and EDX analysis indicated that the ZnO film obtained is homogeneous and it consists of rods with atomic ratio of Zn and O according to 1:1 stoichiometry. XRD result showed three characteristic planes of ZnO in wurtzite crystalline form. The (002) plane is the predominant, indicating the rods orientation in the c-axis vertical to the substrate. The ZnO film also has a thickness of 550 nm, bandgap of 3.27 eV, flat band potential of 0.4 V and density of charge carriers 8,9 x 1019 cm-3. The synthetic procedure of CdTe quantum dots occurred from the dissolution cadmium oxide in tetradecylphosphonic acid and octadecene (ODE) to 300 °C. Subsequently, cadmium precursor solution of was cooled to 260 °C and then the tellurium precursor solution, prepared by dissolving tellurium in tributylphosphine and in ODE was injected. The obtained nanocrystals were dispersed in hexane, precipitated with ethanol and finally the quantum dots were stored in toluene. From UV-Vis and TEM analysis was possible to estimate the quantum dots size of CdTe as 4 nm. The XRD of CdTe nanocrystals presented the main characteristic planes of zinc blend structure. ZnO electrode modified with CdTe quantum dots (ZnO/CdTe) was obtained by 24 h immersion in a solution of acetonitrile containing mecaptopropionic acid and propionic acid. Subsequently, the ZnO film modified with the linker was immersed for 48 h in CdTe quantum dots dispersion. FTIR spectrum reveals the absence of a symmetrical C=O stretching mode at approximately 1700 cm-1. Instead, the spectrum shows the presence of the asymmetric and symmetric vas(CO2-) and vs(CO2-) modes were observed at 1631 and 1417 cm-1, respectively. Kulbeka-Munk transformation of the reflectance spectrum of the ZnO/CdTe electrode presented the band related to CdTe in the same wavelength observed when this was in the dispersion. The ZnO/CdTe electrode showed a photocurrent value of 138 µA, a value 10 times greater than that obtained for ZnO. At IPCE experiments (incident photon-to-current efficiency) an increase of approximately five times was also noticed to the electrode of ZnO/CdTe. Dynamics of charge carriers was investigated by fs and µs TAS (Transient Absorption Spectroscopy) for ZnO and ZnO/CdTe electrodes. TAS analyses indicate a short life time to ZnO/CdTe electrode compared to ZnO film. Clark electrode measurements showed oxygen production by ZnO/CdTe electrode. Thus, ZnO/CdTe proposed electrode is presented as promising material for photoelectrochemical applications.

Este trabalho representa a continuidade de estudos envolvendo a problemática dos escoamentos com superfície livre, contemplando a análise do fenômeno transiente em canais, a partir do modelo matemático unidimensional de Saint-Venant. Para tanto, é desenvolvido um modelo computacional em linguagem FORTRAN, capaz de avaliar o comportamento do escoamento não permanente. As equações hidrodinâmicas completas são discretizadas por um esquema completamente implícito de diferenças finitas e aplicadas no modelo computacional para a avaliação de dois casos. O modelo é previamente testado para um caso simples, cujos resultados são analisados viabilizando o modelo. No primeiro caso, o modelo é aplicado ao canal de alimentação da Usina Hidrelétrica Monjolinho em São Carlos-SP, para avaliar a necessidade de vertedouro quando se dá o fechamento brusco da turbina, e a ocorrência da entrada de ar na mesma quando da sua abertura repentina. No segundo caso, procurou-se avaliar o desenvolvimento do escoamento no Canal do Trabalhador, responsável pelo abastecimento da cidade de Fortaleza-CE. Com manobras de enchimento e esvaziamento do sistema, é possível determinar o tempo de antecedência de liga-desliga do sistema de recalque a partir das alturas dágua e velocidades de ocorrência, permitindo também a automação para as operações de controle. Em ambos os casos o modelo reproduziu resultados que ilustram com coerência os conceitos pré-estabelecidos, constituindo numa ferramenta útil para análise do fenômeno transiente nos escoamentos em condutos livres. / This work presents a computational model developed in FORTRAN language for the study of unsteady open-channel flows with the use of Saint-Venant one-dimensional equation. The discretization of hydrodynamic equations are presented in a completely implicit method of finite differences and applied in the model for the investigation of two cases, besides the one used previously to test the model. In the first case, the model is applied for a channel that supplies the Monjolinho hydroelectric plant in Sao Carlos SP, aiming to evaluate the need of a spillway when the turbine is closed and the flow abruptly stopped, as well as the occurrence of air entering the turbine when it is opened instantaneously. In the second case, the model simulates the development of the flow in the Trabalhador channel, responsible for the water supply in the city of Fortaleza - CE, in order to make possible the automation of operational control, based on data of flow velocity and water level. In both cases the model is presented as a useful tool for the analysis of unsteady open-channel flows, showing results and coherency with theory.

A dilatação térmica é um problema com o qual os engenheiros de tubulação frequentemente precisam lidar, já que parte do papel destes prossionais é controlar as dilatações lineares totais e minimizar tensões e forças associadas a este fenômeno físico. O projeto de sistemas de tubulação é guiado por normas, sendo a ASME B31.3 (2010) certamente a mais utilizada no Brasil e nos Estados Unidos. Para a referida norma o sistema de tubulação, do ponto de vista térmico, é avaliado com base em uma temperatura de projeto constante e uniforme denida pelos critérios desta norma, temperatura esta normalmente estabelecida com base na temperatura de regime permanente. Estes critérios são sucientes para garantir a integridade estrutural da tubulação em virtude da forma como as tensões admissíveis e atuantes estão estabelecidas, contudo, a norma é omissa em relação ao transiente térmico e a dilatação linear da tubulação durante esse período. Tal dilatação poderá estar associada a forças transmitidas pela tubulação a equipamentos e estruturas, forças essas negligenciadas pela ASME B.31.3 e a literatura em geral. Esse trabalho apresenta as equações envolvidas no problema do transiente térmico de tubulações e, baseando-se nos resultados de simulações numéricas e na mecânica classicamente adotada pela Engenharia de Tubulação para computar forças, faz uma discussão a respeito das forças associadas à dilatação no período do transiente térmico. Vericou-se que quanto maior a velocidade do escoamento, maior o número de Nusselt e maior a difusividade térmica do material do tubo, maior será a taxa de aquecimento da tubulação e que, quanto maior essa taxa de aquecimento e o coeciente de dilatação, maior será a taxa de dilatação linear do tubo. Além disso, a força associada à dilatação linear passa a ser transmitida ao ponto xo (ancoragem ou trava) de forma abrupta e aumenta de forma intermitente até o seu máximo valor, para então cair ao seu mínimo valor de forma extremamente abrupta, sendo este valor mínimo o obtido nas análises usuais de sistemas de tubulação. / Thermal expansion is a problem the pipe engineers often have to deal with, since it is important to control the total linear thermal expansion and minimize stresses and forces associated with this physical phenomenon. The design of pipe systems is guided by standards, being ASME B31.3 (2010) certainly the most used in Brazil and the United States. For this standard the pipe system, from the thermal standpoint, is evaluated based on a constant and uniform design temperature, being this normally referenced by the steady state value. These criteria are sucient to ensure the pipe structural integrity due to the way the admissible and acting stresses are established; however, the standard is silent regarding the thermal transient and the pipe linear thermal expansion during this period. Such thermal expansion may be associated with forces transmitted by the pipe to equipment and structures, neglected by ASME B.31.3 and the literature. This work presents the equations involved in the pipe thermal transient problem. Based on the results of numerical simulations and the procedures normally used by Pipeline Engineering to compute forces, a discussion is made about the forces associated with the thermal expansion in the period of the thermal transient. It was found that the higher the ow velocity, the Nusselt number and the thermal diusivity of the pipe material, the higher the pipe heating rate. Besides, it was found that the higher the heating rate and the thermal expansion coecient, the higher the linear thermal expansion rate of the pipe. Moreover, the force associated with the linear thermal expansion starts to be transmitted to the pipe xed point (anchor or stop) in an abrupt way and increases intermittently until its maximum value, then falls to its minimum value in an extremely abrupt way, being this minimum value the load obtained in the usual pipe load analysis.