[pt] O objetivo desta pesquisa de mestrado é comparar o desempenho de três modelos de simulação numérica (Duffie e Beckman, King et al. e Masters) sobre a capacidade de conversão fotovoltaica obtida em painéis, tomando o modelo de King et al. como base de referência já que este foi validado à luz de dados experimentais com grau de concordância (exatidão) entre 2,4 por cento a 5,4 por cento. As simulações fazem uso de dados oficiais (dados horários e dados médios mensais de radiação solar incidente, temperatura ambiente, velocidade de vento) disponibilizados pelo Instituto Nacional de Meteorologia do Brasil e de dados técnicos de desempenho do fabricante de painéis fotovoltaicos. A motivação para desenvolvimento do trabalho resulta da percepção da importância da energia solar fotovoltaica como estratégia de sua inclusão e diversificação da matriz energética brasileira. A metodologia proposta consiste em: (i) comparar o desempenho dos três modelos estudados e (ii) aplicar a metodologia de cálculo para avaliar o desempenho na conversão fotovoltaica nas condições solarimétricas favoráveis de onze cidades brasileiras, assim criando uma escala que possa ser utilizada para estabelecer um benchmark nacional. Os resultados revelaram que o modelo Duffie e Beckman reproduz os resultados de conversão fotovoltaica obtido pelo modelo King et al. com grau de concordância 2,4 por cento, enquanto a concordância com o modelo Masters ultrapassa a faixa de exatidão (7,4 por cento). Como conclusão, o uso de dados meteorológicos médios mensais mostraram-se eficazes para estimar a energia elétrica que resulta do processo de conversão fotovoltaica em substituição aos dados horários nem sempre disponíveis. / [en] The goal of this MSc. dissertation is to compare the performance of three classical models of numerical simulation (Duffie and Beckman, King et al. and Masters) to generate electricity from the photovoltaic conversion obtained in panels, taking the model of King et al. as a baseline since it was validated vis-àvis experimental data within 2.4 percent to 5.4 percent. The simulations make use of official data (solar hourly and monthly data of solar incident radiation, temperature, wind speed) provided by the National Institute of Meteorology of Brazil and of performance data provided by the manufacturer of the photovoltaic panel. The motivation for development of the work resulted from the perception of the importance of photovoltaic energy as a strategy for diversification of the Brazilian energy matrix. The proposed methodology (i) compares the performance of the three models studied and (ii) applies it for assessing the performance of the photovoltaic conversion in eleven Brazilian cities that exhibit favourable conditions for photovoltaic conversion, thus creating a scale that can be used to establish a national benchmark. The results revealed that the Duffie and Beckman model reproduces the results of the photovoltaic conversion model obtained by King et al. degree within 2.4 percent, while the agreement with the model of Masters over range accuracy (7.4 percent). In conclusion, the use of monthly averaged meteorological data proved to be effective for estimating the energy that results from the process of photovoltaic conversion when hourly data is not available.

[pt] O potencial da energia solar para a geração de energia elétrica no mundo é sem dúvida o maior dos potenciais das fontes energéticas renováveis, com uma capacidade de produção de eletricidade estimada em 745,8 TWh por ano. Embora não seja responsável por uma parte significativa da matriz elétrica mundial, o crescimento do setor fotovoltaico no mundo é notável. A capacidade instalada mundial de centrais fotovoltaicas cresceu 39 por cento no ano 2013. Os mapas mundiais de radiação solar mostram que aqueles que mais investem em energia solar fotovoltaica não são necessariamente aqueles cujo território recebe a maior quantidade deste recurso. O Brasil, com um grande potencial solar, confirmado por diversos levantamentos, não é um dos principais produtores de eletricidade a partir de sistemas fotovoltaicos. Este setor no Brasil é ainda incipiente, porém, uma das estratégias do país para promover a implementação de sistemas fotovoltaicos é um mecanismo de net metering para mini e micro produtores. Diversos especialistas afirmam que esta estratégia poderia gerar um grande volume de empreendimentos em pequena e média escala nos próximos anos. Este trabalho fornece uma ferramenta de informação sobre a radiação solar no estado do Rio de Janeiro, conformada por mapas de radiação solar global e dados de anos meteorológicos típicos. Com base nos dados gerados, realizaram-se simulações para estimar a radiação solar incidente e a eletricidade produzida por painéis fotovoltaicos em diferentes configurações fixas e com rastreamento. Avaliaram-se os ganhos e perdas ocasionados por cada configuração em relação a configuração horizontal. / [en] Solar energy potential for electricity generation undoubtedly surmounts the potential of all the other renewable energy sources, with an estimated electricity production capacity of 745.8 TWh per year. Albeit solar energy does not account for a significant share of the world electricity matrix, the growth of the photovoltaic market in the world is remarkable: the installed PV capacity increased in 39 percent on 2013. Nevertheless, the world maps of solar radiation show that the countries that invest the most in solar photovoltaic energy are not necessarily the ones that receive the highest solar radiation. Brazil, with an important solar potential, confirmed by diverse assessments, is not one of the main producers of PV-generated electricity. The PV-market in Brazil is still immature, however, one of the strategies of the Government to promote the implementation of PV systems is a net metering mechanism for mini and micro producers. Different specialists claim that this strategy could generate a big volume of new endeavors in small and medium scale in the next years. This study provides information tools about solar radiation in Rio de Janeiro. It comprises maps of global solar radiation in horizontal surfaces and Typical Meteorological Year data sets. Simulations were performed based on the generated data to estimate the incident solar radiation and the electricity produced by PV systems in different fixed and tracking configurations. The gains and losses caused by each configuration with respect to the horizontal configuration were evaluated.

Neste trabalho estuda-se a formação de novas fases de carbono amorfo através da irradiação iônica de filmes de fulereno, a-C e a-C:H polimérico. Os efeitos da irradiação iônica na modificação das propriedades ópticas e mecânicas dos filmes de carbono irradiados são analisados de forma correlacionada com as alterações estruturais a nivel atômico. O estudo envolve tanto a análise dos danos induzidos no fulereno pela irradiação iônica a baixas fluências, correspondendo a baixas densidades de energia depositada, quanto a investigação das propriedades físico-químicas das fases amorfas obtidas após irradiações dos filmes de fulereno, a-C e a-C:H com altas densidades de energia depositada. As propriedades ópticas, mecânicas e estruturais das amostras são analisadas através de técnicas de espectroscopia Raman e infravermelho, espectrofotometria UV-VIS-NIR, microscopias ópticas e de força atômica, nanoindentação e técnicas de análise por feixe de íons, tais como retroespalhamento Rutherford e análises por reação nuclear. As irradiações produzem profundas modificações nas amostras de fulereno, a-C e a-C:H, e por conseqüência significativas alterações em suas propriedades ópticas e mecânicas. Após máximas fluências de irradiação fases amorfas rígidas (com dureza de 14 e 17 GPa) e com baixos gaps ópticos (0,2 e 0,5 eV) são formadas. Estas estruturas não usuais correspondem a arranjos atômicos com 90 a 100% de estados sp2. Em geral fases sp2 são planares e apresentam baixa dureza, como predito pelo modelo de “cluster”. Entretanto, os resultados experimentais mostram que as propriedades elásticas das novas fases formadas são alcançadas através da criação de uma estrutura sp2 tridimensional. A indução de altas distorções angulares, através da irradiação iônica, possibilita a formação de anéis de carbono não hexagonais, tais como pentágonos e heptágonos, permitindo assim a curvatura da estrutura. Utilizando um modelo de contagem de vínculos é feita uma análise comparativa entre a topologia (estrutura geométrica) de ligações C-sp2 e as propriedades nanomecânicas. São comparados os efeitos de estruturas sp2 planares e tridimensionais (aleatórias) no processo de contagem de vínculos e, conseqüentemente, nas propriedades elásticas de cada sistema. Os resultados mostram que as boas propriedades mecânicas das novas fases de carbono formadas seguem as predições do modelo de vínculos para uma rede atômica sp2 tridimensional. A formação de uma fase amorfa dura e 100% sp2 representa uma importante conquista na procura de novas estruturas rígidas de carbono. A síntese da estrutura desordenada sp2 tridimensional e vinculada aqui apresentada é bastante incomum na literatura. O presente trabalho mostra que o processo de não-equilíbrio de deposição de energia durante a irradiação iônica permite a formação de distorções angulares nas ligações sp2-C, possibilitando a criação de estruturas grafíticas tridimensionais. / The formation of new carbon amorphous phases through the ion irradiation of fullerene, a-C and polymeric a-C:H films is presented. The ion irradiation effects on the optical and mechanical properties modifications of the irradiated carbon films are analysed and correlated with the structural alterations at the atomic level. This study involves the analysis of the induced damages in C60 by the ion irradiation at low fluences, corresponding to low deposited energy densities, as well as the investigation of the physical and chemical properties in the amorphous phases obtained after irradiation of three carbon films, with high deposited energy densities. The optical, mechanical and structural properties of the samples are analysed through the Raman and FTIR spectroscopy, AFM, nanoindentation and ion beam analysis technniques such as Rutherford backscattering and nuclear reaction analysis. The irradiation produces deep modifications on the C60, a-C and a-C:H films, and, as a consequence, significant alterations in their optical and mechanical properties. After high fluences of irradiation, rigid amorphous phases with hardness of 14-17 GPa and with low optical gaps of 0,2 to 0,5 eV are produced. These unusual structures correspond to atomic arrangements with 90 to 100% of sp2 phases. In general, sp2 phases are organized in planar form and show low hardness, as predicted by the cluster model. However, the experimental results show that the elastic properties of the produced new phases are due to the creation of a three-dimensional sp2 structure. The generated high bond angle distortions by the ion irradiation induces the formation of non hexagonal carbon rings, such as pentagons and heptagons, allowing therefore the formation of curved sp2 structures. A comparative analysis between the C-sp2 bonds topology (geometric structure) and the nanomechanic properties is made using a constraint-counting model. The effect of the flat and three-dimensional (aleatory) sp2 structures on the counting of the constraints and consequently on the elastic properties of each system are analysed. The results show that the improved mechanical properties of the newly produced carbon phases follow the predictions of the constraint-counting model for an atomic three-dimensional sp2 network. The formation of a hard and 100% amorphous phase represents an important conquest in the search of new rigid carbon structures. The synthesis of a three-dimensional and constrainted sp2 disordered structure presented here is uncommon in the literature. Our work shows that the non-equilibrium process of energy deposition during ion irradiation allows the formation of angular distortions on the sp2-C bonds, making the creation of three-dimensional graphite structures possible.

[pt] Com a implantação e disseminação de novos sistemas celulares,principalmente a partir dos anos 80, novas tecnologias foram desenvolvidas, o número de celulares cresceu de forma surpreendente, como conseqüência, o aumento de Estações Radio Base. É fato, também, que as pessoas, de modo geral, estão expostas às radiações emitidas pelas ERBs através de suas antenas. Como a população, a mais interessada na busca de respostas adequadas e convincentes, não tem qualquer controle sobre tais níveis, cabe as autoridades a preocupação maior em garantir que os níveis de exposição não sejam excedidos. A partir deste quadro preocupante a OMS estabeleceu em 1996 o International EMF Project para avaliar as evidências cientificas existentes sobre possíveis efeitos de campos eletromagnéticos à saúde,incluindo nestes os efeitos emitidos pelos próprios aparelhos celulares e por suas estações rádio-base. Este trabalho pretende contribuir no equacionamento desta questão, tão polemica e controversa. Iniciando com a evolução do número de celulares no Brasil, mostrando as funções básicas dos componentes de uma estrutura celular. No momento seguinte são mostrados alguns efeitos biológicos relacionados à radiação não-ionizante pesquisados na literatura. Tais efeitos, polêmicos e controversos, são amplamente discutidos por especialistas de diferentes linhas de pesquisa. O trabalho mostra, também, os resultados de uma campanha de medidas com as densidades de potência obtidas através de duas metodologias. Inclui, também, conceitos e características de percepção de risco e alguns resultados da pesquisa qualitativa de campo. Ao final são apresentadas as conclusões e sugestões para trabalhos futuros relacionados ao tema. / [en] With the implantation and spread of new cellular systems, mainly starting from the eighties, new technologies were developed, the number of cellular grew in a surprising way, as consequence, the Base Stations increased, too. The people, in general, are exposed to the radiations emitted by ERBs antennae. As the population doesn't have any control on such levels, people are always looking for appropriate and convincing answers. So, the authorities are concerned in guaranteeing that the exposition levels are not exceeded. Based on preoccupying issue, the World Health Organization (WHO) established in 1996 International EMF Project to verify the scientific evidence of possible health effects of Electromagnetic Field. This work intends to contribute in the set out of this controversial subject. At first, the cellular number evolution in Brazil is presented. In addition, the basic cellular structure components functions are described. The following topic presents some biological effects related to the non-ionizing radiation are presented according to the literature. Such controversial effects are discussed thoroughly by specialists of different research lines. This work also shows the power densities results obtained through two methodologies. Afterwards, concepts, risk perception characteristics and some results from a qualitative research are presented. At the end, the conclusions and suggestions for future works related to the same theme are shown.

O uso de modelos para estimativa do potencial de produção é um importante instrumento para avaliar as interações entre o comportamento produtivo de culturas e as condições do ambiente. Uma das alternativas consiste em relacionar o rendimento de matéria seca e o total de radiação fotossinteticamente ativa interceptada (PAAnt) pela cultura, durante o seu ciclo. Seguindo este princípio básico, com o objetivo de ajustar modelos de estimativa da produção de matéria seca aérea de milho, foi conduzido experimento de campo na Estação Experimental Agronômica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (EEAlUFRGS), em Eldorado do Sul (30°05'22" S e 51°39'08"W e altitude aproximada de 40 m). Os tratamentos avaliados foram: pacelas irrigadas, com solo mantido próximo a capacidade de campo e parcelas não irrigadas. A ocorrência do déficit hídrico durante o crescimento vegetativo causou atraso nos estádios fenológicos e necessidade de maior aCÚInulode graus-dia para o milho completar o ciclo. Os modelos que me1h.orse ajustaram para estimativa do IAF e da MS aérea em função do aCÚInulode graus-dia foram equações de segundo e terceiro graus, respectivamente. A disponibilidade hídrica ocasionou um comportamento diferenciado entre os tratamentos, afetando negativamente IAF e MS. Os resultados confirmaram que, para estimativa da MS aérea de milho em função do somatório de radiação fotossinteticamente ativa interceptada, o modelo linear é o que melhor se ajusta. Em condições potenciais (sem restrição hídrica) a eficiência de utilização da radiação foi de 2,6 g MS aérea para cada MJ de PAAnt, na ordem de grandeza prevista para espécies de metabolismo C4, sendo reduzida quando a cultura foi submetida ao déficit hídrico. / The use of mathematical models to estimate the potential yield of a crop is an important Ínstrument to evaluate the interactions between crop productivity and the environrnent. One such model uses the relationship between dry matter yield and the total photossynthetica1lyactive radiation intercepted (PARint) by the crop during its growth cyc1e. The objective of this study was to check the fitness of mathematical models to estimate dry matter production in maize. The experiment was performed under field conditions at the Agronomic Research Station of the Universidade Federal do Rio Grande do Sul (EEA/UFRGS) located in Eldorado do Sul (30°05'22" S, 51°39'08" W, altitude 40 m). Two treatments were evaluated: irrigated plants, with soil kept close to field capacity, and plants subjected to drought. Drought during vegetative growth caused a delay on maize phenological states with the need of a bigger sum of degree days to complete its cycle. The best fit models to predict LAl and DM were from second and third degree equations, respectively. The results also showed that for the estimate of DM as a function of PAR intercepted the best fit was a linear equation model. Under non-limiting conditions the radiation use efficiency of maize was 2.6g DM / MJ PARint, at expected the magnitude for species with the C4 metabolism, and it was decreased when subjected to water deficit.

O uso de modelos para estimativa do potencial de produção é um importante instrumento para avaliar as interações entre o comportamento produtivo de culturas e as condições do ambiente. Uma das alternativas consiste em relacionar o rendimento de matéria seca e o total de radiação fotossinteticamente ativa interceptada (PAAnt) pela cultura, durante o seu ciclo. Seguindo este princípio básico, com o objetivo de ajustar modelos de estimativa da produção de matéria seca aérea de milho, foi conduzido experimento de campo na Estação Experimental Agronômica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (EEAlUFRGS), em Eldorado do Sul (30°05'22" S e 51°39'08"W e altitude aproximada de 40 m). Os tratamentos avaliados foram: pacelas irrigadas, com solo mantido próximo a capacidade de campo e parcelas não irrigadas. A ocorrência do déficit hídrico durante o crescimento vegetativo causou atraso nos estádios fenológicos e necessidade de maior aCÚInulode graus-dia para o milho completar o ciclo. Os modelos que me1h.orse ajustaram para estimativa do IAF e da MS aérea em função do aCÚInulode graus-dia foram equações de segundo e terceiro graus, respectivamente. A disponibilidade hídrica ocasionou um comportamento diferenciado entre os tratamentos, afetando negativamente IAF e MS. Os resultados confirmaram que, para estimativa da MS aérea de milho em função do somatório de radiação fotossinteticamente ativa interceptada, o modelo linear é o que melhor se ajusta. Em condições potenciais (sem restrição hídrica) a eficiência de utilização da radiação foi de 2,6 g MS aérea para cada MJ de PAAnt, na ordem de grandeza prevista para espécies de metabolismo C4, sendo reduzida quando a cultura foi submetida ao déficit hídrico. / The use of mathematical models to estimate the potential yield of a crop is an important Ínstrument to evaluate the interactions between crop productivity and the environrnent. One such model uses the relationship between dry matter yield and the total photossynthetica1lyactive radiation intercepted (PARint) by the crop during its growth cyc1e. The objective of this study was to check the fitness of mathematical models to estimate dry matter production in maize. The experiment was performed under field conditions at the Agronomic Research Station of the Universidade Federal do Rio Grande do Sul (EEA/UFRGS) located in Eldorado do Sul (30°05'22" S, 51°39'08" W, altitude 40 m). Two treatments were evaluated: irrigated plants, with soil kept close to field capacity, and plants subjected to drought. Drought during vegetative growth caused a delay on maize phenological states with the need of a bigger sum of degree days to complete its cycle. The best fit models to predict LAl and DM were from second and third degree equations, respectively. The results also showed that for the estimate of DM as a function of PAR intercepted the best fit was a linear equation model. Under non-limiting conditions the radiation use efficiency of maize was 2.6g DM / MJ PARint, at expected the magnitude for species with the C4 metabolism, and it was decreased when subjected to water deficit.

Neste trabalho estuda-se a formação de novas fases de carbono amorfo através da irradiação iônica de filmes de fulereno, a-C e a-C:H polimérico. Os efeitos da irradiação iônica na modificação das propriedades ópticas e mecânicas dos filmes de carbono irradiados são analisados de forma correlacionada com as alterações estruturais a nivel atômico. O estudo envolve tanto a análise dos danos induzidos no fulereno pela irradiação iônica a baixas fluências, correspondendo a baixas densidades de energia depositada, quanto a investigação das propriedades físico-químicas das fases amorfas obtidas após irradiações dos filmes de fulereno, a-C e a-C:H com altas densidades de energia depositada. As propriedades ópticas, mecânicas e estruturais das amostras são analisadas através de técnicas de espectroscopia Raman e infravermelho, espectrofotometria UV-VIS-NIR, microscopias ópticas e de força atômica, nanoindentação e técnicas de análise por feixe de íons, tais como retroespalhamento Rutherford e análises por reação nuclear. As irradiações produzem profundas modificações nas amostras de fulereno, a-C e a-C:H, e por conseqüência significativas alterações em suas propriedades ópticas e mecânicas. Após máximas fluências de irradiação fases amorfas rígidas (com dureza de 14 e 17 GPa) e com baixos gaps ópticos (0,2 e 0,5 eV) são formadas. Estas estruturas não usuais correspondem a arranjos atômicos com 90 a 100% de estados sp2. Em geral fases sp2 são planares e apresentam baixa dureza, como predito pelo modelo de “cluster”. Entretanto, os resultados experimentais mostram que as propriedades elásticas das novas fases formadas são alcançadas através da criação de uma estrutura sp2 tridimensional. A indução de altas distorções angulares, através da irradiação iônica, possibilita a formação de anéis de carbono não hexagonais, tais como pentágonos e heptágonos, permitindo assim a curvatura da estrutura. Utilizando um modelo de contagem de vínculos é feita uma análise comparativa entre a topologia (estrutura geométrica) de ligações C-sp2 e as propriedades nanomecânicas. São comparados os efeitos de estruturas sp2 planares e tridimensionais (aleatórias) no processo de contagem de vínculos e, conseqüentemente, nas propriedades elásticas de cada sistema. Os resultados mostram que as boas propriedades mecânicas das novas fases de carbono formadas seguem as predições do modelo de vínculos para uma rede atômica sp2 tridimensional. A formação de uma fase amorfa dura e 100% sp2 representa uma importante conquista na procura de novas estruturas rígidas de carbono. A síntese da estrutura desordenada sp2 tridimensional e vinculada aqui apresentada é bastante incomum na literatura. O presente trabalho mostra que o processo de não-equilíbrio de deposição de energia durante a irradiação iônica permite a formação de distorções angulares nas ligações sp2-C, possibilitando a criação de estruturas grafíticas tridimensionais. / The formation of new carbon amorphous phases through the ion irradiation of fullerene, a-C and polymeric a-C:H films is presented. The ion irradiation effects on the optical and mechanical properties modifications of the irradiated carbon films are analysed and correlated with the structural alterations at the atomic level. This study involves the analysis of the induced damages in C60 by the ion irradiation at low fluences, corresponding to low deposited energy densities, as well as the investigation of the physical and chemical properties in the amorphous phases obtained after irradiation of three carbon films, with high deposited energy densities. The optical, mechanical and structural properties of the samples are analysed through the Raman and FTIR spectroscopy, AFM, nanoindentation and ion beam analysis technniques such as Rutherford backscattering and nuclear reaction analysis. The irradiation produces deep modifications on the C60, a-C and a-C:H films, and, as a consequence, significant alterations in their optical and mechanical properties. After high fluences of irradiation, rigid amorphous phases with hardness of 14-17 GPa and with low optical gaps of 0,2 to 0,5 eV are produced. These unusual structures correspond to atomic arrangements with 90 to 100% of sp2 phases. In general, sp2 phases are organized in planar form and show low hardness, as predicted by the cluster model. However, the experimental results show that the elastic properties of the produced new phases are due to the creation of a three-dimensional sp2 structure. The generated high bond angle distortions by the ion irradiation induces the formation of non hexagonal carbon rings, such as pentagons and heptagons, allowing therefore the formation of curved sp2 structures. A comparative analysis between the C-sp2 bonds topology (geometric structure) and the nanomechanic properties is made using a constraint-counting model. The effect of the flat and three-dimensional (aleatory) sp2 structures on the counting of the constraints and consequently on the elastic properties of each system are analysed. The results show that the improved mechanical properties of the newly produced carbon phases follow the predictions of the constraint-counting model for an atomic three-dimensional sp2 network. The formation of a hard and 100% amorphous phase represents an important conquest in the search of new rigid carbon structures. The synthesis of a three-dimensional and constrainted sp2 disordered structure presented here is uncommon in the literature. Our work shows that the non-equilibrium process of energy deposition during ion irradiation allows the formation of angular distortions on the sp2-C bonds, making the creation of three-dimensional graphite structures possible.

Neste trabalho estuda-se a formação de novas fases de carbono amorfo através da irradiação iônica de filmes de fulereno, a-C e a-C:H polimérico. Os efeitos da irradiação iônica na modificação das propriedades ópticas e mecânicas dos filmes de carbono irradiados são analisados de forma correlacionada com as alterações estruturais a nivel atômico. O estudo envolve tanto a análise dos danos induzidos no fulereno pela irradiação iônica a baixas fluências, correspondendo a baixas densidades de energia depositada, quanto a investigação das propriedades físico-químicas das fases amorfas obtidas após irradiações dos filmes de fulereno, a-C e a-C:H com altas densidades de energia depositada. As propriedades ópticas, mecânicas e estruturais das amostras são analisadas através de técnicas de espectroscopia Raman e infravermelho, espectrofotometria UV-VIS-NIR, microscopias ópticas e de força atômica, nanoindentação e técnicas de análise por feixe de íons, tais como retroespalhamento Rutherford e análises por reação nuclear. As irradiações produzem profundas modificações nas amostras de fulereno, a-C e a-C:H, e por conseqüência significativas alterações em suas propriedades ópticas e mecânicas. Após máximas fluências de irradiação fases amorfas rígidas (com dureza de 14 e 17 GPa) e com baixos gaps ópticos (0,2 e 0,5 eV) são formadas. Estas estruturas não usuais correspondem a arranjos atômicos com 90 a 100% de estados sp2. Em geral fases sp2 são planares e apresentam baixa dureza, como predito pelo modelo de “cluster”. Entretanto, os resultados experimentais mostram que as propriedades elásticas das novas fases formadas são alcançadas através da criação de uma estrutura sp2 tridimensional. A indução de altas distorções angulares, através da irradiação iônica, possibilita a formação de anéis de carbono não hexagonais, tais como pentágonos e heptágonos, permitindo assim a curvatura da estrutura. Utilizando um modelo de contagem de vínculos é feita uma análise comparativa entre a topologia (estrutura geométrica) de ligações C-sp2 e as propriedades nanomecânicas. São comparados os efeitos de estruturas sp2 planares e tridimensionais (aleatórias) no processo de contagem de vínculos e, conseqüentemente, nas propriedades elásticas de cada sistema. Os resultados mostram que as boas propriedades mecânicas das novas fases de carbono formadas seguem as predições do modelo de vínculos para uma rede atômica sp2 tridimensional. A formação de uma fase amorfa dura e 100% sp2 representa uma importante conquista na procura de novas estruturas rígidas de carbono. A síntese da estrutura desordenada sp2 tridimensional e vinculada aqui apresentada é bastante incomum na literatura. O presente trabalho mostra que o processo de não-equilíbrio de deposição de energia durante a irradiação iônica permite a formação de distorções angulares nas ligações sp2-C, possibilitando a criação de estruturas grafíticas tridimensionais. / The formation of new carbon amorphous phases through the ion irradiation of fullerene, a-C and polymeric a-C:H films is presented. The ion irradiation effects on the optical and mechanical properties modifications of the irradiated carbon films are analysed and correlated with the structural alterations at the atomic level. This study involves the analysis of the induced damages in C60 by the ion irradiation at low fluences, corresponding to low deposited energy densities, as well as the investigation of the physical and chemical properties in the amorphous phases obtained after irradiation of three carbon films, with high deposited energy densities. The optical, mechanical and structural properties of the samples are analysed through the Raman and FTIR spectroscopy, AFM, nanoindentation and ion beam analysis technniques such as Rutherford backscattering and nuclear reaction analysis. The irradiation produces deep modifications on the C60, a-C and a-C:H films, and, as a consequence, significant alterations in their optical and mechanical properties. After high fluences of irradiation, rigid amorphous phases with hardness of 14-17 GPa and with low optical gaps of 0,2 to 0,5 eV are produced. These unusual structures correspond to atomic arrangements with 90 to 100% of sp2 phases. In general, sp2 phases are organized in planar form and show low hardness, as predicted by the cluster model. However, the experimental results show that the elastic properties of the produced new phases are due to the creation of a three-dimensional sp2 structure. The generated high bond angle distortions by the ion irradiation induces the formation of non hexagonal carbon rings, such as pentagons and heptagons, allowing therefore the formation of curved sp2 structures. A comparative analysis between the C-sp2 bonds topology (geometric structure) and the nanomechanic properties is made using a constraint-counting model. The effect of the flat and three-dimensional (aleatory) sp2 structures on the counting of the constraints and consequently on the elastic properties of each system are analysed. The results show that the improved mechanical properties of the newly produced carbon phases follow the predictions of the constraint-counting model for an atomic three-dimensional sp2 network. The formation of a hard and 100% amorphous phase represents an important conquest in the search of new rigid carbon structures. The synthesis of a three-dimensional and constrainted sp2 disordered structure presented here is uncommon in the literature. Our work shows that the non-equilibrium process of energy deposition during ion irradiation allows the formation of angular distortions on the sp2-C bonds, making the creation of three-dimensional graphite structures possible.

O uso de modelos para estimativa do potencial de produção é um importante instrumento para avaliar as interações entre o comportamento produtivo de culturas e as condições do ambiente. Uma das alternativas consiste em relacionar o rendimento de matéria seca e o total de radiação fotossinteticamente ativa interceptada (PAAnt) pela cultura, durante o seu ciclo. Seguindo este princípio básico, com o objetivo de ajustar modelos de estimativa da produção de matéria seca aérea de milho, foi conduzido experimento de campo na Estação Experimental Agronômica da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (EEAlUFRGS), em Eldorado do Sul (30°05'22" S e 51°39'08"W e altitude aproximada de 40 m). Os tratamentos avaliados foram: pacelas irrigadas, com solo mantido próximo a capacidade de campo e parcelas não irrigadas. A ocorrência do déficit hídrico durante o crescimento vegetativo causou atraso nos estádios fenológicos e necessidade de maior aCÚInulode graus-dia para o milho completar o ciclo. Os modelos que me1h.orse ajustaram para estimativa do IAF e da MS aérea em função do aCÚInulode graus-dia foram equações de segundo e terceiro graus, respectivamente. A disponibilidade hídrica ocasionou um comportamento diferenciado entre os tratamentos, afetando negativamente IAF e MS. Os resultados confirmaram que, para estimativa da MS aérea de milho em função do somatório de radiação fotossinteticamente ativa interceptada, o modelo linear é o que melhor se ajusta. Em condições potenciais (sem restrição hídrica) a eficiência de utilização da radiação foi de 2,6 g MS aérea para cada MJ de PAAnt, na ordem de grandeza prevista para espécies de metabolismo C4, sendo reduzida quando a cultura foi submetida ao déficit hídrico. / The use of mathematical models to estimate the potential yield of a crop is an important Ínstrument to evaluate the interactions between crop productivity and the environrnent. One such model uses the relationship between dry matter yield and the total photossynthetica1lyactive radiation intercepted (PARint) by the crop during its growth cyc1e. The objective of this study was to check the fitness of mathematical models to estimate dry matter production in maize. The experiment was performed under field conditions at the Agronomic Research Station of the Universidade Federal do Rio Grande do Sul (EEA/UFRGS) located in Eldorado do Sul (30°05'22" S, 51°39'08" W, altitude 40 m). Two treatments were evaluated: irrigated plants, with soil kept close to field capacity, and plants subjected to drought. Drought during vegetative growth caused a delay on maize phenological states with the need of a bigger sum of degree days to complete its cycle. The best fit models to predict LAl and DM were from second and third degree equations, respectively. The results also showed that for the estimate of DM as a function of PAR intercepted the best fit was a linear equation model. Under non-limiting conditions the radiation use efficiency of maize was 2.6g DM / MJ PARint, at expected the magnitude for species with the C4 metabolism, and it was decreased when subjected to water deficit.

[pt] Com a necessidade de uma maior diversificação da matriz energética mundial e a inevitabilidade de investimento em fontes de energia limpa, a energia solar fotovoltaica tem se mostrado uma fonte energética promissora. Seu crescimento hoje é exponencial e se revela cada vez mais presente na matriz energética da maioria dos países. No Brasil, já se vê um mercado fotovoltaico sólido com geração de milhares de empregos e investimentos de bilhões de reais. Sua intermitência e imprevisibilidade é razão de grande pesquisa, no intuito de obter dados confiáveis que estimam a geração de um sistema solar fotovoltaico ao longo de seu ciclo de vida. Sendo assim, este trabalho conduz uma extensa revisão bibliográfica, passando pelos fundamentos básicos, até o desenvolvimento de um algorítmico robusto, integrando modelos matemáticos presentes na literatura. Os dados de radiação solar global, velocidade do vento e temperatura, são obtidos de mapas gerados por 39 estações solarimétricas dentro e próximas das fronteiras do estado do Rio de Janeiro. O simulador, também conta com uma extensa base de dados atual de módulos solares e inversores. Após uma série de validações e análises de sensibilidade, apresentou resultados satisfatórios quanto a sua capacidade de previsão. Dessa forma, é possível simular e dimensionar sistemas solares fotovoltaicos, calculando indicadores e fluxo de caixa detalhado que refletem a viabilidade de um determinado projeto. Além disso, o simulador tem a capacidade de gerar mapas georreferencidos que contribuem para uma avaliação técnica, economia e ambiental, de uma região a ser analisada. Com isso, se torna uma ferramenta fundamental para investidores do setor. / [en] With the need for greater diversification of the world energy matrix and the inevitability of investment in clean energy sources, photovoltaic solar energy has proved to be a promising energy source. Its growth today is exponential and is increasingly present in the energy matrix of most countries. In Brazil, there is already a solid photovoltaic market with the generation of thousands of jobs and investments of billions of reais. Its intermittency and unpredictability is the reason for great research, in order to obtain reliable data that estimate the generation of a photovoltaic solar system throughout its life cycle. Therefore, this work conducts an extensive bibliographic review, going through the basic foundations, until the development of a robust algorithm, integrating mathematical models present in the literature. Global solar radiation, wind speed and temperature data are obtained from maps generated by 39 solarimetric stations within and near the borders of the state of Rio de Janeiro. The simulation tool also has an extensive current database of solar modules and inverters. After a series of validations and sensitivity analyzes, it presented satisfactory results in terms of its forecasting capacity. In this way, it is possible to simulate and size solar photovoltaic systems, calculating indicators and detailed cash flow that reflect the viability of a given project. In addition, the simulation tool has the ability to generate georeferenced maps that contribute to a technical, economic and environmental assessment of a region to be analyzed. As a result, it becomes a fundamental tool for investors in the sector.