O incêndio florestal é uma complexa combinação da energia liberada na forma de calor devido à combustão dos produtos oriundos da pirólise da vegetação e o transporte dessa energia para o ar e para a vegetação à sua volta. O primeiro é o domínio da química e ocorre na escala de moléculas e o segundo é o domínio da física e ocorre em escalas de até quilômetros. É a interação desses processos sobre uma ampla gama de escalas temporais e espaciais envolvidas no incêndio florestal que faz a modelagem do seu comportamento uma tarefa tão difícil. A propagação do incêndio através de vegetação rasteira e folhas mortas foi simulada numericamente usando a formulação física do WFDS. A abordagem utilizada foi tridimensional e transiente, e baseada em uma descrição dos fenômenos físicos que contribuem para a propagação de um incêndio de superfície através de uma camada de combustível. Neste cenário de incêndio, existem duas regiões: vegetação e ar, cada uma com suas propriedades físicas e químicas e, embora elas precisem ser integradas no mecanismo de solução, há diferentes fenômenos que ocorrem em cada uma. Na região de vegetação, a abordagem é representá-la como partículas submalha cercadas de ar. O caráter heterogêneo da vegetação, como sua natureza, folhagens, pequenos galhos, etc. foi levado em conta usando propriedades físicas médias características da floresta amazônica. Os fenômenos na região de vegetação são a evaporação da sua umidade, a pirólise e a transferência de calor por radiação e por convecção. Na região do ar, a combustão com chama ocorre em um ambiente turbulento, onde as transferências de calor por radiação e por convecção desempenham um papel significativo. Para incorporar a radiação dos gases de combustão, o modelo físico emprega o método de volumes finitos, que resolve a equação de transferência de calor por radiação como uma equação de transporte para um número finito de discretos ângulos sólidos, e que pode ser usado em uma ampla faixa de espessuras óticas e meios participantes. A combustão turbulenta para a fase gasosa é modelada com base no modelo Eddy Dissipation Concept (EDC). O modelo de combustão turbulenta adota a hipótese de reação química infinitamente rápida entre o combustível e o ar e é controlado apenas pela velocidade de mistura desses reagentes. Esse modelo representa bem a física de incêndios em ambientes ventilados, como é o caso dos incêndios florestais. Para incluir os efeitos do transporte turbulento é utilizado o método Large Eddy Simulation (LES), que calcula explicitamente as grandes estruturas turbulentas, mas trata a dissipação e a cascata inercial em escalas menores usando aproximações na escala submalha. As regiões de vegetação e ar trocam massa e energia. O comportamento da mistura gasosa resultante da degradação térmica da vegetação e das reações de combustão é regido pelas equações de Navier-Stokes. As equações que regem os modelos físicos são formuladas como equações diferenciais parciais que são resolvidas por métodos numéricos. O método utilizado para discretização das equações é o método de diferenças finitas em malha deslocada. O modelo numérico utilizado resolve as equações de Navier-Stokes para fluidos compressíveis usando o filtro de Favre. A dissipação de energia cinética é obtida através de um fechamento simples para a tensão turbulenta: o modelo de coeficiente constante de Deardorff. O transporte turbulento de energia e massa é contabilizado pelo uso, respectivamente, de números de Prandtl e de Schmidt turbulentos constantes. Os resultados das simulações do modelo físico descrito foram comparados aos dados experimentais obtidos em campo para a propagação do incêndio na floresta amazônica. Apesar da idealização das condições de combustível, vento e as incertezas dos dados experimentais, as previsões do modelo estão na mesma ordem de grandeza dos experimentos. As taxas de propagação do incêndio experimentais variam de 0,12 +/-0,06 a 0,35+/-0,07 m/min. Mesmo considerando-se o desvio padrão da taxa de propagação do incêndio experimental, os valores das taxas simuladas ficaram dentro do erro experimental somente em dois de sete casos. As simulações mostraram que os parâmetros importantes para o modelo são a área superficial por volume da vegetação, sua massa específica aparente e sua umidade. Como o coeficiente de absorção por radiação é função direta da massa específica aparente e da área superficial por volume da vegetação, esses parâmetros afetam o comportamento numérico do incêndio de superfície. De acordo com os resultados das simulações numéricas, a umidade da vegetação também tem importância no incêndio de superfície. A temperatura inicial da vegetação e a umidade do ar na faixa de variação analisada não influenciam a taxa de propagação do incêndio. As simulações também mostraram que o processo de radiação é muito importante, e afeta diretamente todos os demais processos e a taxa de propagação do incêndio. A convecção tem importância muito menor que a radiação na condição de ausência de vento externo. A coerência das taxas de propagação do incêndio experimental e numérica em função da massa específica aparente de material combustível e da umidade da vegetação foi investigada. O modelo numérico é coerente em todas as nove combinações de casos. Já o experimento é coerente em quatro combinações. Com base nas comparações entre cada dois casos experimentais e as respectivas simulações numéricas, nota-se que as taxas de propagação a partir das simulações numéricas foram mais coerentes que as experimentais. / Forest fire is a complex combination of energy released as heat due to the combustion of the products from the vegetation pyrolysis and the transport of this energy to the surrounding air and vegetation. The first is the domain of chemistry and occurs on the molecular scale, and the second is the domain of physics and occurs at scales up to kilometers. It is the interaction of these processes on a wide range of temporal and spatial scales involved in forest fires that makes modeling its behavior such a challenging task. The spread of fire through small plants and dead leaves was simulated numerically using WFDS physical formulation. The approach used was three-dimensional and transient, based on a description of the physical phenomena that contribute to the spread of a surface fire through a layer of fuel. In this fire scenario, there are two regions: vegetation and air, each one with its physical and chemical properties and, although they need to be integrated into the solution mechanism, there are different phenomena that occur in each one. In the vegetation region, the approach is to represent it as subgrid particles surrounded by air. The heterogeneity of the vegetation, such as its nature, leaves, twigs, etc. was taken into account by using average physical properties that are representative of the Amazon forest. The phenomena in the vegetation region are the evaporation of its moisture, pyrolysis, heat transfer by radiation and convection. In the air region, the flaming combustion occurs in a turbulent environment, and heat transfer by radiation and convection play a significant role. To incorporate the radiation from the combustion gases, the physical model employs the finite volumes method, solving the radiation transfer equation as a transport equation for a finite number of discrete solid angles, which can be used in a wide range of optical thicknesses and participating media. Turbulent combustion for the gaseous phase is modeled using the Eddy Dissipation Concept (EDC) model. The mixing controlled turbulent combustion model adopts the assumption of infinitely fast chemical reaction between the fuel and air. This model represents well the fire physics in ventilated areas, as is the case of forest fires. To include the turbulent flow effects, it is used the Large Eddy Simulation (LES) method, which explicitly calculates the large turbulent structures, but models the dissipation and inertial cascade using approximations in the sub-grid scale. The vegetation and air regions exchange mass and energy. The behavior of the gas mixture resulting from the vegetation thermal degradation and combustion reactions is governed by the Navier-Stokes equations. The equations governing the physical model are formulated as partial differential equations, which are solved by numerical methods. The method used for discretization of the equations is the finite difference method on a staggered grid. The numerical model solves the Navier-Stokes equations for compressible fluids using the Favre filter. Dissipation of kinetic energy is achieved through a simple closure for the turbulent stress: the constant coefficient Deardorff model. The turbulent transport of heat and mass is accounted for by use of constant turbulent Prandtl and Schmidt numbers, respectively. The physical model simulation results were compared to experimental data obtained in the field for the spread of fire in the Amazon forest. Despite of the idealized conditions of fuel, wind and the uncertainties of the experimental data, the model predictions and the experiments are in the same order of magnitude. Experimental rate of spread range from 0.12 +/- 0.06 to 0.35 +/- 0.07 m/min. Even considering rate of spread experimental standard deviation, simulated rate values were within experimental error only in two of seven cases. The simulations showed that the important parameters for the model are the vegetation surface area to volume ratio, its bulk density and moisture. As the radiation absorption coefficient is a direct function of vegetation bulk density and surface area to volume ratio, these parameters affect the numeric behavior of the surface fire. According to the numerical simulations results, vegetation moisture is also important in the surface fire scenario. Vegetation initial temperature and air humidity in the range analyzed does not influence the rate of spread. The simulations also showed that the radiation process is very important and directly affects all other processes and rate of spread. Convection heat transfer has much less significance than radiation heat transfer in the absence of external wind. The consistency of the experimental and numerical rate of spread, as a function of combustible material bulk density and vegetation moisture was investigated. The numerical model is consistent in all nine case combinations. The experiment is consistent in four cases. Based on comparisons between each two experiments and their numerical simulations, it is noted that the rate of spread variation from the numerical simulation is more consistent than the experimental one.

A compreensão de como a floresta urbana interage com a poluição atmosférica é importante tanto para o planejamento urbano quanto para a saúde pública. A floresta urbana é capaz de reter e absorver os poluentes atmosféricos além de poder ser utilizada como biomonitor de baixo custo em localizações privilegiadas. O Parque Ibirapuera localizado em uma região central da cidade de São Paulo tem uma floresta urbana heterogênea e dentro dele há as principais árvores encontradas nas ruas da cidade. Esse aspecto facilitou o estudo da interação dessas árvores com a poluição atmosférica. Para a realização do estudo foi necessária a coleta das folhas das árvores e sua moagem para a análise dos componentes inorgânicos. Houve a partir desse estudo a determinação dos elementos presentes nas folhas de árvores através da técnica de fluorescência de raio X. Dos componentes encontrados a partir da moagem foram estudados aqueles que possuíam emissão de fontes veiculares para que se fizesse uma relação desses com a interação da vegetação e como essa pode ser utilizada para amenizar os ambientes poluídos e para o biomonitoramento. / The comprehension of the urban forest interaction with atmospheric pollution is important to urban planning and public health. The urban forest is able to held back and absorb the air pollution besides the use as low coast biomonitor and privileges location. The Ibirapuera Park located in a central area of the city of São Paulo has an heterogeneous urban forest and inside of this park there are the mains trees founded in the streets of São Paulo. This aspect has made easier the study of the interaction of those trees with the air pollution. For the realization of this study was need the collection of the foils of the trees and theirs grind for the analyses of the inorganic components. The determination of the elements presents in the leaf of the trees with the technique of x-ray fluorescence allows understand the interaction of these elements with the tree and give the tree the function of ambient biomonitor.

O permanente contato das vedações externas dos edifícios com os materiais integrantes das vedações externas dos edifícios (fachadas e telhados) com os agentes de degradação provocam o surgimento de manchas, que normalmente estão associadas à deposição de poluentes e a proliferação de microorganismos. Para inibir o surgimento dessas manchas existem, atualmente, diversos métodos disponíveis, sendo que nenhum tem se mostrado efetivo. Esta tese de doutorado, com base em um extenso programa laboratorial - com o uso de métodos como MEV, FTIR, ângulo de contato, crescimento acelerado de microrganismos, atividade fotocatalítica, entre outros-, criou um novo método, destinado aos materiais de construção silicosos e porosos, que se baseia na modificação de suas propriedades superficiais, por meio da sobreposição de uma camada hidrofóbica por uma hidrofílica. Para se obter essa disposição superficial, utilizou-se um hidrofugante à de octil-silicone, que apresenta elevada repelência à água e maior durabilidade, e um semicondutor à base de dióxido de titânio, que apresenta atividade fotocatalítica quando incidido por radiação ultravioleta. Como resultado, o método proposto (denominado na tese por WR+TiO2-sequencial) apresenta, comprovadamente, os seguintes benefícios: (i) redução de manchas causadas pela adesão de partículas com características apolares, similares às partículas de poluição dos grandes centros urbanos; (ii) limpeza espontânea de certos tipos de manchas, decorrentes dos processos fotocatalíticos que promovem a oxidação/redução de matéria orgânica; (iii) inibição do crescimento de microrganismo em escala laboratorial; (iv) redução da absorção total de água e, principalmente, da cinética do ganho de massa. Por isso, edificações cujas vedações externas venham a ser tratadas com o método aqui proposto são, potencialmente, células ativas para a sustentabilidade do ambiente construído, pois: reduzem o consumo de energia, reduz os custos de manutenção e contribuem para despoluição da atmosfera urbana. / Building roofs and façades usually show blackening surfaces after few years in large cities. On porous and silicious materials those soiling is caused by particles pollution depositions and mould growth, and the available methods available to prevent this phenomenum do not have a good performance along its service life. This thesis, based on an intensive laboratory research with many test technics as SEM, FTIR, contact angle, accelerated mould growth, and photocatalytical activity, create a new method to prevent soiling on porous and silicous building materials. This method modify the materials surface properties, making the outer surface layers with nano-actived titanium dioxide particles, which has photocatalitycal activity under UV radiation, and below it a hydrophobic layer, composed by octyl-silicones. The main results in laboratory scale experiments obtained by this new method (so-called in this thesis by WR+TiO2-sequencial) are: (i) stainings reductions caused by apolar agent, (ii) self-cleaning properties for some stain and after UV radiation exposition, (iii) mould growth resistance, and (iv) water absorption reduction. As a consequences, building envelopes trated with the new method is supposed to contribute to built and environment sustantability, because: can reduce the energy consumption, reduce de maintenance costs e has a de-pollution properties.

O presente trabalho propõe um novo modelo para dispersão de poluentes na atmosfera, tal modelo foi idealizado no trabalho de dissertação da autora e continuou-se seu desenvolvimento nesta pesquisa. O modelo é baseado na solução semi-analítica da equação de advecção-difusão para emissão contínua, com resolução através do método de separação de variáveis e da transformada de Fourier. As condições de contorno são tratadas como infinitas reflexões do poluente no solo e no topo da camada limite atmosférica. Adiante, estas reflexões são utilizadas de modo parcial, na tentativa de considerar fenômenos da dispersão que não podem ser explicitados no modelo determinístico, de forma que os contornos podem ser entendidos como estocásticos, ou seja, pode-se interpretar os contornos como uma amostragem de uma distribuição. Além disso, é realizada uma otimização nos contornos parcialmente reflexivos, com o objetivo de desenvolver uma metodologia de otimização e determinar os valores ótimos para a reflexão parcial. Os resultados obtidos foram, primeiramente, comparados com os experimentos de Copenhagen e Hanford. Posteriormente, comparou-se o modelo com dados de concentração coletados em uma fábrica de celulose, a CMPC Celulose Riograndense. Simulou-se, também, a dispersão de poluentes emitidos por uma usina termelétrica no Brasil, que faz parte do programa de pesquisa e desenvolvimento tecnológico do setor de energia elétrica da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL). / The present work proposes a new model for pollutant dispersion in the atmosphere, this model was idealized in the dissertation work of the author and continued its development in this research. The model is based on the semi-analytic solution of the advectiondiffusion equation for continuous emission, with resolution through the method of separation of variables and the Fourier transform. The boundary conditions are treated as infinite reflections of the pollutant in the soil and at the top of the atmospheric boundary layer. These reflections are used in a partial way in the attempt to consider phenomena of dispersion that can not be explained in the deterministic model, so that the boundaries can be understood as stochastic, that is, one can interpret the boundaries as a sampling of a distribution. In addition, an optimization is performed in the partially reflective boundaries, with the purpose of developing an optimization methodology and determining the optimal values for the partial reflection. The results obtained were firstly compared with the experiments of Copenhagen and Hanford. Subsequently, the model was compared with concentration data collected at a cellulose production plant. The dispersion of pollutants emitted by a thermoelectric plant in Brazil was also simulated, which is part of the research and technological development program of the electric energy sector of the National Electric Energy Agency (ANEEL).

A avaliação da qualidade do ar é um assunto de grande importância uma vez que os contaminantes da atmosfera podem causar efeitos danosos à saúde e ao meio ambiente. Nos últimos anos as cascas de árvores têm sido estudadas como biomonitores da poluição atmosférica devido à facilidade de amostragem, ampla disponibilidade e resistência das espécies arbóreas quanto às variações ambientais. No presente trabalho, um estudo da poluição aérea de elementos químicos foi realizado pela análise de cascas de Tipuana (Tipuana tipu) e Sibipiruna (Poincianella pluviosa). As cascas de árvore foram coletadas em diferentes locais da Região Metropolitana de São Paulo (RMSP) e em dois locais no interior do estado de São Paulo considerados como regiões controle. As amostras de cascas foram analisadas por meio da análise por ativação neutrônica (NAA) para a determinação de As, Br, Ca, Cl, Co, Cr, Cs, Fe, K, La, Mg, Mn, Ni, Rb, Sb, Sc, V e Zn e pela espectrometria por absorção atômica com forno de grafite (GF AAS), na determinação de Cd, Cu e Pb. No controle da qualidade analítica, os resultados das análises dos materiais de referência certificados apresentaram boa exatidão, com valores de |Z score| ≤ 2. Ensaios preliminares foram realizados para estabelecer as condições experimentais adequadas para coleta e preparo das amostras das cascas de árvore. As cascas foram coletadas em todas as possíveis faces do tronco da árvore e uma espessura de 2 mm da camada superficial da casca foi ralada e homogeneizada para as análises. Os resultados indicaram variabilidade nas concentrações dos elementos nas cascas em função da proximidade e intensidade das fontes de emissão. Além disso, os resultados indicaram quatro possíveis fontes de poluentes, sendo estes, veicular, industrial, aerossol marinho e a própria composição da casca de árvore. Os fatores de enriquecimento para os elementos determinados nas cascas de árvore indicaram maiores concentrações nas amostras coletadas na RMSP do que aqueles obtidos nas regiões controle. As concentrações de As, Cd, Co, Pb e Zn obtidas nas cascas de árvores apresentaram associação com as concentrações de material particulado (MP10) medidas pela Companhia Ambiental do Estado de São Paulo (CETESB). Os elementos Cl, Co, Mg e Ni das cascas, apresentaram correlação com as taxas de mortalidade por doenças cardiorrespiratórias em adultos. Os resultados deste estudo indicam a viabilidade do uso de cascas de árvores em estudos de poluição atmosférica de elementos químicos, especialmente nas regiões em que não há sistema de monitoramento da poluição do ar. / The assessment of air quality is a matter of great importance since the pollutants of the atmosphere can cause harmful effects to health and the environment. In recent years tree barks have been studied as biomonitors of atmospheric pollution due to their easy of sampling, wide availability and resistance to environmental variations. In the present study on aerial pollution of chemical elements, the analyses of Tipuana (Tipuana tipu) and Sibipiruna (Poincianella pluviosa) tree barks were performed. The tree barks were collected at different sites in the Metropolitan Region of São Paulo (MRSP) and in two small cities of São Paulo state considered as control regions. The bark samples were analyzed by neutron activation analysis (NAA) for As, Br, Ca, Cl, Co, Cr, Cs, Fe, K, La, Mg , Mn, Ni, Rb, Sb, Sc, V, and Zn determinations and by graphite furnace atomic absorption spectrometry (GF AAS) for Cd, Cu and Pb. In the analytical quality control, the certified reference materials results presented good accuracy, with values of |Z score| ≤ 2. Preliminary tests were performed to establish adequate experimental conditions for collection and preparation of the tree barks samples. The barks were collected in all possible faces of the tree trunk and a thickness of 2 mm of the bark surface layer was grated and homogenized for the analyses. Data analyses of the samples indicated variability in the element concentrations depending on the proximity and intensity of the emission sources. Furthermore, these results indicated four possible pollutants sources, those being, vehicular plus soil resuspension, industrial, marine aerosols and the tree bark composition itself. Enrichment factors obtained for the elements determined in tree barks indicated higher concentrations in samples collected in the MRSP than those obtained in the control regions. The As, Cd, Co, Pb and Zn concentrations found in tree barks presented an association with the concentrations of particulate matter (PM10) measured at the Environmental Company of the State of São Paulo (CETESB). In the following elements, Cl, Co, Mg and Ni found in tree barks there was a correlation with mortality rates due to cardiorespiratory diseases in adults. The findings of this study indicated the viability of the use of tree barks in air pollution studies of chemical elements, especially in those regions in which there is no air pollution monitoring network system.

A construção em aço no Brasil vem crescendo significativamente de forma que muitas empresas tem disponibilizado vários tipos de perfis metálicos destinados à construção civil em especial a construção de edifícios de andares múltiplos. No ano de 2000 começou a fabricação dos perfis soldados por alta freqüência. Fabricados de acordo com os requisitos da ASTM A769: 2000, este tipo de perfil rompe a barreira imposta pelos sistemas convencionais de fabricação de perfis soldados por ser um processo contínuo, de grande velocidade (cerca de 30 m/min), ausência de material de deposição e a existência de um material excedente (rebarba) ao longo do cordão de solda. A necessidade de se conduzir ensaios que possam fornecer subsídios sobre o desempenho de qualquer sistema operacional, seja ele técnico, científico ou mesmo social é atualmente inquestionável. Uma das principais causas da diminuição da durabilidade dos materiais é, sem dúvida, a corrosão e uma das mais comuns e freqüentes é a corrosão atmosférica, já que a maioria dos sistemas, seja sob a forma de estrutura ou equipamento, é exposta diretamente á ação da atmosfera ambiente. Assim esta dissertação procurou avaliar os parâmetros de desempenho e durabilidade em serviço. Para isto foi elaborada uma série de ensaios que permitiram avaliar a influência das variáveis existentes nos processos fabricação, materiais e utilização no que refere a questão da corrosão atmosférica. No levantamento bibliográfico efetuado, foi possível constatar a carência de resultados de ensaios que abordassem os aspectos relacionados à corrosão para os perfis soldados por alta freqüência. Os estudos foram realizados na cidade de Ipatinga-Mg no Laboratório da Usiminas. Para análise da corrosão foram realizados diversos ensaios entre eles o ensaio acelerado em Câmara Salina ,com solução de 5% de NaCl para amostras pintadas e sem pintura conforme NBR 8094. Ficaram expostos por 1728 horas. A avaliação mostra pouca ou nenhuma influência da zona da eletrossolda no desempenho do perfil.

Filmes finos de carbono tipo diamante (DLC) são materiais promissores para o uso em indústria de micro e nanoeletrônica, por suas singulares propriedades físicas e químicas. Para estas aplicações, os filmes de DLC são normalmente submetidos a processos de corrosão a plasma em baixa pressão, os quais necessitam de um sofisticado sistema de vácuo e injeção de gases. Neste trabalho foi desenvolvido e testado um sistema de configuração simples e barata para a corrosão de filmes de DLC. Este sistema é baseado em descarga de barreira dielétrica (DBD), operando com oxigênio em pressões próximas a atmosférica. O fluxo de partículas provenientes da descarga da barreira dielétrica foi injetado a uma câmara de trabalho, onde um porta-substrato foi colocado a uma certa distância suficiente para interceptar o fluxo de gás na saída da descarga. O reator desenvolvido passou por sucessivas modificações, dando origem a cinco configurações que se diferenciaram, basicamente, pela geometria do reator e do potencial elétrico aplicado ao porta-amostras. O desempenho do processo de corrosão nestes sistemas foi avaliado através da corrosão de filmes de DLC nas seguintes condições de operação: pressão de 55,0 a 75,0 kPa, tempo de processo variando entre 1 e 20 min e distância entre eletrodo-amostra de 5 e 10 mm. As principais técnicas de caracterização dos filmes corroídos foram microscopia de força atômica (AFM), espectroscopia Raman e perfilometria. Os resultados mostram taxas de corrosão de até 7nm/min sendo obtidos com potência menor que 3W. A DBD foi caracterizada através do método de Manley usando figuras de Lissajous, com base nas condições de pressão e distância de eletrodo, que representam a região "ótima" de trabalho do reator. Os resultado mostram descargas com energias entre 1,58 até 3,50W rms com uma fonte AC de 11 kV - 500 Hz.

Neste trabalho, apresentamos as principais propriedades físicas de microplasmas de argônio/hidrogênio produzidos em pressão atmosférica, a partir de descargas elétricas excitadas por ondas de rádio-frequência (RF) de 144,0MHz. O gerador-RF utilizado no processo opera com potências de 5W, 10W, 20W ou 50W. Para cada uma destas potências aplicadas, caracterizamos as propriedades elétricas e espectroscópicas dos microplasmas. Para o caso de caracterização elétrica do sistema, determinamos as tensões, correntes elétricas e potências absorvidas no processo de formação dos microplasmas. Estes parâmetros elétricos estão relacionados com a impedância destes microplasmas formados, a qual é medida a partir de um analisador de rede de circuitos elétricos. Durante o estudo espectroscópico da radiação emitida pelos microplasmas, é utilizada uma fibra óptica conectada a um monocromador de alta resolução. Através desta técnica, são obtidos espectros com excelente relação sinal-ruído. Finalmente, ao longo do comprimento dos microplasmas em estudo, analisamos diversos espectros em diferentes regiões de comprimento de onda ( 3060-3120Å, 4854-4868Å, 6558-6568Å, 4000-5000Å e 7000-8200Å) a partir de vários métodos espectroscópicos. Este estudo permite a determinação dos perfis de distribuição axial de densidade eletrônica, bem como da temperatura rotacional (gás), temperatura de excitação eletrônica e temperatura atômica do hidrogênio, em função da potência e da posição de observação da fibra óptica ao longo do comprimento dos microplasmas.

Materiais empregados em veículos espaciais estão sujeitos a um ambiente térmico agressivo. Estes materiais são empregados principalmente em tubeiras de exaustão dos gases de motor foguete e nas superfícies expostas ao severo ambiente da reentrada atmosférica. O ensaio em laboratório é fundamental para a qualificação dos materiais empregados em sistemas de proteção térmica de veículos espaciais. Este trabalho apresenta os resultados de pesquisas experimentais realizadas no Laboratório de Plasmas e Processos do ITA, cujo objetivo principal foi qualificar materiais utilizados em sistemas de proteção térmica de veículos espaciais. Um túnel de plasma foi concebido utilizando-se a infra-estrutura laboratorial existente, cujos principiais componentes foram: uma câmara de processos de 3,2 m3, um sistema de vácuo com capacidade de bombeamento de 500 m3/h, e uma tocha de plasma alimentada por uma fonte de energia elétrica de corrente contínua de 50 kW. Os parâmetros de operação do túnel de plasma foram otimizados para reproduzirem condições próximas do ponto crítico de reentrada do SARA (Satélite de Reentrada Atmosférica) um veículo espacial em desenvolvimento pelo IAE (Instituto de Aeronáutica e Espaço) com o objetivo de realizar experimentos científicos de micro gravidade. Foram gerados jatos de plasmas de ar e nitrogênio. O ambiente reproduzido apresentou um fluxo térmico de 2,2 MW/m2, número de Mach de 4.1, entalpia de 6,7 MJ/kg e uma altitude simulada próxima de 40 km. Foi realizada a caracterização do jato de plasma e das amostras de materiais compósitos de quartzo-fenólico, carbono-fenólico, carbono-carbono e carbono-carbeto de silício. Algumas propriedades ablativas (perda de massa e calor de ablação) e térmicas (difusividade térmica e emissividade) das amostras foram verificadas. Os efeitos da interação do plasma com os materiais foram analisados por MEV (Microscopia de Varredura Eletrônica), EDX (Energia Dispersiva de Raios X) e Difração de Raios X. Os resultados alcançados possibilitam o desenvolvimento de uma metodologia para a qualificação de materiais utilizados em sistemas de proteção térmica em ambiente de reentrada atmosférica utilizando um túnel de plasma, bem como apresentam as principais propriedades de alguns materiais largamente empregados em sistemas de proteção térmica.

Há diversas metodologias empregadas para a determinação das cargas de rajadas usadas em dimensionamentos estruturais da aeronave, e que incluem métodos determinísticos e métodos estocásticos. As cargas de resposta à turbulência continua são, hoje, obtidas pelo método estocástico (Random Process Theory - RPT) em conformidade com o estabelecido nos requisitos aeronáuticos em vigor (FAR). Este trabalho visa implementar uma alternativa ao RPT na determinação das cargas de turbulência contínua, baseada na teoria dos filtros correlacionados (Matched Filter Theory - MFT). Historicamente, o MFT foi originalmente utilizado na obtenção mde sinais maximizados de radares. Pototzky (POTOTZKY, 1997) demostrou que o MFT é aplicável também para a solução de problemas dinâmicos e aeroelásticos genéricos, especificamente para cálculos de cargas correlacionadas de rajadas. Será demonstrado aqui que as cargas correlacionadas geradas pelo MFT são fortemente similares às geradas pelo RPT. É apresentado neste documento uma descrição detalhada da metodologia de cálculo de cargas baseada em RPT e em MFT, e os resultados numéricos obtidos.