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Resultados de existência e de não existência de ciclos limites e nós em equações diferenciais ordinárias
Get PDFNodes are equilibria of a planar differential equation or vector field whose eigenvalues
have the same sign. Star nodes are nodes whose eigenvalues are equal and nonzero. Limit
cycles are closed and isolated orbits in the set of closed orbits of a vector field. This work
aims to find conditions, as general as possible, in order to guarantee the coexistence of
limit cycles and star nodes. Such a study is done in a convenient way: take a family of
differential equations whose origin is a star node equilibrium and searches for conditions
for the existence of a limit cycle around the origin. Later, the study is generalized and
some results contemplate other types of equilibria.Nós são equilíbrios de uma equação diferencial ou de um campo de vetores no plano
cujos autovalores têm o mesmo sinal e são estrelados quando os autovalores são iguais e
não nulos. Ciclos limites são órbitas fechadas e isoladas no conjunto de todas as órbitas
fechadas de um campo de vetores. Esta dissertação tem por objetivo estudar condições, as
mais gerais possíveis, de forma a garantir a coexistência de ciclos limites e nós estrelados.
Tal estudo é feito de maneira conveniente: toma-se uma família de equações diferenciais ou
campo de vetores cuja origem é um equilíbrio do tipo nó estrelado e busca condições para
a existência de um ciclo limite ao redor da origem. O estudo é generalizado posteriormente
e alguns resultados contemplam outros tipos de equilíbrios
Abordagem para a configuração ótima de investimentos em projetos de microgeração biogás-solar FV a partir da otimização multiobjetivo
Get PDFBrazil is one of the countries that seek to encourage distributed generation (DG) based on a net-metering scheme, combined with the exemption from the trading tax (ICMS), which is offered by different Brazilian states at different levels, and the lines financing from the national development bank. However, incentivized renewable energy sources (RES) have advantages in certain attributes, which many other RES do not have. In this sense, the combination of two or more sources in a hybrid way is able to minimize the disadvantages of renewable sources, including investment, operation and maintenance costs, intermittency and occupied area of the land where the generation system is installed. Therefore, the objective of this work is to contribute to the configuration of hybrid biogas-solar photovoltaic (PV) systems for pig farms, using multiobjective optimization. For this, a design of experiment technique will be adopted to define the objective functions, the construction of the Pareto frontier using the Normal Boundary Intersection (NBI) method and the Pareto-optimal solution will be located by the ratio between Entropy and Mahalanobis distance. The data obtained through the experimental design will also be used in the construction of confidence ellipses and in the Multivariate Analysis of Variance (MANOVA) technique, to compare the results obtained in three cities in three different brazilian states. The input variables used will be operational data from biogas and solar photovoltaic (PV) generation and the response variables used are the mean and standard deviation of the Net Present Value (NPV). The main results obtained were the optimal configuration of the biogas-PV hybrid system and the comparison of the investment made in the three selected cities. The contributions generated are intended to assist the decisions of renewable energy market regulators and investors.O Brasil é um dos países que tem incentivado a geração distribuída (GD) a partir de um esquema net-metering, combinado com a isenção do Imposto sobre Circulação de Mercadorias e Serviços (ICMS), que é ofertada por diferentes estados brasileiros em diferentes níveis, e as linhas de financiamento do Banco Nacional de Desenvolvimento Econômico e Social (BNDES). Entretanto, algumas fontes de energia renováveis (FER) incentivadas apresentam vantagens em determinados atributos, que muitas vezes outra FER não possui. Nesse sentindo, a combinação entre duas ou mais fontes de forma híbrida é capaz de maximizar as vantagens e minimizar as desvantagens de cada fonte, dentre elas os custos de investimento, operação e manutenção, o efeito da intermitência e, a diferença de área ocupada no terreno em que o sistema de geração é instalado. Portanto, o objetivo deste trabalho é contribuir com a configuração de sistemas híbridos biogás-solar fotovoltaico (FV) para granjas de suínos, utilizando otimização multiobjetivo. Para tal, será adotada a técnica de delineamento de experimentos para definir as funções objetivo, a construção da fronteira de Pareto utilizando o método Normal Boundary Intersection (NBI) e, também, a identificação da melhor solução Pareto-ótima por meio da relação entre a Entropia e a distância de Mahalanobis. Os dados obtidos por meio do delineamento de experimentos também serão utilizados na construção de elipses de confiança e na técnica Multivariate Analysis of Variance (MANOVA), para confrontar os resultados obtidos em três cidades de três diferentes estados brasileiros. As variáveis de entrada empregadas estão relacionadas com os dados operacionais das gerações por meio do biogás e da geração FV e as variáveis de resposta utilizadas são a média e o desvio padrão do Valor Presente Líquido (VPL). Os principais resultados obtidos foram a configuração ótima do sistema híbrido biogás-FV e a comparação do investimento realizado nas três cidades selecionadas. As contribuições geradas têm como propósito auxiliar as decisões de reguladores do mercado de energia renovável e investidores
Incentivos ao transporte ativo em planos de mobilidade urbana: estudo comparativo Brasil e Portugal
Get PDFThe research topic, which pertains to Sustainable Urban Mobility Policies and Plans, is inherently interdisciplinary, as it involves factors from the fields of Transport Engineering, Environmental Engineering, Architecture, Urban Planning, and Public Management. Sustainable Urban Mobility relies on political, economic, and social aspects, also touching on education and health in a multidisciplinary manner. The Sustainable Urban Mobility Plan is an important tool for planning and management. Among its guidelines, according to Law No. 12,587 of 2012, is the encouragement and prioritization of active modes (such as walking and cycling), as well as public collective transportation, over individual motorized modes. Active modes are non-polluting, democratic, and healthy transportation options, and are highlighted in sustainable planning. There are various ways to promote active modes, not limited to just providing infrastructure, but also including land use policies, educational and awareness actions, tax incentives, disincentives for private motorized modes, among others. The development of mobility plans and their policies should be adapted to the realities of each locality. Additionally, literature concludes that packages of measures are more effective in changing mobility habits than isolated measures. The objective of this study was to evaluate the measures promoting active transportation in Mobility Plans in Brazil and Portugal. The guiding research question is: which measures/policies for promoting active transportation have more effective results in increasing trips by active modes, and what are the measures used in mobility plans in Brazil and Portugal? To address this question, a comparative case study was conducted. Initially, a literature review was performed on the topic, along with a review of legislation and government guidelines for the development of Mobility Plans and policies promoting active modes. Based on the data obtained from the review, criteria for evaluating the selected plans were structured. In the second phase, a survey of municipalities with Urban Mobility Plans was conducted, and data from available online plans were collected. Sixteen mobility plans were selected for evaluation. A preliminary study of two of these plans, one Brazilian and one Portuguese, contributed to identifying key measures and adjusting the evaluation criteria in the third phase. The fourth phase involved analyzing all the plans according to the defined criteria. The results indicate that the predominant policies in the examined plans involve infrastructure improvements, education, and restrictions on the use of motorized vehicles. Additionally, the promotion and integration of public transportation are also emphasized, reflecting widely accepted recommendations in the reviewed literature. Other policies, such as those related to land use, financial incentives or tax benefits, and bike-sharing systems, are less commonly adopted despite being recommended. The coordinated approach to these policies, comprising a set of measures, is less common in Brazilian plans, while plans in Portugal present more detailed proposals. Both countries employ tools and methodologies for social participation, although the approaches vary.O tema de pesquisa, que se refere as Política e Planos de Mobilidade Urbana Sustentável, é por natureza interdisciplinar, por relacionar fatores das áreas das Engenharias de Transportes, Ambiental, Arquitetura, Urbanismo e Gestão Pública. A Mobilidade Urbana Sustentável depende de aspectos políticos, econômicos e sociais tangenciando ainda de forma multidisciplinar as áreas de educação e saúde. O Plano de Mobilidade Urbana Sustentável é uma importante ferramenta de planejamento e gestão. Dentre suas diretrizes, de acordo com a Lei nº 12.587 de 2012, está o incentivo aos modos ativos (como caminhar e andar de bicicleta) e priorização destes modos, assim como do transporte público coletivo, sobre os modos motorizados individuais. Os modos ativos consistem em modos de transporte não poluentes, democráticos e saudáveis sendo evidenciados no planejamento sustentável. Existem diversas formas de incentivo aos modos ativos, não se limitando a fornecer apenas infraestrutura, mas também promovendo políticas de uso do solo, ações de educação e conscientização, incentivos fiscais, desincentivo aos modos privados motorizados, entre outros. A elaboração de planos de mobilidade e suas políticas deve ser adaptada a realidade de cada localidade. Ainda, a literatura conclui que pacotes de medidas tem maior resultado em mudar hábitos de mobilidade do que medidas isoladas. O objetivo deste trabalho foi avaliar as medidas de incentivo aos transportes ativos em Planos de Mobilidade no Brasil e em Portugal. A questão que norteia a pesquisa é: quais medidas/políticas de incentivo aos transportes ativos têm resultados mais efetivos em aumentar os deslocamentos por modos ativos e quais são as utilizadas em planos de mobilidade no Brasil e em Portugal? Para buscar responder essa questão, um estudo de caso comparativo foi conduzido. Inicialmente foi feita uma revisão bibliográfica a respeito do tema e revisão da legislação e orientações governamentais para elaboração de Planos de Mobilidade e políticas de incentivos a modos ativos. A partir dos dados obtidos na revisão foram estruturados critérios para avaliação dos planos selecionados. Na segunda etapa foi conduzida uma pesquisa de municípios que possuem Plano de Mobilidade Urbana e feita a coleta de dados de planos disponíveis on-line. Foram selecionados 16 planos de mobilidade para avaliação. Um estudo preliminar com dois deles, um brasileiro e um português contribuindo para a identificação das principais medidas e ajuste dos critérios de avaliação na terceira etapa. A quarta etapa, consistiu na análise de todos os planos de acordo com os critérios definidos. Os resultados indicam que as políticas predominantes nos planos examinados envolvem melhorias na infraestrutura, educação e restrições ao uso de veículos motorizados. Além disso, a promoção e integração do transporte público são também enfatizadas, refletindo recomendações amplamente aceitas na literatura pesquisada. Outras políticas, como aquelas voltadas para o uso do solo, incentivos financeiros ou benefícios fiscais e sistemas de compartilhamento de bicicletas, são menos adotadas, apesar de também serem recomendadas. A abordagem coordenada dessas políticas, compreendendo um conjunto de medidas, é menos comum nos planos brasileiros, enquanto os planos em Portugal apresentam propostas mais detalhadas. Ambos os países empregam instrumentos e metodologias para a participação social, embora as abordagens variem
Caracterização dos eventos meteorológicos que deflagraram desastres naturais nos estados de Minas Gerais e Bahia: estudo de caso
Get PDFNatural disasters manifest as a result of the conflicting interaction between extreme natural phenomena and vulnerable communities. These phenomena, within the context of climate change, tend to occur more frequently worldwide, especially those related to climatological and meteorological events. In Brazil, there is an extensive history of extreme rainfall events triggering natural disasters. According to the National Institute of Meteorology (INMET), December 2021 was the rainiest month in the last 15 years in northern Minas Gerais and southern Bahia. Some meteorological stations recorded rainfall records, such as the Lençóis–BA station, which recorded 578 mm between December 1st and 27th, 445.4 mm above the climatological average. The heavy rains left approximately 86,000 and 30,000 people displaced in Bahia and Minas Gerais, respectively. In this context, this study aims to analyze, in addition to the history of natural disasters in Minas Gerais and Bahia, the meteorological patterns and associated consequences of the natural disasters that occurred in northern Minas Gerais and southern Bahia on December 23rd, 24th, 25th, and 26th, 2021. Data on natural disasters, satellite images, soil moisture, reanalysis, precipitation from rain gauge stations, and satellites were used. Based on this data, the disaster history of Minas Gerais and Bahia, the meteorological characteristics of the event that occurred in December 2021, and the calculation of return period were analyzed. Regarding the event between December 23rd and 26th, 2021, the phenomenon that triggered the occurrences was the South Atlantic Convergence Zone (SACZ). However, since the beginning of the month, the region has recorded high rainfall accumulations. Regarding the return period, it was observed that only in Unaí–MG did the recorded rainfall exceed what is expected every 100 years. Thus, it is evident the importance of knowing the local characteristics and historical precipitation to classify an event as extreme, as well as highlighting the importance of the public sector in mitigating and reducing the damage from natural disasters.Os desastres naturais se manifestam como resultado da interação conflituosa entre fenômenos naturais extremos e comunidades em estado de vulnerabilidade. Esses fenômenos, no contexto das mudanças climáticas, tendem a ocorrer com maior frequência em todo o globo, especialmente aqueles relacionados a eventos climatológicos e meteorológicos. No Brasil, há um extenso histórico de eventos extremos de chuva que desencadearam desastres naturais. Segundo o Instituto Nacional de Meteorologia (INMET), o mês de dezembro de 2021 foi o mais chuvoso dos últimos 15 anos no norte de Minas Gerais e sul da Bahia. Algumas estações meteorológicas registraram recordes de chuva, como a estação de Lençóis–BA, que registrou 578 mm entre os dias 1 e 27 de dezembro, sendo 445,4 mm acima da média climatológica. As fortes chuvas deixaram aproximadamente 86 mil e 30 mil pessoas desabrigadas na Bahia e em Minas Gerais, respectivamente. Nesse contexto, este trabalho pretende analisar, além do histórico de desastres naturais em Minas Gerais e Bahia, os padrões meteorológicos e as consequências associadas aos desastres naturais ocorridos no norte de Minas Gerais e sul da Bahia nos dias 23, 24, 25 e 26 de dezembro de 2021. Foram utilizados dados sobre desastres naturais, imagens de satélite, umidade do solo, reanálise, precipitação proveniente de estações pluviométricas e satélites. A partir desses dados, o histórico de desastres de Minas Gerais e da Bahia, as características meteorológicas do evento ocorrido em dezembro de 2021 e o cálculo do tempo de retorno foram analisados. Quanto ao evento entre os dias 23 e 26 de dezembro de 2021, o fenômeno que desencadeou as ocorrências foi a Zona de Convergência do Atlântico Sul (ZCAS). Contudo, desde o início do mês, a região registrou elevados acumulados de chuva. Quanto ao tempo de retorno, foi possível observar que somente em Unaí–MG a chuva registrada superou o que é esperado a cada 100 anos. Sendo assim, evidencia-se a importância de conhecer as características locais e a precipitação histórica para classificar um evento como extremo, além de destacar a importância do setor público na mitigação e redução de danos dos desastres naturais
Alcançando fosforescência em condição ambiente para moléculas puramente orgânicas
Get PDFIn this study, the photophysical properties of two organic molecules, named KSH 03-
13 and KSH 05-09, were investigated. These molecules consist of two fused heterocyclic
aromatic rings. One of the rings is pyridine (an aromatic ring containing a
nitrogen atom), and the other is carbazole (a bicyclic aromatic compound containing
a nitrogen atom in the central ring). The structures of the molecules are fully
conjugated, and they are isomers of each other. The samples were prepared in solutions
of Tetrahydrofuran (THF), Dichloromethane (DCM), toluene, and chloroform,
and in films of Polymethylmethacrylate (PMMA), Poly(acrylic acid) (PAA), zeonex,
Polyvinylidene Fluoride (PVDF), and Poly(methacrylic acid) (PMAA). Optical characterization
was conducted using conventional techniques such as optical absorption,
photoluminescence, and quantum emission efficiency. Additionally, we employed a more
advanced time-resolved technique, such as time-resolved fluorescence, using a system
based on time-correlated single-photon counting and an intensified charge-coupled device
(iCCD) camera to detect phosphorescent emission. Optical measurements were
carried out at different temperatures and with varying excitation laser powers. Based
on the experimental results, we demonstrated room-temperature phosphorescence in
both organic molecules incorporated into PAA and PMMA matrices. We found that
room-temperature phosphorescence (RTP) is based on the rigid environment formed
between the polymer matrix and the organic molecule. This environment is constructed
through hydrogen bonds that suppress non-radiative energy loss and also partially
protect against oxygen quenching of the excited triplet state. In addition to the photophysical
characterization, we present naked-eye images of both materials showing
room-temperature phosphorescence.Neste estudo, foram investigadas as propriedades fotofísicas de duas moléculas orgânicas,
denominadas KSH 03-13 e KSH 05-09. Essas moléculas são constituídas por
dois anéis aromáticos heterocíclicos fundidos. Um dos anéis é uma piridina (um anel
aromático contendo um átomo de nitrogênio), e o outro é um carbazol (um composto
aromático bicíclico contendo um átomo de nitrogênio no anel central). As estruturas
das moléculas são completamente conjugadas e elas são isômeras entre si. As amostras
foram preparadas em soluções de Tetraidrfurano (THF), Diclorometano (DCM), tolueno
e clorofórmio e em filmes de Polimetilmetacrilico (PMMA), Poli(ácido acrílico)
(PAA), zeonex, Fluoreto de polivinilideno (PVDF) e Poli(ácido metacrílico) (PMAA).
A caracterização óptica foi conduzida por meio de técnicas convencionais, como absorção
óptica, fotoluminescência e eficiência quântica de emissão. Adicionalmente, utilizamos
uma técnica mais avançada com resolução temporal, como fluorescência resolvida
no tempo, empregando um sistema baseado no método de contagem de fótons únicos
correlacionados temporalmente e uma câmera intensificada de dispositivos acoplados
por carga (iCCD) para detecção de emissão fosforescente. As medições ópticas foram
realizadas em diferentes temperaturas e com variação das potências do laser de excitação.
Com base nos resultados experimentais demonstramos a emissão fosforescente
em temperatura ambiente nas duas moléculas orgânicas incorporadas em matrizes de
PAA e PMMA. Verificamos que a Fosforescência à Temperatura Ambiente (RTP) está
baseada no ambiente rígido formado entre a matriz polimérica e a molécula orgânica.
Esse ambiente é construído por meio de ligações de hidrogênio que suprimi a perda de
energia não radiativa e também protege parcialmente o oxigênio da extinção do estado
tripleto excitado. Além da caracterização fotofísica, apresentamos imagens capturadas
a olho nu dos dois materiais demonstrando fosforescência em temperatura ambiente
Avaliação da confiabilidade de bombas centrífugas utilizando dados de acionamento de garantia como falha em campo
Get PDFThis paper presents the conduct of a product reliability assessment, using warranty drive data
as a basis for analyzing failures in the field. Reliability is the probability that a product will
operate fault-free for a specific period of time. Considering that brand image and product
credibility are linked to customers' perception of quality, understanding product reliability
becomes crucial to remaining competitive in the market. Many manufacturers, occasionally
limited by resources, launch products without understanding their reliability, resulting in high
repair costs due to warranty returns. In this context, warranty drive data can provide a
valuable and low-cost opportunity to understand the reliability of products on the market and
apply the concept of continuous improvement, as it offers a realistic view of product operation
and failures in the field. The research focuses on assessing the reliability of hydraulic
centrifugal pumps, manufactured by a leisure equipment industry with more than 50 years on
the market. The aim was to statistically verify product reliability, which has never been
assessed before, using field failure data collected by the Customer Service Department (SAC)
through warranty claims, thus demonstrating a free and timely method, especially for
manufacturers who have products in this context. The Statistical Theory of Reliability was
applied, performing a probabilistic modeling of the data up to the first failure, considering a
single failure mode (due to limitations of the data used). Fitting them to the Weibull
distribution model, using Maximum Likelihood estimation and the Anderson-Darling fit
quality test, the aid and demonstration of the use of computational resources with MINITAB®
software (closed source) was carried out. The same analysis was also demonstrated using
RStudio software (open source) in order to present an accessible resource. Due to the
difficulties in adjusting the field failure data derived from the warranty activation (which is of
an uncertain and censored nature), the results of the parametric Weibull model were compared
with the results obtained by the non-parametric Kaplan-Meier model, generated with the same
software. Tools such as Failure Mode and Effect Analysis (FMEA) and Fault Tree Analysis
(FTA) were also used to analyze failure causes and effects, complementing the assessment
and highlighting possible opportunities for organizing failure data by failure mode. The
results obtained using the method showed reliability values of approximately 40% halfway
through the warranty period; this result does not seem to accurately represent the reality of the
product being assessed and may have been influenced by the uncertain and censored nature of
the data derived from the warranty claim, and by the inaccuracies observed in the data
supplied by the manufacturer. These results suggest that, in order to take advantage of the
benefits of applying the method, it is important to consider the uncertainty and censorship
characteristics of the field failure data obtained from the warranty activation records and
minimize them in order to obtain more accurate and coherent results. In this context, studies
to improve the method are suggested and encouraged, in view of its solid benefits
(representing failures in a real scenario, without controlled operating variables, at zero cost)
and social impact, which mainly help small and medium-sized
companies/industries/manufacturers to implement a reliability-oriented culture.Este trabalho apresenta a condução de uma avaliação de confiabilidade de produto, utilizando
dados de acionamento de garantia como base para a análise de falhas em campo. A
confiabilidade é a probabilidade de um produto operar sem falhas durante um período
específico. Considerando que a imagem da marca e a credibilidade do produto estão ligadas à
percepção de qualidade dos clientes, o entendimento da confiabilidade dos produtos torna-se
crucial para se manter competitivo no mercado. Muitos fabricantes, ocasionalmente limitados
por recursos, lançam produtos sem compreender sua confiabilidade, resultando em altos
custos de reparo devido ao retorno na garantia. Neste contexto, os dados de acionamento de
garantia podem fornecer uma oportunidade valiosa e de baixo custo para entender a
confiabilidade dos produtos no mercado e aplicar o conceito de melhoria contínua, uma vez
que oferecem uma visão realista da operação dos produtos e das falhas em campo. A pesquisa
se concentra na avaliação da confiabilidade de bombas centrífugas hidráulicas, fabricadas por
uma indústria de equipamentos de lazer com mais de 50 anos de mercado. O objetivo foi
verificar estatisticamente a confiabilidade do produto, nunca antes avaliada, utilizando dados
de falha em campo coletadas pelo Serviço de Atendimento ao Consumidor/Cliente (SAC) por
meio do acionamento de garantia, demonstrando assim um método gratuito e oportuno,
principalmente para fabricantes que possuem produtos neste contexto. Aplicou-se a Teoria
Estatística da Confiabilidade, realizando uma modelagem probabilística dos dados até a
primeira falha, considerando um único modo de falha (por limitações dos dados utilizados).
Ajustando-os ao modelo de distribuição Weibull, utilizando a estimativa de Máxima
Verossimilhança e o teste de qualidade de ajuste Anderson-Darling, o auxílio e demonstração
da utilização de recurso computacional com o software MINITAB® (código fechado) foi
realizada. A mesma análise também foi demonstrada com o software RStudio (código aberto)
com o intuito de apresentar um recurso acessível. Devido às dificuldades de ajuste dos dados
de falha em campo derivados do acionamento de garantia (que são de natureza incerta e
censurada), comparou-se os resultados do modelo paramétrico Weibull com os resultados
obtidos pelo modelo não-paramétrico Kaplan-Meier, gerados com os mesmos softwares.
Também foram utilizadas ferramentas como a Failure Mode and Effect Analysis (FMEA) e a
Fault Tree Analysis (FTA) para analisar causas e efeitos das falhas, complementando a
avaliação e evidenciando possíveis oportunidades de organização dos dados de falha por
modo de falha. Os resultados obtidos por meio do método demonstraram valores de
confiabilidade aproximados de 40% na metade do tempo de garantia; esse resultado parece
não representar com precisão a realidade do produto avaliado e pode ter sido influenciado
pela característica incerta e censurada dos dados derivados do acionamento de garantia, e
pelas imprecisões observadas nos dados fornecidos pela fabricante. Esses resultados sugerem
que, para aproveitamento dos benefícios da aplicação do método, é importante considerar as
características de incerteza e censura dos dados de falha em campo obtidos por meio dos
registros de acionamento da garantia e minimizá-las para obtenção de resultados mais
precisos e coerentes. Neste contexto, a condução de estudos que aprimorem o método é
sugerida e incentivada, tendo em vista seus benefícios sólidos (representando falhas no
cenário real, sem variáveis de operação controladas, a custo zero) e de impacto social, que
auxiliam principalmente pequenas e médias empresas/indústrias/fabricantes na implantação
de uma cultura voltada à confiabilidade
Propriedades termoelétricas de cerâmicas de CaMnO3 produzidas por diferentes rotas de síntese em atmosferas oxidante e redutora
Get PDFIn the pursuit of clean and sustainable energy, In the quest for clean and sustainable energy, thermoelectric materials have been extensively studied and improved, with calcium manganite, CaMnO3 (CMO), being one of the most relevant materials. In this context, a study was conducted on the production of CaMnO3 ceramics in different atmospheres to optimize their thermoelectric properties. CMO powders were synthesized using solid-state reaction (SSR) and the modified Pechini chemical method (QUI). Reducing and oxidizing atmospheres (air, O2, or 10% H2/N2) were used during the sample preparation stages, calcination, and sintering. The influence of the synthesis route was investigated by modifying the calcination and sintering times (3, 6, 12, and 24 hours), evaluating their effects on the formed phases as well as the properties of the produced ceramics. Differential thermal analysis conducted in different atmospheres identified 800 ºC as the crystallization temperature of the CMO phase, but it resulted in excessive undesirable secondary phases. Therefore, batches of powders were calcined at 1000 ºC for 3 or 24 hours in different atmospheres. Scanning electron microscopy (SEM/EDS) observations were carried out to evaluate the morphology, chemical microanalysis, and particle size distribution of the particles obtained in SSR and QUI syntheses. X-ray diffraction (XRD) analysis, coupled with Rietveld refinement, was used to quantify the formed phases. Measurements of the Seebeck coefficient and thermal and electrical conductivities as a function of temperature were performed to characterize the thermoelectric properties and calculate the Figure of Merit (zT) values for each studied condition. Little variation was observed between the phases and their respective amounts under O2 and air atmospheres; however, using the H2/N2 atmosphere during sintering resulted in the complete reduction of CMO, thus not forming the desired phase. Calcination at 1000 ºC (in air or O2) favored the formation of the CMO phase, especially for SSR powders, which presented mass fractions of the desired phase between 78% and 100%, while for QUI powders, the CMO phase fraction ranged between 60% and 70%. The powders calcined at 1000 ºC were relevant in forming the microstructure of the sintered ceramics, as the quantities of the CMO phase in the powders influenced the densification and grain growth processes, whereas using powders calcined at 800 ºC resulted in ceramics with the lowest relative densities (64.1%). Ceramics sintered in H2/N2 were found to be highly electrically resistive, whereas ceramics sintered in oxygen exhibited the highest electrical conductivity values (4117 S/m) and the highest zT values (0.08) among the produced samples. CMO ceramics obtained by the QUI route presented very low electrical conductivity compared to those produced by SSR, and therefore, achieved the lowest zT values, even though they exhibited the desirable low thermal conductivity values (1.42 W/mK) compared to those obtained for SSR CMO ceramics (4.02 W/mK).Na busca por energia limpa e sustentável, materiais termoelétricos vêm sendo estudados e aprimorados, sendo a manganita de cálcio, CaMnO3 (CMO), um dos materiais mais proeminentes. Neste contexto, foi realizado o estudo sobre a produção de cerâmicas de CaMnO3 em diferentes atmosferas com o intuito de otimizar suas propriedades termoelétricas. Pós de CMO foram sintetizados por meio da reação em estado sólido (RES) e da rota química, método de Pechini modificado (QUI). Atmosferas redutoras e oxidantes (ar, O2 ou 10 % H2/N2) foram usadas durante as etapas de preparação das amostras, calcinação e sinterização. Investigou-se a influência da rota de síntese, modificando os tempos de calcinação e sinterização (3, 6, 12 e 24 h), avaliando suas influências nas fases formadas, bem como nas propriedades das cerâmicas produzidas. A partir da análise térmica diferencial, realizada em diferentes atmosferas, a temperatura de 800 ºC foi identificada como a de cristalização da fase CMO, porém resultou em excessivas fases secundárias indesejáveis. Por isso, lotes de pós foram calcinados a 1000 ºC durante 3 ou 24 h, nas diferentes atmosferas. Microscopia eletrônica de varredura (MEV/EDS) foi utilizada para a avaliação da morfologia, da microanálise química e da granulometria das partículas obtidas nas sínteses RES e QUI. Análises de Difração de Raios X (DRX), associadas ao refinamento de Rietveld, foram empregadas para quantificar as fases formadas. Medições de coeficiente Seebeck e condutividades térmica e elétrica, em função da temperatura, foram realizadas para se caracterizar as propriedades termoelétricas e calcular os valores de Figura de Mérito (zT), obtidos para cada condição estudada. Observou-se pouca variação entre as fases e respectivas quantidades geradas, sob as atmosferas de O2 e ar, porém, o uso da atmosfera de H2/N2, na sinterização, resultou em completa redução do CMO, não formando, portanto, a fase de interesse. A calcinação a 1000 ºC (ao ar ou O2) favoreceu a formação da fase CMO, especialmente para os pós RES, que apresentaram frações mássicas da fase de interesse entre 78 % e 100 %, enquanto para os pós QUI, a fração de CMO formada variou entre 60 % e 70 %. Os pós calcinados a 1000 °C foram relevantes na formação da microestrutura das cerâmicas sinterizadas, pois as quantidades da fase CMO nos pós interferiram no processo de densificação e de crescimento de grãos, enquanto o uso dos pós calcinados a 800 ºC gerou cerâmicas com as menores densidades relativas (64,1%). As cerâmicas sinterizadas em H2/N2 se mostraram eletricamente muito resistivas, já as cerâmicas sinterizadas em oxigênio apresentaram os maiores valores de condutividade elétrica (4117 S/m), e maiores zT’s (0,08) dentre as amostras produzidas. As cerâmicas de CMO, obtidas pela rota QUI, apresentaram baixíssima condutividade elétrica em relação às produzidas por RES, e, portanto, obtiveram os menores zT’s, ainda que tenham apresentado os desejáveis e baixos valores de condutividade térmica (1,42 W/mK) comparativamente aos valores de obtidos para as cerâmicas de CMO RES (4,02 W/mK)
Analysis and forecasting of droughts in northern Minas Gerais using machine learning
No full textThe Brazilian semi-arid region is one of the areas most impacted by climate change. This study investigated drought events that occurred between January 1961 and July 2020 in 25 municipalities in the northern mesoregion of Minas Gerais, which is part of the Brazilian semiarid region, and implemented a drought prediction model for 5 selected municipalities using a Recurrent Neural Network (RNN). The Standardized Precipitation and Evapotranspiration Index (SPEI) on a 12-month scale (SPEI-12) was used to verify the duration, magnitude, intensity, and relative frequency of droughts, with daily precipitation and potential evapotranspiration data. The results showed an increase in the frequency of dry periods in all 25 municipalities analyzed since 1990. Additionally, land use and land cover analysis between 1990 and 2020 revealed significant changes, such as the growth of forestry (116.08%), agriculture and pasture (25.45%), urban areas and other non-vegetated areas (103.76%), and mining (250%). Concurrently, there was a reduction in forest formation (-14.01%), savanna (9.34%), and river and lake areas (-29.36%). These land use changes may have contributed to the observed increase in drought frequency. In the drought prediction analysis using a recurrent neural network, it was found that, although all 5 selected municipalities showed good prediction performances for SPEI-12, São João da Ponte stood out as the municipality with the best performance. The presentation of the best performance in drought forecasts represents a significant result, as it can serve as a useful tool for managers in implementing preventive strategies against the impacts of drought, including water conservation measures and more effective agricultural practices and proper land management. The study also showed that the model's effectiveness may vary according to the physical and climatic characteristics of the municipalities analyzed. These results can contribute to SDG 6 - "Clean Water and Sanitation," emphasizing the management and regulation of water resources to ensure water security in drought-prone regions through actions such as advanced planning for the development of contingency plans, reducing negative impacts on agricultural activities, energy generation, and other sectors dependent on water availability.Agência 1O semiárido brasileiro é uma das regiões mais impactadas pelas mudanças climáticas. Este estudo investigou os eventos de seca ocorridos entre janeiro de 1961 e julho de 2020 em 25 municípios da mesorregião Norte de Minas Gerais, que fazem parte do semiárido brasileiro, e implementou um modelo de previsão de secas para 5 municípios selecionados usando uma Rede Neural Recorrente (RNN). Utilizou-se o Índice Padronizado de Precipitação e Evapotranspiração (SPEI) na escala de 12 meses (SPEI-12) para verificar a duração, magnitude, intensidade e frequência relativa das secas, com dados diários de precipitação e evapotranspiração potencial. Os resultados mostraram um aumento na frequência dos períodos secos em todos os 25 municípios analisados a partir de 1990. Além disso, a análise de uso e ocupação da terra entre 1990 e 2020 revelou mudanças significativas, como o crescimento da silvicultura (116,08%), agricultura e pastagem (25,45%), áreas urbanas e outras áreas não vegetadas (103,76%) e mineração (250%). Concomitantemente, houve redução da formação florestal (-14,01%), savânica (-9,34%) e áreas de rios e lagos (-29,36%). Essas alterações no uso da terra podem ter contribuído para o aumento observado na frequência das secas. Na análise de previsão de secas, utilizando rede neural recorrente, constatou-se que, embora todos os 5 municípios selecionados tenham apresentado boas performances de previsão para o SPEI12, São João da Ponte destacou-se como o município com melhor desempenho. A apresentação da melhor performance nas previsões de seca representa um resultado significativo, pois pode servir como uma ferramenta útil para gestores na implementação de estratégias preventivas contra os impactos da seca, incluindo medidas de conservação de água e práticas agrícolas mais eficazes e adequada gestão do território. O estudo também evidenciou que a eficácia do modelo pode variar conforme as características físicas e climáticas dos municípios analisados. Esses resultados podem contribuir para o ODS 6 - "Água Limpa e Saneamento", enfatizando a gestão e regulação dos recursos hídricos para garantir a segurança hídrica em regiões propensas à seca, através de ações como o planejamento avançado para o desenvolvimento de planos de contingência, reduzindo impactos negativos em atividades agrícolas, geração de energia e outros setores dependentes da disponibilidade hídrica
Modelo multicritério de análise benefício/custo em processo construtivo de mobilidade urbana - estudo de caso em Santa Rita do Sapucaí, MG
Get PDFCities are characterized by problems since the industrial revolution that generated an accelerated urbanization, which resulted in a need for construction processes of infrastructure for the population, disregarding the evaluations of resource use from different areas, such as social, environmental, economic, historical and cultural aspects of urbanized places. Some authors address the disorderly growth of urban areas, simultaneously with the discontinuity of works, which result in waste of resources at municipal, state and federal levels and do not serve the population. Despite the creation of the Ministry of Cities and the National Urban Mobility Policy, there is a lack of a structured evaluation method with sustainability criteria for selecting infrastructure construction processes that maximize benefits/advantages and minimize costs/disadvantages for the population. In this way, the objective of the work was to develop a combined model of cost-benefit analysis, using a multicriteria tool to evaluate the use of economic, environmental and social resources in the construction process of transport infrastructure and urban mobility. Through the theoretical foundation, several international initiatives for process evaluation were verified, with emphasis on The Green Book of the United Kingdom and it was verified that Brazil does not have the selection of proposals and processes outside of strictly objective criteria. We then sought to build and test the applicability of the model in the project of Vila Criativa, Vila Feliz in Santa Rita do Sapucaí, Minas Gerais, creator of the Movimento Cidade Criativa, Cidade Feliz, which uses the city as a platform to increase people’s quality of life. . Twenty-six (26) criteria were defined for the combined methodology of Analytic Hierarchy Process (AHP) and Benefit-Cost Analysis (ABC), submitted in comparison matrices for evaluation by 9 (nine) specialists. The criteria and their respective three-valued metrics were defined to contribute to the application of data in the tool ABCde Constructive Processes of Infrastructure (ABCINFRA). The tool contributes to the generation of an individual assessment report for each construction process for each sustainability resource in both benefit/advantage and cost/disadvantage classes. The application of the model in the construction process of Vila Criativa, Vila Feliz, allowed the validation of the technical criteria, expert weighting, determination of critical points and the entire construction of the tool through combined methods, contributing to the manager's decision-making in the application of the public resources connected with the purpose of sustainability and mobility. The tool made it possible to determine that the constructive process object of study minimized the costs/disadvantages and maximized the benefits/advantages, being viable for the city/people, mainly in the social resource that had a performance of 100% in both classes, followed by the economic resource and finally the environmental resource. In this way, the work met the main and specific objectives and provided a scientific contribution with the definition of technical performance criteria and metrics through the ABCINFRA data processing tool that delivers the quantitative analysis of the AHP and critical points and can also be used by the public managers/decision makers directed to constructive processes. It is suggested, as future works, the application of the ABCINFRA model, in different cities, contributing to new comparisons and analyses. As well as the expansion of specialists, representing the different Brazilian states.As cidades são caracterizadas por problemas desde a revolução industrial que gerou uma urbanização acelerada. Isso resultou na necessidade de processos construtivos de infraestrutura para a população, sem levar em consideração as avaliações do uso dos recursos em diversos âmbitos, como o social, ambiental, econômico, histórico e cultural dos locais urbanizados. Alguns autores abordam o crescimento desordenado dos centros urbanos, juntamente com a descontinuidade de obras, resultando em desperdício de recursos em nível municipal, estadual e federal, e que não atendem às necessidades da população. Apesar da criação do Ministério das Cidades e da Política Nacional de Mobilidade Urbana, identifica-se ausência de um método estruturado de avaliação com critérios de sustentabilidade para seleção de processos construtivos de infraestrutura que busquem maximizar os benefícios/vantagens e minimizar os custos/desvantagens para população. Desta maneira, o objetivo do trabalho foi desenvolver um modelo combinado de análise benefício-custo, utilizando ferramenta multicritério para avaliação do uso de recursos econômicos, ambientais e sociais em processo construtivo de infraestrutura de transporte e mobilidade urbana. Através da fundamentação teórica, verificou-se diversas iniciativas internacionais de avaliação de processos, com destaque para o The Green Book do Reino Unido e verificou-se que o Brasil não possui a seleção de propostas e processos à margem de critérios estritamente objetivos. Buscou-se então construir e testar a aplicabilidade do modelo no projeto da Vila Criativa, Vila Feliz em Santa Rita do Sapucaí, Minas Gerais, criadora do Movimento Cidade Criativa, Cidade Feliz que possui a cidade como plataforma para aumento da qualidade de vida das pessoas. Foram definidos 26 (vinte e seis) critérios para a metodologia combinada de Analytic Hierarchy Process (AHP) e a Análise Benefício-Custo (ABC), submetidos em matrizes de comparação para avaliação de 9 (nove) especialistas. Os critérios e suas respectivas métricas de três valores foram definidos para contribuir com a aplicação dos dados na ferramenta ABC de Processos Construtivos de Infraestrutura (ABCINFRA). A ferramenta contribui com a geração de relatório de avaliação individual de cada processo construtivo para cada recurso da sustentabilidade em ambas as classes de benefício/vantagem e custo/desvantagem. A aplicação do modelo no processo construtivo da Vila Criativa, Vila Feliz, permitiu a validação dos critérios técnicos, ponderação dos especialistas, determinação de pontos críticos e toda a construção da ferramenta através dos métodos combinados, contribuindo para tomada de decisão do gestor na aplicação dos recursos públicos conectados com o propósito da sustentabilidade e mobilidade. A ferramenta permitiu determinar que o processo construtivo objeto de estudo minimizou os custos/desvantagens e maximizou os benefícios/vantagens, sendo viável para a cidade/pessoas, principalmente no recurso social que teve desempenho de 100% em ambas as classes, seguido pelo recurso econômico e por último o recurso ambiental. Dessa maneira, o trabalho atendeu o objetivo principal e específicos e proporcionou contribuição científica com definição de critérios e métricas de desempenho técnicos através da ferramenta de processamento de dados ABCINFRA que entrega a análise quantitativa do AHP e pontos críticos e, pode ser utilizada também, pelos gestores/tomadores de decisões públicas direcionadas à processos construtivos. Sugere-se, como trabalhos futuros, a aplicação do modelo ABCINFRA, em diferentes cidades, contribuindo para novas comparações e análises. E a ampliação dos especialistas, representando os diversos estados brasileiros
Avaliação energética e experimental da secagem em baixa temperatura de lodo sanitário com o uso de energia heliotérmica
Get PDFThe development of an efficient and low-cost treatment for sanitary sludge meets the 6th UN
objective that aims to and provide sanitation for the world population by the year 2030. In
view of the above, this study evaluated, by means of a thermodynamic model, the drying of
sanitary sludge at low temperature by the method of the granular bed, previously centrifuged,
which was integrated into a heliothermic system with thermal storage. Scenario 1 was
modeled with the dryer operating for 9h.d-1 and scenario 2 for 24 h.d-1 (continuous operation),
and the same amount of sludge per day was processed in each scenario. Experimental assays
were also conducted on the mixture of wet and thermally treated sludge to study the influence
of the mixture on the drying process. The results showed that, in the conditions studied, the
contents of 50 and 90% of total solids are the most suitable for sludge, respectively, in the
inlet and outlet of the sludge dryer. While the drying temperature was defined at 80°C, as the
tests did not indicate the advantage over any temperature within the range evaluated (60 to
104°C). The drying method of the granular bed, produced a less coarse profile sludge and
with drying rates of up to 3.10 times higher than the convective method. The modeling
achieved thermodynamic viability for the integration of the heliothermic system when
scenarios 1 and 2 presented, respectively, a mirrored area of 3,848 and 3,345m², thermal
demand (with global losses of the model) of 3.23 and 2.81GJ.tv
-1 and thermal storage of 1,594
and 4,550kWht, demonstrating that the size of the modeled system is employed commercially
in several countries and that scenario 2 is the most interesting for indicating a smaller plant.
The model still showed that it is possible to produce condensed water naturally to maintain a
cycle of cleaning the solar concentrators with periodicity less than 2 days. In view of the
above, it is concluded that the integration of the drying with the heliothermic energy is
feasible from a technical and energetic standpoint and still presents the benefit of producing
water for cleaning or other non-potable purposes, mitigating one of the main impacts
environment of this technology and becoming attractive in regions of water stress. It was also
demonstrated that the sludge mixing technique can to modify the morphological and
rheological characteristics of the material, improving the permeability and drying rate, in
addition to reducing the plasticity of the original sludge. Finally, it is proved that the drying
method of the granular bed is able to produce an attractive granular, dry, possibly sanitized
biosolid, suitable for use in various production processes.O desenvolvimento de um tratamento eficiente e de baixo custo para o lodo sanitário vai ao
encontro do 6º objetivo da ONU que visa assegurar e disponibilizar o saneamento para a
população mundial até o ano de 2030. Portanto, este trabalho avaliou, por meio de um modelo
termodinâmico, a secagem em baixa temperatura pelo método do leito granular de lodo
sanitário, previamente centrifugado, que foi integrado a um sistema heliotérmico com
armazenamento térmico. Foram modelados o cenário 1 com o secador operando por 9 h.d-1 e
o cenário 2 por 24 h.d-1 (operação continua), sendo processados a mesma quantidade de lodo
ao dia em cada cenário. Também foram realizados ensaios experimentais sobre a mistura de
lodo úmido e tratado termicamente para estudar a influencia da mistura sobre o processo de
secagem. Os resultados mostraram que, nas condições estudadas, os teores de 50 e 90% de
sólidos totais são os mais adequados para o lodo, respectivamente, na entrada e saída do
secador de lodo. Enquanto a temperatura de secagem foi definida em 80°C, mas os ensaios
não indicaram a vantagem sobre nenhuma temperatura dentro da faixa avaliada (60 a 104°C).
Para o método de secagem do leito granular, o mesmo produziu um lodo de perfil menos
grosseiro e com taxas de secagem de até 3,10 vezes maiores que o método convectivo. A
modelagem alcançou a viabilidade termodinâmica para a integração do sistema heliotérmico
quando os cenários 1 e 2 apresentaram, respectivamente, área espelhada de 3.848 e 3.345m²,
demanda térmica (com perdas globais do modelo) de 3,23 e 2,81GJ.tV
-1 e armazenamento
térmico de 1.594 e 4.550kWht, demonstrando que o porte do sistema modelado é empregado
comercialmente em vários países e que o cenário 2 é o mais interessante por indicar uma
planta de menor porte. O modelo ainda mostrou que é possível produzir, naturalmente, água
condensada para manter um ciclo de limpeza dos concentradores solares com periodicidade
menor que 2 dias. Diante do exposto, conclui-se que a integração da secagem com a energia
heliotérmica é viável do ponto de vista técnico e energético e ainda apresenta o benefício de
produzir água para limpeza ou outros fins não potáveis, mitigando um dos principais impactos
ambientais desta tecnologia e se tornando atraente em regiões de estresse hídrico. Também foi
demonstrado que a técnica de mistura de lodo apresenta a capacidade de modificar as
características morfológicas e reológicas do material, melhorando a permeabilidade e taxa de
secagem, além de reduzir a plasticidade do lodo original. Por fim, comprova-se que o método
de secagem do leito granular é capaz de produzir de forma atraente um biossólido granular,
seco, possivelmente higienizado, e adequado para o uso em diversos processos produtivos