Produzido em mais de 60 países e movimentando anualmente US$ 70 bilhões, o café é a segunda commodity mais comercializada no mundo, atrás somente do petróleo. É também, depois da água, a bebida mais popular, com consumo mundial anual superior a 400 bilhões de xícaras. O mercado internacional de cafés especiais, como orgânicos, sombreados, gourmets e socialmente justos cresce 12% ao ano, gerando oportunidades para produtores de café do mundo todo. Apesar de o Brasil ser o maior produtor e exportador mundial de café, com 38 milhões de sacas de 60 kg produzidas e 26 milhões de sacas exportadas na média dos anos de 2003 a 2007, sua produção de café sombreado e orgânico é reduzida. O cultivo sombreado predomina na maioria dos países enquanto o Brasil é caracterizado por áreas de monocultivo a pleno sol. Assim, grande parte da produção brasileira de café é originada de sistemas com pouca biodiversidade, contrapondo-se à crescente preocupação mundial com o meio ambiente e a qualidade de vida. Sistemas sombreados de café aumentam a biodiversidade nas propriedades e contribuem para a mitigação do aquecimento global, além de apresentarem vantagens técnicas potenciais como menor pressão de pragas e doenças e melhoria das condições hídricas e térmicas locais. A discussão sobre cultivo sombreado versus a pleno sol já se desenvolve há mais de um século, contudo, até hoje, o assunto permanece controverso. Portanto, a pesquisa nacional deve avaliar cientificamente diferentes sistemas de produção de café, obtendo informações qualitativas e quantitativas, visando sustentabilidade e ganho de competitividade do produto brasileiro. A hipótese do trabalho é que o sombreamento do cafeeiro com uma espécie caducifólia no período de dias curtos, secos e frios, não reduz a produtividade em relação ao cafeeiro a pleno sol nesta região do país, além de promover maior ciclagem de nutrientes no sistema e melhor qualidade de grãos. O objetivo deste trabalho é verificar se o cultivo de café arábica, orgânico e convencional, sombreado com a espécie Platycyamus regnellii, leguminosa, nativa, caducifólia no período de dias curtos, no sul do Estado de Minas Gerais, resulta em vantagens técnicas. Os experimentos foram instalados no município de Machado, sul do Estado de Minas Gerais, em fazendas com distintos sistemas de produção, orgânico e convencional, em lavouras de café arábica variedade Catuaí Amarelo, espaçamento de 3,5 m x 1,5 m e idade de 17 anos. Parcelas dos tratamentos sombreado e a pleno sol foram implantadas em cada sistema, sendo o sombreamento proporcionado por indivíduos arbóreos adultos da espécie leguminosa Platycyamus regnellii, localmente chamada Pau Pereira. Avaliaram-se produtividade do cafeeiro, características químicas de solo, folhas e grãos, qualidade dos grãos de café produzidos (bebida, tipo e tamanho) e radiação solar incidente no solo. A ciclagem de nutrientes proporcionada pela queda de folhas da espécie arbórea também é ponto importante do trabalho. Resultados mostraram que além de produzirem quantidade de café similar aos tratamentos a pleno sol, os tratamentos sombreados apresentaram, em geral, teores mais elevados de nutrientes nos solos, folhas e grãos além de melhor qualidade dos grãos, concluindo-se que o sistema sombreado é tecnicamente mais sustentável. Devido ao crescimento de diferentes certificações na cafeicultura, foram também avaliadas as principais certificações de café no Brasil objetivando fornecer informações aos produtores e consumidores. / Produced in more than 60 countries and with an annual turnover of US$ 70 billions, coffee is the world second most traded commodity, only behind oil. It is also, after water, the most popular beverage, with an annual world consumption of 400 billion cups. International market for specialty coffees such as organic, shaded, gourmets and fair trade increases 12% a year, generating opportunities for coffee producers worldwide. In spite of Brazil being the largest world coffee producer and exporter, with 38 million bags of 60 kg produced and 26 million bags exported in the average of the years 2003 till 2007, its production of shaded coffee and organic coffee is still very low. Shaded coffee cultivation dominates in most of the producing countries while Brazilian production is characterized by full sun monoculture areas. Consequently most of Brazil coffee production originates from low biodiversity production systems, opposed to the rising world concern on environment and life quality. Shaded coffee systems increase biodiversity and contribute to mitigation of global warming besides presenting potential technical advantages such as lower pest pressure and improvement of the hydric and thermal local conditions. The discussion on shaded coffee versus full sun coffee has been going on for more than a century and still today the subject is controversial. Therefore the Brazilian science must study the distinct coffee systems in order to obtain qualitative and quantitative data aiming at sustainability and increase in the competitiveness of the national product. The hypothesis of this work is that coffee shading with a tree that loses its leaves in the period of short, dry and cold days, do not result in decrease of coffee productivity in comparison to full sun coffee for this region of Brazil besides promoting higher nutrient cycling and better coffee quality. The aim of this work is to verify if the cultivation of arabica coffee, organic and conventional, shaded with the Platycyamus regnellii specie, a leguminous, native tree that loses its leaves in the short days period, in the south of Minas Gerais state, will result in technical gain. Experiments were established at the municipality of Machado, south of Minas Gerais state, in farms from distinct systems, organic and conventional, in arabica coffee plantations, Catuaí Amarelo variety, spacing of 3,5 m x 1,5 m and 17 years of age. Plots from the shaded and full sun treatments were established for each system and the shading was provided by adult trees from the native leguminous specie Platycyamus regnellii, locally known as Pau-Pereira. Parameters of coffee productivity, soil, leaves and beans chemical characteristics, coffee quality (drink, type and size) and solar radiation were evaluated. Nutrient cycling from the fall of the shade tree leaves is also an important part of the work. Results show that besides producing the same amount of coffee than full sun treatments, the shaded treatments presented, in general, higher levels of nutrients on soils, leaves and coffee beans and better coffee quality, concluding that the shaded system is technically more sustainable. Due to the increase of distinct coffee certification, this work also studies the main coffee certification systems aiming to supply information to producers and consumers.

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L'intégration actuelle des systèmes photovoltaïques dans les systèmes d'alimentation conventionnels a montré une croissance importante, ce qui a favorisé l'expansion rapide des micro-réseaux du terme anglais microgrid. Cette intégration a cependant augmenté la complexité du système d'alimentation qui a conduit à de nouveaux défis de recherche. Certains de ces défis de recherche encouragent le développement d'approches de modélisation innovantes en temps réel capables de faire face à cette complexité croissante. Dans ce contexte, une méthodologie innovante est proposée et basée sur les composants pour la modélisation et l'émulation de systèmes photovoltaïques en temps réel integers aux microgrids. L'approche de modélisation proposée peut utiliser le langage de modélisation des systèmes (SysML) pour décrire la structure et le comportement des systèmes photovoltaïques intégrés en tenant compte de leurs caractéristiques multidisciplinaires. De plus, cette étude présente le cadre de spécification de haut niveau des systèmes embarqués (HiLeS) pour transformer les modèles SysML développés en code source destinés à configurer le matériel intégré. Cette caractéristique de la generation automatique de code permet de profiter de dispositifs avec un haut degré d'adaptabilité et de performances de traitement. Cette méthodologie basée sur HiLeS et SysML est axée sur l'étude des systems photovoltaïques partiellement ombragés ainsi que des architectures flexibles en électronique de puissance en raison de leur influence sur les microgrids actuels. En outre, cette perspective de recherche est utilisée pour évaluer les stratégies de contrôle et de supervision dans les conditions normales et de défauts. Ce travail représente la première étape pour développer une approche innovante en temps réel pour modéliser et émuler des systèmes photovoltaïques complexes en tenant compte des propriétés de modularité, de haut degré d'évolutivité et des conditions de travail non uniformes. Les résultats expérimentaux et analytiques valident la méthodologie proposée. / Nowadays, the integration of photovoltaic systems into electrical grids is encouraging the expansion of microgrids. However, this integration has also increased the power system complexity leading to new research challenges. Some of these research challenges require the development of innovative modeling approaches able to deal with this increasing complexity. Therefore, this thesis is intended to contribute with an innovative methodology component-based for modeling and emulating in real-time photovoltaic systems integrated to microgrids. The proposed modeling approach uses the Systems Modeling Language (SysML) to describe the structure and behavior of integrated photovoltaic systems. In addition, this study presents the High Level Specification of Embedded Systems (HiLeS) to transform automatically the developed SysML models in embedded code and Petri nets. These characteristics of automatic code generation and design based on Petri nets allow taking advantage of FPGAs for application of real-time emulation of photovoltaic systems. This dissertation is focused on partially shaded photovoltaic systems and flexible power electronics architectures because of their relevant influence on current microgrids. Furthermore, this research perspective is intended to evaluate control and supervision strategies in normal and fault conditions. This work represents the first step to develop an innovative real-time approach to model and emulate complex photovoltaic systems considering properties of modularity, high degree of scalability, and non-uniform working conditions. Finally, experimental and analytical results validate the proposed methodology.

O consumo e o mercado de cafés especiais, como orgânicos, gourmets e socialmente justos, cresce no mundo todo oferecendo preços atraentes para o produtor, enquanto o mercado de cafés commodity encontra grande oferta e preços muito baixos. A produção orgânica revela-se como alternativa ambiental, social e econômica, pois não contamina o meio ambiente e nem as pessoas direta e indiretamente envolvidas, além de agregar mais valor ao produto final. Apesar de o Brasil ser o maior produtor mundial de café, com aproximadamente 45 milhões de sacas em 2002, a produção de café orgânico foi aproximadamente de 70 mil sacas, de acordo com a ACOB (Associação de Cafeicultura Orgânica do Brasil). O México é o maior produtor mundial de café orgânico, com aproximadamente 500 mil sacas em 2002, sendo a maioria proveniente de sistemas sombreados de café. A cafeicultura nacional caracteriza-se por extensas áreas de monocultivo a pleno sol, desconsiderando o fato do café ser uma espécie originária de florestas caducifólias da Etiópia. A produção de café orgânico brasileira também é, em sua maioria, a pleno sol, com pouca biodiversidade e grande input ao sistema. Países produtores de café orgânico em sistemas sombreados e consumidores criticam a ausência de biodiversidade do sistema brasileiro. Portanto, a pesquisa nacional deve avaliar cientificamente diferentes manejos de café orgânico, obtendo informações quantitativas e qualitativas, visando a sustentabilidade sócio-ambiental e ganho de competitividade internacional do produto brasileiro neste nicho de mercado. Na busca de parâmetros que permitam a caracterização do sistema sombreado e do sistema a pleno sol de café orgânico, a composição química elementar avaliada em elevado nível metrológico é uma ferramenta potencial. Esta alta confiabilidade metrológica pode ser obtida através da análise por ativação neutrônica instrumental (INAA). Para a caracterização destes sistemas de produção de café orgânico, vários elementos químicos foram quantificados por INAA em grãos e folhas de café Coffea arabica, variedade Mundo Novo, e nos solos de ambos os sistemas - café sombreado por árvore leguminosa Platycyamus regnellii e café a pleno sol, na fazenda Jacarandá, Machado, Minas Gerais. Foram também avaliados os parâmetros de produtividade, fertilidade do solo, nutrição vegetal e qualidade do café. Os resultados indicam uma perspectiva positiva para a discriminação dos dois sistemas de produção utilizando-se da composição química elementar determinada por INAA. As avaliações demonstram uma tendência à superioridade do sistema sombreado, principalmen te quanto às maiores concentrações de potássio encontrados em grãos, folhas e solo, que podem ter propiciado uma melhor qualidade do café deste sistema. / The consumption of special coffee, mainly organic coffee, is increasing worldwide following the tendency of consuming products socially fair and ecologically sustainable, providing new market opportunities for coffee farmers in developing countries. The organic coffee is considered to have a better quality, once no agrochemicals are used and therefore, only the essential elements of the coffee will be present in the final product. Brazil is the largest world coffee producer, with 2,700,000 tons of green coffee in the 2002 harvest. However, only 4,200 tons are certified organic coffee, according to the Organic Coffee Brazilian Association (ACOB). The cultivation of organic coffee and shaded coffee are common in Central America, while in Brazil both conventional and organic coffee are mainly cultivated in the full sun system. Mexico, the largest world organic coffee producer, harvested 24,000 tons of certified organic coffee in the 2001-2002 season, most of it from shaded organic coffee system. In Brazil, such system is not well trusted and is also known as less productive. The full sun organic system is very criticized because of the lack of biodiversity and the high demand for external organic fertilizers. The shaded coffee system recycles more nutrients and has biodiversity, consequently, less dependent on external organic fertilizers, insecticides and fungicides. To characterize these two distinct organic coffee production systems, several inorganic chemical elements were quantified by instrumental neutron activation analysis (INAA) in coffee beans and leaves from Coffea arabica, variety Mundo Novo, leguminous shade tree (Platycyamus regnellii) leaves and soil from both systems at the Jacarandá farm, Machado, Minas Gerais State, Brazil. Other parameters such as productivity, soil fertility, plant nutrition and coffee quality were also evaluated. Results show a positive perspective for discrimination of the two production systems, through the chemical composition by INAA. The evaluations show a tendency of superiority for the shaded treatment, mainly according to the higher mass fractions of K in grains, leaves and soil, which may have caused better coffee quality.

O consumo e o mercado de cafés especiais, como orgânicos, gourmets e socialmente justos, cresce no mundo todo oferecendo preços atraentes para o produtor, enquanto o mercado de cafés commodity encontra grande oferta e preços muito baixos. A produção orgânica revela-se como alternativa ambiental, social e econômica, pois não contamina o meio ambiente e nem as pessoas direta e indiretamente envolvidas, além de agregar mais valor ao produto final. Apesar de o Brasil ser o maior produtor mundial de café, com aproximadamente 45 milhões de sacas em 2002, a produção de café orgânico foi aproximadamente de 70 mil sacas, de acordo com a ACOB (Associação de Cafeicultura Orgânica do Brasil). O México é o maior produtor mundial de café orgânico, com aproximadamente 500 mil sacas em 2002, sendo a maioria proveniente de sistemas sombreados de café. A cafeicultura nacional caracteriza-se por extensas áreas de monocultivo a pleno sol, desconsiderando o fato do café ser uma espécie originária de florestas caducifólias da Etiópia. A produção de café orgânico brasileira também é, em sua maioria, a pleno sol, com pouca biodiversidade e grande input ao sistema. Países produtores de café orgânico em sistemas sombreados e consumidores criticam a ausência de biodiversidade do sistema brasileiro. Portanto, a pesquisa nacional deve avaliar cientificamente diferentes manejos de café orgânico, obtendo informações quantitativas e qualitativas, visando a sustentabilidade sócio-ambiental e ganho de competitividade internacional do produto brasileiro neste nicho de mercado. Na busca de parâmetros que permitam a caracterização do sistema sombreado e do sistema a pleno sol de café orgânico, a composição química elementar avaliada em elevado nível metrológico é uma ferramenta potencial. Esta alta confiabilidade metrológica pode ser obtida através da análise por ativação neutrônica instrumental (INAA). Para a caracterização destes sistemas de produção de café orgânico, vários elementos químicos foram quantificados por INAA em grãos e folhas de café Coffea arabica, variedade Mundo Novo, e nos solos de ambos os sistemas - café sombreado por árvore leguminosa Platycyamus regnellii e café a pleno sol, na fazenda Jacarandá, Machado, Minas Gerais. Foram também avaliados os parâmetros de produtividade, fertilidade do solo, nutrição vegetal e qualidade do café. Os resultados indicam uma perspectiva positiva para a discriminação dos dois sistemas de produção utilizando-se da composição química elementar determinada por INAA. As avaliações demonstram uma tendência à superioridade do sistema sombreado, principalmen te quanto às maiores concentrações de potássio encontrados em grãos, folhas e solo, que podem ter propiciado uma melhor qualidade do café deste sistema. / The consumption of special coffee, mainly organic coffee, is increasing worldwide following the tendency of consuming products socially fair and ecologically sustainable, providing new market opportunities for coffee farmers in developing countries. The organic coffee is considered to have a better quality, once no agrochemicals are used and therefore, only the essential elements of the coffee will be present in the final product. Brazil is the largest world coffee producer, with 2,700,000 tons of green coffee in the 2002 harvest. However, only 4,200 tons are certified organic coffee, according to the Organic Coffee Brazilian Association (ACOB). The cultivation of organic coffee and shaded coffee are common in Central America, while in Brazil both conventional and organic coffee are mainly cultivated in the full sun system. Mexico, the largest world organic coffee producer, harvested 24,000 tons of certified organic coffee in the 2001-2002 season, most of it from shaded organic coffee system. In Brazil, such system is not well trusted and is also known as less productive. The full sun organic system is very criticized because of the lack of biodiversity and the high demand for external organic fertilizers. The shaded coffee system recycles more nutrients and has biodiversity, consequently, less dependent on external organic fertilizers, insecticides and fungicides. To characterize these two distinct organic coffee production systems, several inorganic chemical elements were quantified by instrumental neutron activation analysis (INAA) in coffee beans and leaves from Coffea arabica, variety Mundo Novo, leguminous shade tree (Platycyamus regnellii) leaves and soil from both systems at the Jacarandá farm, Machado, Minas Gerais State, Brazil. Other parameters such as productivity, soil fertility, plant nutrition and coffee quality were also evaluated. Results show a positive perspective for discrimination of the two production systems, through the chemical composition by INAA. The evaluations show a tendency of superiority for the shaded treatment, mainly according to the higher mass fractions of K in grains, leaves and soil, which may have caused better coffee quality.

Master thesis deals with design and construction of the most widely used engines currently. Overall, it is divided into five chapters, the first chapter deals with constructional features of various three-phase asynchronous motors, the second chapter briefly paid attention to single-phase motors. The next chapter focuses on the specific engine types, which differ from standard induction motors in its design implementation. This is an engine with full rotor, hysteresis, linear and with shaded field. Although asynchronous motors are considered the most reliable machines work in imperfect conditions, it leads to frequent breakdowns. This is covered in chapter four. Based on the findings from previous chapters the fifth chapter includes a preliminary draft of the asynchronous motor with a full rotor. The last chapter is devoted to the measurement on functional models.