A combustão assistida a plasma é uma área de pesquisa que desperta grande interesse nos setores acadêmico e industrial devido às novas possibilidades de reações químicas e perspectivas de aplicação. Entre as aplicações, a geração de gases ricos em hidrogênio, seja para produção de insumos químicos ou para utilização em diferentes geometrias de combustores, tais como os sistemas RQL (rich-quenching-lean), tem recebido grande destaque. Neste trabalho, a combustão assistida a plasma gerado por descarga de arco deslizante em mistura de ar e gás natural para produção de gases ricos em hidrogênio foi realizada com o intuito de investigar os processos básicos ocorridos tanto no plasma quanto na combustão. Para tanto, foram realizadas medidas elétricas da descarga em ar e análises químicas da combustão assistida a plasma utilizando as técnicas de espectroscopia óptica de emissão e espectrometria de massa em experimentos conduzidos na faixa de razão de equivalência entre 0,4 e 3,0 com potências aplicadas entre 160 e 400 W. Para avaliar a evolução da descarga, assim como a formação e a estrutura da chama foram realizadas medidas com uma câmera de alta velocidade para uma razão de equivalência de 1,4 e potência aplicada de 236 W. Observou-se que os limites de inflamabilidade são aumentados com a utilização da descarga elétrica, podendo ser estendidos até 2,2 dependendo da potência aplicada. As análises químicas demonstram que a reatividade do processo, associada ao consumo de reagentes, é maior quando ocorre a formação de chama, sendo maior ainda próxima da estequiometria. No entanto, a produção de hidrogênio é maior fora dos limites de inflamabilidade. Estes resultados, correlacionados com os efeitos que levam à intensificação da chama pela assistência do plasma, indicam que o hidrogênio gerado devido a processos de descarga é queimado na chama, facilitando a ignição da mistura e aumentando a liberação de energia na combustão.

Propelentes sólidos compósitos preparados com pré-polímero PBLH (Polibutadieno Líquido Hidroxilado), PA (Perclorato de Amônio) como oxidante e partículas de alumínio como aditivo metálico apresentam características de alta resistividade elétrica. A dificuldade de homogeneização dos componentes sólidos da composição propelente com a matriz polimérica pode resultar na formação de aglomerados, notadamente de partículas metálicas. O estudo experimental desses aglomerados no propelente sólido compósito demonstrou serem eles um dos fatores que explicam o fenômeno da formação de sítios eletricamente carregados no propelente. O descarregamento abrupto desse potencial elétrico pode gerar faíscas elétricas com energia suficiente para ocasionar a ignição sustentada de um motor foguete de propelente sólido.

Este trabalho tem por objetivo projetar e otimizar conceitualmente uma fonte de íons do tipo Kaufman. Por ter uma larga aplicação no tratamento de superfície de materiais, esta fonte de íons é parte de um projeto de uma Estação Experimental para Processamento de Materiais para o Laboratório de Plasmas e Processos do ITA. Uma fonte de íons do tipo Kaufman pode ser dividida basicamente em duas partes: uma câmara de descarga onde um gás é ionizado pelo bombardeamento de elétrons emitidos por um catodo e grades para a extração e aceleração dos íons de maneira a produzir o feixe. Partindo da energia e da corrente do feixe de íons utilizando os códigos numéricos desenvolvidos no Laboratório Associado de Plasmas - LAP do Instituto Nacioanl de Pesquisas Espaciais - INPE. Com este estudo estabeleceram-se os potenciais qua devem ser aplicados nas grades de extração e aceleração de forma a produzir um feixe o mais colimado possível e com a energia e corrente requeridas. Destes códigos foram extraídos, também, os parâmetros de plasma, tais como, densidade eletrônica, corrente de descarga e taxa de fluxo de gás neutro. Estes perâmetros estabelecem, então, a meta para o estudo e projeto da câmara de ionização. Utilizando o código KARAT, o qual é baseado no método partícula-em-célula (PIC), foi projetada e otimizada a câmara de descarga. Foram estudados o comprimento da câmara, o tipo de catodo (com relação à emissão e geometria), o efeito sobre os elétrons primários da introdução de grades próximas ao catodo e às laterais da câmara e, por último, os tipos de configurações magnéticas com diferentes valores para se gerar um adequado confinamento magnético.

Neste trabalho foi realizada uma investigação da pós-descarga de nitrogênio utilizando técnicas de espectroscopia de emissão. A pressão foi variada de 2 a 8 Torr, o fluxo de 300 a 950 sccm e a corrente da descarga de 20 a 45 mA. A temperatura do gás foi determinada através do espectro do Primeiro Sistema Positivo do Nitrogênio e variou de 300 a 700 K. A velocidade de escoamento do gás variou de 400 a 2400 cm/s e a temperatura vibracional variou de 2000 a 12000 K. A densidade do átomo de nitrogênio no estado fundamental N(4S0) foi determinada através da influência da predissociação inversa no espectro do Primeiro Sistema Positivo. A perturbação no espectro do Segundo Sistema Positivo, pela predissociação inversa, foi empregada para medir a densidade do estado metaestável N(2D0). Em nossas condições experimentais a densidade do átomo no estado metaestável variou de 3% a 6% da densidade do átomo no estado fundamental. Esta elevada densidade deve ser levada em conta no modelamento da pós-descarga.

Submitted by Irvana Coutinho (irvana@ufpa.br) on 2011-03-30T14:26:45Z No. of bitstreams: 2 PEREIRA, Carlos Simões PPGEngenharia Elétrica.pdf: 6922650 bytes, checksum: a9d393c7e0517d85715a8df3e2ce480b (MD5) license_rdf: 22876 bytes, checksum: 0a4e855daae7a181424315bc63e71991 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-03-30T14:26:45Z (GMT). No. of bitstreams: 2 PEREIRA, Carlos Simões PPGEngenharia Elétrica.pdf: 6922650 bytes, checksum: a9d393c7e0517d85715a8df3e2ce480b (MD5) license_rdf: 22876 bytes, checksum: 0a4e855daae7a181424315bc63e71991 (MD5) Previous issue date: 2010 / The electromagnetic environment surrounding the planet Earth has a fundamental role in the preservation and development of the living creature, and perhaps the last frontier of human knowledge to be dominated completely, before we ventured to the space outside in search of new opportunity outside. This environment is only now being tamed and best known, and this endeavor has as lynch pin the use of appropriate sensors that can detect and quantify these electrical effects, to serve as a basis for the generation of theories, to explain the underlying phenomena, including in this, the sensors of atmospheric electricity. This work intends to make a comprehensive analysis of these sensor’s systems of atmospheric electricity in use today, evaluating their models of operation, its limitations and its intelligence, and producing a summarized basic specifications for development of better sensors and setting standards for metric types of the variables to be measured, to cope with the currents and future demands in this field of knowledge. Additionally, the processes involved in the calibration of these sensors will be addressed with a review of computational model based on the method of moments (MoM) and other that my be used for evaluation of electromagnetic fields emitted by remote charges patterns and electrical currents, which serve to support and basis for these calibrations. / O ambiente eletromagnético que envolve o planeta Terra tem papel fundamental na preservação e desenvolvimento de todos os seres vivos, e talvez seja uma das últimas fronteiras do conhecimento humano a ser dominada completamente antes de nos aventurarmos ao espaço exterior na busca de novas oportunidades. Esse ambiente, apesar de vir sendo estudado a um longo tempo, só agora esta sendo desbravado e melhor conhecido, tendo como ponto fundamental de apoio o uso de sensores apropriados, que possam detectar e quantificar esses efeitos elétricos, e que sirvam de base para a geração de teorias para explicação dos fenômenos subjacentes, entre os quais os sensores de eletricidade atmosférica. Este trabalho faz uma analise ampla dos sistemas sensores de eletricidade atmosférica em uso nos dias atuais, avaliando seus modelos de funcionamentos, suas limitações e sua inteligência, concluindo por sintetizar especificações básicas para desenvolvimento de melhores sensores e definição de padrões métricos de tipos de variáveis a serem medidas para atendimentos das atuais e futuras demandas nesse campo do conhecimento. Adicionalmente, os processos envolvidos na calibração desses sensores serão abordados, com a revisão de modelos computacionais utilizados, baseado no método dos momentos (MoM) e outros, para avaliação de campos eletromagnéticos emitidos remotamente por padrões de cargas e correntes elétricas, que sirvam de apoio e base para essas calibrações. / SIPAM/CR-BE - Sistema de Proteção da Amazônia

O presente trabalho encontra-se dividido nas seguintes etapas: primeiramente são expostas algumas limitações presentes nas equações dinâmicas dos plasmas não-colisionais. A seguir obtem-se, de maneira heurística, algumas correções elementares às teorias lineares, correções estas que conduzem diretamente as assim chamadas quase-lienares em suas formas não relavística e relavística. Examina-se então o efeito da variação relativística da girofrequência sobre o coeficiente de difusão, numa aproximação tipicamente perturbativa. / The present work is divided in the following parts: firstly some limitations which are present in the dynamical equations for collisionless plasmas are discussed. Then we obtain, in a heuristic form, some elementary corrections to the linear theories, which directly lead to the so-called quasi-linear theories in its non-relativistic and relativistic forms. The effect of the relativistic variation of the gyrofrequency on the diffusion coefficient is examined in a typically perturbative approximation.

Tese de mestrado. Engenharia Electrotécnica e de Computadores ( Área de especialização de Sistemas de Energia). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2005

La actividad eléctrica atmosférica (AEA), dada su relación con la microfísica y dinámica de las nubes de tormenta, es un parámetro relevante para el estudio del clima. El objetivo de la presente tesis consiste en realizar una caracterización de la AEA en América del Sur utilizando distintas escalas espaciales y temporales e investigar su relación con distintos eventos. Con miras de cumplir este objetivo se analizó la AEA detectada por dos sistemas independientes de detección, World Wide Lightning Location Network (WWLLN) y Lightning Imaging Sensor (LIS). En la sección introductoria de la tesis presentamos la AEA dentro del circuito global, la física de las descargas, y parámetros de microfísica de nubes. Esta sección es seguida por la caracterización de la AEA a nivel global, en particular se estudiaron las regiones ubicada en la zona del Lago de Maracaibo (Venezuela) y la Cuenca del Congo (África) por ser éstas las regiones que presentan la mayor densidad de AEA a escala global. Si bien la Cuenca del Congo escapa al objetivo de la presente tesis, la caracterización de esta región permitió validar las bases de datos y los métodos de análisis utilizados en Sudamérica. En una segunda parte de la tesis, se caracteriza la AEA en América del Sur, con énfasis en las regiones subtropical y extratropical del continente, en diferentes escalas temporales (diurna, estacional, e interanual). Se analizaron las regiones con AEA relevante y su relación con la actividad convectiva y la climatología local. Los resultados encontrados muestran que, en la región subtropical del continente, el ciclo diario de la AEA no presenta un tiempo de máxima actividad como consecuencia de la desestabilización de la capa límite debido a la radiación solar, sino que la AEA puede ocurrir en cualquier momento de día y que está fuertemente modelado por los sistemas convectivos de mesoescala. Para el caso de la Argentina, se confeccionaron mapas isoceráunicos del territorio nacional. Éstos revelaron ciertas características, como por ejemplo el máximo encontrado en la región noroeste del país y cierta actividad eléctrica observada en la región patagónica de Chile, que no había sido reportado anteriormente. Estos mapas fueron utilizados para la actualización de las normas IRAM de protección contra descargas eléctricas atmosféricas en Argentina (IRAM 2184-11/AEA 92305-11). Dada las observaciones de AEA en la región patagónica de Chile donde, en principio, la AEA debería ser irrelevante, se realizó un análisis de esta región y se propuso un modelo sinóptico para explicar los resultados encontrados. La última parte de la tesis, presenta trabajos de aplicación de naturaleza operacional. En base a los mapas isoceráunicos, se realizó un estudio de la vulnerabilidad de la población frente a estos tipos de eventos y se confeccionó un mapa de riesgo para implementar medidas de protección de la población. También realizamos un estudio sobre la factibilidad de utilizar la AEA detectada por la WWLLN como marcador de eventos severos. Por último, se presenta un estudio sobre la AEA debido a la erupción volcánica del complejo volcánico Cordón Caulle, donde se relacionó la AEA observada con la altura de la pluma volcánica y la intensidad de la erupción. En este estudio se verificó que la AEA puede ser utilizada para emitir un alerta temprano a la comunidad ante la ocurrencia de este tipo de eventos.

Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-17T20:33:15Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T19:00:29Z : No. of bitstreams: 1 152733.pdf: 71699834 bytes, checksum: cecbe71dfd3722acb5489b4867cb0c32 (MD5) / No presente trabalho procurou-se estudar um processo alternativo de sinterização de componentes ferrosos. Foi desenvolvido um processo de sinterização em Descarga Elétrica de Cátodo Oco (DECO). Como objetivos básicos deste estudo, procurou-se verificar a) a viabilidade do aquecimento de amostras posicionadas no cátodo central à temperaturas suficientemente elevadas para a realização da sinterização; e b) simultaneamente à sinterização do compactado, a obtenção de um enriquecimento superficial com elementos de liga provenientes de um cátodo externo, o qual é posicionado concentricamente em relação ao cátodo central. Como materiais do cátodo externo (fonte de elementos de liga para a descarga) foram utilizados aço ABNT 310 e titânio de pureza comercial. Na caracterização do processo de aquecimento das amostras de ferro foram obtidas curvas de aquecimento para espaços radial entre-cátodos de 3,2 , 5,8 e 9,2 mm, variando-se a pressão entre 0,6 e 6 Torr e a tensão de pico de pulso para os valores de 460, 510, 560 e 720 V. Sob o ponto de vista das descargas elétricas, ênfase especial foi dada ao comportamento das variáveis de tratamento (corrente, tensão média e tempo de pulso ligado) para as diferentes condições de processamento estudadas. Em termos metalúrgicos, foram enfatizados os aspectos relacionados com a modificação da composição química e do acabamento superficial das amostras sinterizadas e dos cátodos externos. Procurou-se, por fim estudar a influência do fluxo de mistura gasosa, do tempo e da temperatura de sinterização, do espaço radial entre-cátodos e da pressão da mistura gasosa. As amostras foram caracterizadas por Microscopia Ótica e Eletrônica de Varredura, Microssonda de Energia Dispersiva e Difratometria de Raio-X. Esta nova técnica mostrou-se eficaz quanto aos objetivos propostos inicialmente, tendo sido verificada pela primeira vez a obtenção de diferentes ligas (com Cr / Ni ou Ti) na superfície de compactados de ferro puro, simultaneamente à evolução da sinterização dos mesmos.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T01:02:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T18:24:39Z : No. of bitstreams: 1 172769.pdf: 12140850 bytes, checksum: 4d8446c1e7e8ed5667117b5d8b4f5050 (MD5) / No presente trabalho, apresenta-se um estudo sobre o processo de nitretação por plasma com um enfoque na físico-química do mesmo. O desenvolvimento deste estudo tem como objetivo o conhecimento de processos físico-químicos presentes no processo de nitretação por plasma, através da correlação de resultados obtidos no plasma com análises alcançadas no material tratado. Esta metodologia correlativa faz uso de diferentes técnicas de análise, tanto para os diagnósticos do plasma, como para as análises efetuadas no material. No que se refere ao plasma, são utilizadas as técnicas de espectrometria de massa e espectroscopia de emissão e, para o material, as técnicas de microscopia eletrônica de varredura, microscopia óptica e difratometria de raios-X. O processo é efetuado em ambientes nitretantes de N2-H2, com a aplicação de condições típicas e a utilização de amostras de Fe-puro sinterizadas. São realizadas modificações em parâmetros macroscópicos tais como a concentração dos constituintes da mistura gasosa (N2-H2), a temperatura da amostra, a pressão gasosa e o tempo de tratamento. A realização do trabalho deixa importantes contribuições à compreensão do processo de nitretação por plasma. Possibilita o estudo da formação de espécies no plasma e sua interação com o material. Além disso, permite a avaliação da descarbonetação ocorrida na superfície e sua relação com a nitretação. Finalmente, os resultados corroboram o trabalho já publicado, há algum tempo, por Szabo e Wilhelmi (1984), que até então, permanecia sem reconhecimento algum.