Made available in DSpace on 2016-06-02T20:34:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4430.pdf: 7319951 bytes, checksum: b21bea92cf852895996f96fd4057b891 (MD5) Previous issue date: 2012-05-09 / Universidade Federal de Minas Gerais / In this work the fundamental aspects of electrolytic breakdown in ZrO2 films were investigated. The electrolytic breakdown is a type of dielectric breakdown that occurs during galvanostatic growth of anodic oxides. To perform this investigation, the study was divided in two parts: (i) the modification of ZrO2 films by anodic doping and (ii) characterization of the electrical discharges (sparks) that appears on the electrode surface during zirconium anodization. The anodic doping study aimed to monitor the system and analyze the influence of current density, temperature and dopant concentration on the electrochemical, morphological and microstructural properties of ZrO2 films doped with calcium and niobium ions. The factorial design technique was used to optimize the number of experiments and quantify the effects of experimental variables on the responses. The results showed that all variables influenced the electrochemical response, leading to changes in morphology and microstructural properties of the ZrO2 doped films. This result was observed because these variables can affect the mobility of ionic species, ionic transport inside the oxide, the electrolyte resistivity and the dissolution process of the oxide. The spark characterization study aimed to investigate the evolution of electrical discharges during the experiment and correlate them with the processes observed in the anodization curve of zirconium. Hence, the electrode surface was recorded during the experiments using a high definition and high speed video camera. The image analysis allowed the calculation of the size, quantity and lifetime of the sparks discharges. Due to the enormous amount of data, it was necessary to develop a new methodology to analyzing the results. The methods used were based on techniques of imaging processing and multivariate data analysis. The use of these techniques coupled to electrochemical ones provided new insights that elucidated some aspects of the breakdown phenomenon. Furthermore, it provided guidelines for the implementation of future work. / Neste trabalho foram investigados aspectos fundamentais do fenômeno de ruptura eletrolítica do ZrO2, que é um tipo de ruptura dielétrica observada durante o crescimento galvanostático de óxidos anódicos. Para isso foram feitos dois estudos dirigidos, um sobre a modificação do ZrO2 por dopagem anódica e outro de caracterização das descargas elétricas (sparks) visualizadas na superfície do eletrodo durante a anodização do Zr. O objetivo desse primeiro estudo foi mapear o sistema, analisando a influência da densidade de corrente, temperatura e concentração do dopante sobre o comportamento eletroquímico e sobre as propriedades morfológicas e microestruturais dos filmes de ZrO2 dopados com íons cálcio e nióbio. A técnica de planejamento fatorial foi utilizada com o intuito de otimizar o número de experimentos e quantificar os efeitos das variáveis de preparação sobre as respostas investigadas. Os resultados mostraram que todas as variáveis de preparação investigadas afetaram as respostas eletroquímicas, visto que influenciaram a mobilidade das espécies iônicas, o transporte de íons dentro do óxido, a resistividade do meio e a dissolução do óxido, levado a modificações nas propriedades morfológicas e microestruturais dos filmes formados. Já o estudo de caracterização dos sparks teve como objetivo estudar a evolução das descargas elétricas ao longo do experimento e correlacioná-las com os processos observados na curva de anodização do zircônio. Desta forma, a superfície do eletrodo foi filmada durante os experimentos, em definição e alta velocidade de captura de imagens, o que permitiu o cálculo do tamanho, quantidade e tempo de duração dos sparks. Devido à enorme quantidade de dados gerados, foi necessário o desenvolvendo de novas metodologias para a análise dos resultados, que foram baseadas em técnicas de tratamento de imagens e análise multivariada de dados. A utilização dessas técnicas acopladas às técnicas eletroquímicas, forneceram novos insights que auxiliaram na elucidação de alguns aspectos do fenômeno de ruptura eletrolítica no ZrO2. Além disso, forneceram diretrizes para a execução de trabalhos futuros.

This paper presents the results of the sediment transport assessment in a small urban stream in Santa Maria city, RS. Liquid and solids discharges were measured and the bed material was collected during thirteen raining events, between December 2003 and November 2004. The laboratory tasks included the particle size analyses and the sediment concentration. The obtained data were used to evaluate the efficiency of the following methods: Einstein Modified by Colby and Hembree (1955), Colby (1957), Engelund and Hansen (1967), Yang (1973), Ackers and White (1973), Van Rijn (1984), Karim (1998) and Cheng (2002). It was done to estimate the solid discharge at the considered measurement section. Einstein Modified by Colby and Hembree (1955) and Colby (1957) are the methods that include measured data of the suspended sediment concentration and are the ones that presented the best results, they presented ratios between the calculated and measured discharge of 1.01 and 1.33 and dispersion index of 0.11 and 0.44, respectively. Considering the total sediment discharges indirect estimative methods, Yang was the one that presented the best results with ratios between the calculated and measured discharges of 1.41 and dispersion index of 2.23. Karim (1998) and Ackers and White (1973) presented satisfactory results, with ratios between the calculated and measured discharges of 0.65 and 0.59 and dispersion indexes of 3.06 and 3.20, respectively. Van Rijn (1984) method presented a ratio between the calculated and measured discharge of 3.53 and dispersion index of 9.37. The worst results were presented by Engelund and Hansen (1967) and Cheng (2002) methods with ratios between the calculated and measured discharges of 4.35 and 24.22 and dispersion indexes of 15.38 and 562.26, respectively. / Este trabalho apresenta resultados da avaliação do transporte de sedimentos em um pequeno rio urbano na cidade de Santa Maria, RS. Foram realizados trabalhos de medição de descargas líquidas e sólidas e coletado material de leito durante treze eventos chuvosos, entre Dezembro de 2003 e Novembro de 2004. Os trabalhos de laboratório consistiram em análises granulométricas e concentrações de sedimentos. Os dados obtidos foram utilizados para avaliar a eficiência dos métodos de Einstein Modificado por Colby e Hembree (1955), Colby (1957), Engelund e Hansen (1967), Yang (1973), Ackers e White (1973), Van Rijn (1984), Karim (1998) e Cheng 2002), para estimar a descarga sólida na seção de medição considerada. Os dois métodos que incorporam dados medidos de concentração de sedimentos em suspensão, Einstein Modificado por Colby e Hembree (1955) e Colby (1957), obtiveram os melhores resultados, com relações entre a descarga calculada e a descarga medida de 1,01 e 1,33 e índices de dispersão de 0,11 e 0,44, respectivamente. Dos métodos da estimativa indireta da descarga total de sedimentos, o método de Yang foi o que apresentou os melhores resultados com a relação entre a descarga calculada e a descarga medida de 1,41 e índice de dispersão de 2,23. Os métodos de Karim (1998) e Ackers e White (1973) apresentaram bons resultados, com as relações entre as descargas calculadas e as descargas medidas de 0,65 e 0,59 e índices de dispersão de 3,06 e 3,20, respectivamente. O método de Van Rijn (1984) apresentou relação entre a descarga calculada e a descarga medida de 3,53 e índice de dispersão de 9,37. Os piores resultados foram apresentados pelos métodos de Engelund e Hansen (1967) e pelo método de Cheng (2002), com relações entre a descarga calculada e a descarga medida de 4,35 e 24,22 e índices de dispersão de 15,38 e 562,26, respectivamente.

Neste trabalho foi realizado um estudo do transporte de partículas em um plasma, confinado em um campo magnético uniforme, devido às ondas eletrostáticas de deriva. O modelo adotado consiste em descrever o movimento do centro de guia de uma partícula no campo magnético perpendicular a um campo elétrico radial perturbado pelas ondas de deriva. Usamos uma descrição Hamiltoniana para o movimento dos centros de guia. A velocidade de deriva produzida pelo campo elétrico radial é representada pela parte integrável da Hamiltoniana e a esta foram adicionadas perturbações periódicas representando as flutuações do campo elétrico associadas às ondas de deriva. Assim, obtemos órbitas caóticas que determinam o transporte radial das partículas. Apresentamos, para várias condições de equilíbrio, a variação do transporte radial de partículas com a amplitude da perturbação. Utilizamos dados experimentais, sobre a turbulência eletrostática no tokamak TBR-1, para verificar a validade do modelo e a importância das ondas de deriva no transporte radial das partículas. Comparamos os valores do coeficiente de difusão experimental com os do modelo e obtivemos os resultados com a mesma ordem de grandeza. / In this work we have studied the transport of particles in a magnetically confined plasma, due to electrostatic drift waves. The adopted model describes the trajectory of the guiding center of a particle in a uniform magnetic field perpendicular to a radial electric field perturbed by drift waves. We have used the Hamiltonian description for the guiding center trajectory. The drift produced by the radial electric field is represented by the integrable part of the Hamiltonian, while the other part contains periodic perturbations representing the fluctuations of the electric field associated to the drift waves. In this way we obtain chaotic orbits that determine the particles radial transport. For several balance conditions, we present the variation of the radial transport of particles with the amplitude of the perturbation. V/e have used the experimental data of the electrostatic turbulence measured in TBR-1 tokamak to verify, the validity of the model and the importance of the drift waves in the particles radial transport. We have also compared the values of the experimental diffusion coefficient with those provided by using the model, obtaining results with the same order of magnitude.

Distúrbios em redes elétricas podem causar danos materiais e/ou operacionais em equipamentos eletrônicos sensíveis, em particular, sistemas em microcomputadores. Com o objetivo de registrar esses distúrbios, um monitor para redes elétricas foi desenvolvido. O equipamento desenvolvido é controlado por um microprocessador 80C86-2. Os seguintes distúrbios podem ser monitorados: desvios da freqüência nominal da rede, interferências de rádio freqüência, subtensão, sobretensão e surtos de tensão. Para minimizar o gargalo de Von Neumann, os circuitos foram projetados de forma que a maior parte das leituras é solicitada via interrupção. O equipamento foi testado a nível de laboratório e os resultados são apresentados. / Power line disturbances can adversely affect electronic sensitive equipment, particularly microcomputer based systems. In order to register these disturbances a power line monitor has been developed. The developed instrument is microprocessor based using a 80C86-2 as the main CPU. The following electrical disturbances can be monitored: nominal frequency deviations, radio-frequency interference, under and overvoltages, transient over voltages. Attempting to minimize Von Neumann´s bottle neck, the hardware was designed in such a way that most of the readings were requested through interrupts. The equipment was tested through a series of disturbance simulations, and the results are presented.

Esta dissertação descreve um experimento de Townsend pulsado cuja finalidade foi obter experimentalmente parâmetros de transporte de elétrons em gases, em particular em nitrogênio e isobutano, em uma faixa de campo elétrico reduzido entre 130 Td e 210 Td. Os parâmetros de transporte obtidos foram a velocidade média do centro de massa da nuvem eletrônica, a taxa de ionização e o coeficiente de ionização (primeiro coeficiente de Townsend). Essas grandezas foram determinadas a partir da análise do sinal eletrônico induzido pelos elétrons em deslocamento entre dois eletrodos de placas paralelas. Para efetuar essa análise, foi desenvolvido um modelo que relaciona a dinâmica dos elétrons no meio gasoso com o sinal induzido. Esse modelo permitiu a dedução de uma função explícita do tempo e de parâmetros relacionados com os parâmetros físicos, que foram estimados por meio do ajuste da função aos resultados experimentais pelo método dos mínimos quadrados. Além do método de análise, este trabalho descreve um código computacional de aquisição e controle, especialmente desenvolvido para integrar as diversas operações de controle instrumental e aquisição de dados. Foram realizadas várias séries de medições nas mesmas condições e verificou-se a repetitibilidade dos resultados. Os parâmetros de transporte em nitrogênio reproduziram os resultados da literatura e de cálculos teóricos dentro dos limites de erro dos resultados experimentais. No caso do isobutano, cujos parâmetros de transporte em elétrons são escassos na literatura, verificou-se que a estimativa do coeficiente de ionização é consistente com os resultados da literatura baseados em medições em um intervalo de campo elétrico reduzido mais elevado. / This thesis describes a pulsed Townsend experiment whose purpose was to obtain experimentally the transport parameters of electron in gases, particularly nitrogen and isobutane, within a range of reduced electric field between 130 Td and 210 Td. The transport parameters obtained were the average speed of center of mass of the electron cloud, the ionization rate and ionization coefficient (first Townsend coefficient). These quantities were obtained from the analysis of the electronic signal induced by electrons moving between two parallel plate electrodes. To perform this analysis, we developed a model that relates the dynamics of electrons in gaseous medium with the induced signal. This model allowed the deduction of an explicit function of time and parameters related to the physical parameters, which were estimated by fitting the function to the experimental results by the method of least squares. Besides the method of analysis, this paper describes a computer program especially designed to integrate the various processes of instrumental control and data acquisition. We performed several sets of measurements under the same conditions and verified the repeatability of results. The transport parameters in nitrogen reproduced the results of the literature and theoretical calculations within the error limits of the experimental results. In the case of isobutane, whose electron transport parameters have been poorly studied, it was found that the estimation of ionization coefficient agrees well with the literature results based on measurements in a range of higher reduced electric field.

Foram construídas duas montagens experimentais: Com a primeira, mediu-se o decaimento do potencial de superfície em circuito aberto, em função da temperatura; com a segunda mediu-se diretamente a corrente termo-estimulada (derivada do potencial de superfície em circuito aberto) aquecendo-se a amostra a uma taxa constante. Usando essas técnicas estudamos as propriedades de transporte e armazenamento de cargas no Teflon FEP-A, carregado com corona. Usando a segunda técnica, verificou-se que amostras descarregadas, do citado material, podem liberar portadores de cargas positivas que dão origem a uma corrente anômala, que pode interferir nas medidas de corrente termo-estimulada de amostras carregadas positivamente. Estudou-se o comportamento das curvas de corrente em amostras com e sem tratamento térmico, carregadas com corona tanto positiva como negativa. Além disto, é feita uma discussão dos resultados por nós obtidos e os publicados na literatura. / Two experimental systems were constructed: with the first the surface potential could be measured, while with the second, its derivative with respect to the time (the so called open circuit current). In both cases the measurements were performed while heating previously positive or negative corona charged FEP-A Teflon 25&#956m samples. The results gave information about charge storage and transport properties in this material. During the work it was noticed that positive ions maybe emitted from Teflon surface. This unexpected phenomenon was followed in some detail in order to know how far it influences the usual currents. This study led us to carry measurements in previously annealed samples, whose behavior was found to differ from that of virgin samples. Our results were compared with those found in the literature.

Neste trabalho foi investigado o comportamento elétrico dos sistemas poliméricos preparados com o poliestireno, PS, e poli(metacri1ato de metila), PMMA, dopados com o corante vermelho disperso 1, DR1. O processo de polarização dos filmes poliméricos foi realizado usando o triodo de corona operando em duas configurações: i) carregamento com corrente de carga constante, ii) com tensão de grade constante. O processo de polarização por corona foi investigado variando-se os parâmetros do processo, tais como: corrente de carga, tempo, temperatura, campo elétrico de saturação e porcentagem de corante das amostras. As medidas da corrente elétrica no estado estacionário em função campo elétrico permitiram mostrar que o processo de condução elétrica nos dois sistemas obedecem o modelo de Poole-Frenkel. O valor da polarização elétrica induzida foi avaliada através de medidas do coeficiente piroelétrico, o qual é diretamente proporcional a polarização na amostra. No caso do PS(DR1) deu-se ênfase a investigação de medidas de corrente termo estimulada para avaliar a polarização elétrica induzida nas amostras por aplicação de uma ddp. Medidas da constante dielétrica complexa para os dois sistemas poliméricos foram realizadas em função da freqüência para diferentes temperaturas. Os resultados obtidos mostraram que a orientação e relaxação dos corantes nas amostras são associados ao movimento das cadeias poliméricas, i.e., relaxação do tipo &#945. / Some electrical properties of guest-host polymeric systems made with polystyrene, PS, and poly(methyl methacrylate), PMMA, and the disperse red 1 dye, DR1 were investigated. The poling process of films were performed with the corona triode set up operating in two modes: i) charging with constant current, ii) with a constant grid voltage. The influence of parameters such as the charging current, electric field at the s, time, temperature and the percentage of DR1 was investigated. Measurements of the steady state current versus the electric field allowed us to show that the electric conduction process in both polymeric systems follow the Poole-Frenkel model. The electric polarization induced in samples was evaluated measuring the piroelectric coefficient, which is directly proportional to the polarization value. For PS(DR1) samples thermally stimulated current measurements were performed to investigate the electric polarization obtained by application of a dc voltage. Measurements of the complex dielectric constant with the two polymeric systems as function of the frequency for different temperatures were performed. Results showed that orientation and relaxation of DR1 dye in samples are related to the chain movement, i.e., &#945 relaxation process.

A maioria dos silos existentes no mundo não apresenta condições ideais de operação devido ao insuficiente conhecimento das pressões exercidas pelo produto armazenado principalmente na situação de descarga. A descarga excêntrica é comum em cooperativas e indústrias pois facilita o acesso na descarga do produto armazenado em trens e caminhões. Em contrapartida, nesta situação surgem pressões assimétricas que são a maior causa de acidentes e colapsos em silos. Até mesmo em silos concêntricos, as pressões assimétricas podem ocorrer. Ainda faltam muitas respostas com relação ao comportamento das pressões na descarga excêntrica, por isso, a maioria das normas internacionais recomenda a adoção de pressões adicionais para levar em conta os efeitos das pressões assimétricas, sendo que, estas recomendações variam muito de uma norma para outra e muitas vezes não são claras em suas afirmações. Este trabalho teve por objetivo principal o estudo teórico e numérico das pressões devidas ao produto armazenado em silos verticais com descarga excêntrica. Os resultados obtidos mostram que para a determinação das ações em silos esbeltos para o armazenamento de produtos de fluxo livre uma boa solução é a utilização dos métodos recomendados pelas normas EUROCODE e DIN, com algumas ressalvas: pressão no fundo do silo segundo a AS, estabelecimento de coeficiente de sobrepressão mínimo de 1,2 e porcentagem mínima de variabilidade das propriedades dos produtos, mesmo quando elas forem obtidas por meio de testes experimentais. / Most of the silos do not meet the ideal requirements for operation ought to many factors. One of the main factors is related to the lack of knowledge about the pressure imposed by the stored material, especially during discharge. In this work, the discharge done through eccentric silos is investigated, which is commonly employed by cooperatives and factories once they facilitate the access of trains and trucks to the discharged product. In those situations there is the occurrence of asymmetric pressure, which is the major cause of collapses and accidents in silos. There are still many pending answers regarding the pressure behavior in eccentric discharge; therefore, most international standards recommend the adoption of additional pressures in order to consider the effects of asymmetric pressures. The recommendations, however, are very diverse and not always clear. The results obtained show that, in order to determine the actions in slim silos for free flow product storage, it is important to use the methods recommended by the EUROCODE and DIN standards, with some exceptions: refer to the AS regarding to the pressure on the bottom of the silo, define the minimum underpressure coefficient as 1.2, and minimum percentage of product property variability, even if they are achieved through experimental tests.

Dissertação(mestrado) - Universidade Federal do Rio Grande, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Oceânica, Escola de Engenharia, 2008. / Submitted by Lilian M. Silva (lilianmadeirasilva@hotmail.com) on 2013-04-23T20:01:48Z No. of bitstreams: 1 Processos de Alterações Da Maré Astronômica Na Desembocadura da Lagoa Dos Patos.pdf: 5559394 bytes, checksum: d5348a72601c4539f3d215ebe5cbad74 (MD5) / Approved for entry into archive by Bruna Vieira(bruninha_vieira@ibest.com.br) on 2013-06-13T17:34:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Processos de Alterações Da Maré Astronômica Na Desembocadura da Lagoa Dos Patos.pdf: 5559394 bytes, checksum: d5348a72601c4539f3d215ebe5cbad74 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-06-13T17:34:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Processos de Alterações Da Maré Astronômica Na Desembocadura da Lagoa Dos Patos.pdf: 5559394 bytes, checksum: d5348a72601c4539f3d215ebe5cbad74 (MD5) Previous issue date: 2008 / Diversos estudos têm sido realizados sobre a circulação estuarina da Lagoa dos Patos. Devido a menor importância das marés, a maioria dos trabalhos têm se concentrado nos efeitos que o vento e a descarga fluvial exercem sobre a hidrodinâmica da lagoa e, embora o efeito da maré seja secundário na circulação estuarina, existe uma complexa interação entre as marés, a descarga fluvial e os ventos. A Lagoa dos Patos está localizada na planície costeira do Estado do Rio Grande do Sul, entre as latitudes de 30° S e 32° S. Este estudo está baseado na análise estatística dos dados, principalmente de séries temporais de nível das águas registradas na desembocadura da Lagoa dos Patos e na aplicação de técnicas de modelagem numérica. Para se verificar os efeitos do vento e da descarga fluvial na variabilidade das constantes harmônicas da região, são usados como referência, séries de velocidade e direção do vento e dados de descarga fluvial dos principais afluentes da Lagoa dos Patos. Os componentes harmônicos caracterizam a maré de um determinado local e, por isso, é necessário o estudo dos constituintes a fim de analisar as oscilações existentes. A previsão das séries está diretamente relacionada a esta variabilidade e, devido a este motivo, são testadas diferentes séries para se obter uma previsão mais eficaz. O modelo TELEMAC é utilizado para simular os componentes harmônicos O1, K1, M2 e S2. As análises mostraram que os ventos e a descarga fluvial, influenciam nas variações que ocorrem nas amplitudes dos componentes harmônicos estudados (O1, K1, M2 e S2). / Several studies have been conducted on the movement of estuarine of Patos Lagoon. Due to the minor importance of the tides, most of the previous studies carried out in the area focused on the effect of wind and river discharge carry on the hydrodynamics of the lagoon, and although the effect of the tide is secondary in estuarine hydrodynamics, there is a complex interaction between the tides, river discharge and the winds. The Patos Lagoon is located in the coastal plain of the State of the Rio Grande do Sul, between latitudes 30 ° S and 32 ° S. This study is based on analysis of data, particularly of time series of water levels recorded in the entrance of Patos Lagoon and the analysis of the results of a numerical model adapted to the conditions of the lagoon. To ascertain the effects of wind and river discharge in the variability of harmonics in the region, are used as reference, data sets of speed and direction of wind and river discharge data of the main tributaries of Patos Lagoon. The harmonic components characterize the tide of a particular place and therefore it is necessary to study their constituents to analyze existing fluctuations. The forecast of the series is directly related to this variability, and because of this reason, are tested different series for a more effective forecasting. Model TELEMAC is used to simulate the behavior of the harmonic components O1, K1, M2 and S2 under different wind and river discharge regimes. The analyses had shown that to the winds and the river discharge, influence in the variations that occur in the amplitude of the studied harmonic components (O1, K1, M2 e S2).

Este trabalho apresenta um modelo teórico que procura explicar a origem de um pico anômalo de corrente, observado na fase faraeletrica do copolímero P(VDF/TrFE), nos processos de descarga. Quando uma voltagem tipo V(t) = Vo S(t) é aplicado em materiais isolantes, correntes elétricas observadas em medidas, de carga-descarga decaem aproximadamente com T-n e obedecem ao principio da superposição linear (PSL). Esse comportamento e também observado em polímeros dielétricos. Entretanto, nos processos de descarga, acima da temperatura de Curie do copolímero p (VDF/TrFE), surge um pico anomalo de corrente que viola, aparentemente, o (PSL). Apresentamos um modelo de migração de cargas de espaço em presença de armadilhas, que pode ser responsável pelo pico de corrente e que estaria superposta a corrente de descarga da absorção dielétrica, conforme o modelo, durante os processos de carga, impurezas extrínsecas seriam varridas, pelo campo, do volume da amostra e ficariam, preferencialmente, presas em armadilhas de superfície. Nos processos de descarga, essas cargas se deslocariam em direção ao interior da amostra, devido a repulsão Coulombiana. Esse mecanismo de condução gera um pico de corrente. A aplicação do modelo, permitiu-nos inferir valores de parâmetros como a mobilidade dos portadores de carga e o tempo de transito. / A model based on space charge migration to explain an anomalous electric current peak on films of P (VDF/TrFE) copolymer in its paraelectric phase is presented. In general step-voltage current measurements of insulating polymeric materials obey the Principle of Linear Super-position. However, an unexpected anomalous peak was observed in discharge currents in measurements performed with P (VDF/TrFE) above the Curie temperature. We have assumed that space charges were dragged from the bulk of the sample by the external field during the charge measurement, and trapped close to the surface of the sample in a region where the concentration of traps would be very high. Two methods were developed to calculate the magnitude of the current peak: I) assuming a given space charge distribution during the discharge measurement, and II) considering the movement of thin discrete layers of charge under the influence of the internal field.