Instituto de Ciência e Tecnologia, Sorocaba

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https://hdl.handle.net/11449/151815

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Modificação da celulose para liberação aprimorada de nutrientes agrícolas
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-02-21) Raszl, Armando José; Campos, Valquíria de [UNESP]
Uma das fases mais cruciais da produção agrícola é a fertilização do solo, que exige fornecimento adequado e equilibrado de nutrientes para cultivares, buscando melhoria na produtividade. No entanto, muitos destes nutrientes são perdidos devido à lixiviação e volatilização, entre outros. Como resultado, apenas uma parcela desses componentes é efetivamente utilizada pelo cultivar e soma-se a isso, aplicações inadequadas de fertilizantes causando eutrofização de cursos d'água, impondo a necessidade de adoção de tecnologias que permitam liberação adequada de fertilizantes. Ao reduzir o desperdício, os fertilizantes de libertação aprimorada podem adequar a disponibilidade do conteúdo de nutrientes no solo às plantas, reduzindo a contaminação ambiental. Estudos recentes têm enfatizado o uso de diversas fontes naturais e biodegradáveis, especialmente, biomassa no desenvolvimento de fertilizante de liberação aprimorada em razão de sua biodegradabilidade, propriedades não tóxicas e sendo fonte renovável a um custo consideravelmente baixo. Entretanto, o uso de biopolímeros no desenvolvimento de fertilizantes de libertação melhorada necessita, frequentemente, da introdução de produtos químicos como agentes deslignizantes, reticulantes, precursores de polimerização, solventes orgânicos, líquidos iónicos, entre outros, além de processos de alta complexidade de produção e onerosos. Diante disso, o presente trabalho buscou criar novos fertilizantes de liberação aprimorada, fazendo-se uso de biopolímeros e do menor número possível de componentes químicos. A sequência de ações segue na extração celulose do bagaço de cana-de-açúcar, síntese de fertilizante de liberação aprimorada à base de celulose, caracterização de propriedades e discussão dos mecanismos de liberação de nutrientes. Os resultados mostraram que a celulose I foi convertida em celulose II, além da eliminação de lignina, hemicelulose e outros carboidratos, o que gerou perda de massa em torno de 61%. A esterificação da celulose com anidrido do ácido etilenodiaminotetracético foi comprovada pelas mesmas técnicas de caracterização, assim como a incorporação dos macronutrientes nitrogênio, fósforo e potássio. Na análise química dos macronutrientes NPK obteve-se resultado médio de 73% de liberação no solo em 30 dias e em torno de 15% de liberação em 24 h. Os experimentos comprovaram a eficiência do substrato produzido, quanto a sua capacidade de liberação aprimorada de NPK. Além disso, o uso da celulose como base para o substrato, mostrou-se vantajoso por ser biodegradável e de fonte renovável. Os resultados obtidos são de grande relevância por indicarem, claramente, que os materiais biopoliméricos podem contribuir para o bom desempenho agrícola, na produção de alimentos e, consequente, preservação ambiental.
Proposta do modelo de avaliação da maturidade da gestão hídrica aplicado nos Comitês de Bacias Hidrográficas (CBHs) do Estado de São Paulo
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-03-06) Felicio, Miriã Camargo; Guandique, Manuel Enrique Gamero [UNESP]
A definição da PNRH pela lei nº 9.433/97 sinalizou uma importante evolução quanto ao estágio de maturidade da gestão hídrica no Brasil. Apesar da política prever a estruturação do Sistema Nacional de Gerenciamento de Recursos Hídricos (SINGREH), bem como a descrição de seus instrumentos de gestão direcionado à gestão descentralizada e participativa na tomada de decisão, o SINGREH enfrenta vários desafios na implementação dos seus diferentes instrumentos de gestão, sendo sua aplicação ainda não consolidada. Além disso, os instrumentos apresentam dificuldades quando implementados e na continuidade de um desempenho eficaz, principalmente no âmbito dos comitês de bacias. Pode-se afirmar que esses organismos colegiados de gestão dos recursos hídricos estão em diferentes níveis de desenvolvimento, implicando na necessidade de uma avaliação que considere o grau de maturidade de governança que comprove mais detalhadamente os diferentes níveis de definição da estrutura de gerenciamento e de implementação dos instrumentos previstos na PNRH, e que consolide a capacidade institucional sustentável. A literatura acadêmica sobre assunto é incipiente, carecendo de um modelo de maturidade específico para comitês de bacias hidrográficas capaz de avaliar os principais elementos de gestão que compõem esses colegiados. O objetivo da pesquisa é propor o modelo de maturidade da gestão hídrica - WaterMM360 composto por uma estrutura conceitual capaz de orientar os comitês de bacias hidrográficas no gerenciamento dos elementos que compõem a gestão hídrica desses colegiados. O modelo foi desenvolvido no contexto da abordagem hipotético-dedutiva, combinando o desenvolvimento teórico e empírico. A versão teórica do modelo foi desenvolvida utilizando análise documental das plataformas oficiais dos comitês e a revisão sistemática da literatura. A última etapa de pesquisa contou com a aplicação do modelo nos 21 comitês do Estado de São Paulo. Os resultados apontaram que a maior parte dos CBHs estão enquadrados no nível líquido de maturidade do modelo WaterMM360, mostrando a necessidade dos comitês adquirirem uma postura mais dinâmica na sua atuação que extrapole o cumprimento de requisitos legais, direcionando esforços para uma gestão mais pontual dos problemas locais da bacia. A principal contribuição foi fornecer um diagnóstico detalhado da gestão hídrica dos colegiados, bem como a criação de um modelo com potencial para ser utilizado nos relatórios de situação dos comitês e no CRH, apoiado por um manual orientativo para aplicação do modelo, além de fornecer uma análise crítica do panorama da gestão hídrica dos CBHs.
Desenvolvimento e caracterização de um detector de radiação oticamente estimulável baseado na alexandrita natural brasileira
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2024-03-05) Nunes, Matheus Cavalcanti dos Santos; Trindade, Neilo Marcos
A Luminescência Opticamente Estimulável (OSL) é uma das principais técnicas usadas em dosimetria médica e pessoal das radiações ionizantes. OSL é a luminescência emitida pela recombinação de cargas liberadas opticamente de armadilhas específicas dentro de um material previamente irradiado por radiação ionizante. Apesar de diversas vantagens do uso dessa técnica em relação a outras usadas em dosimetria ainda há somente dois detectores comerciais disponíveis, baseados em Al2O3:C e o BeO, o que justifica a busca por novos materiais OSL para a dosimetria. Dentro desse contexto, o objetivo deste projeto foi estudar a luminescência da alexandrita natural (BeAl2O4:Cr3+) incorporada em uma matriz polimérica para diferentes exposições de radiação através da técnica OSL, e também identificar os centros luminescentes do material com uso da Radioluminescência (RL). Para isso foram estudas amostras oriundas da Bahia e de Minas Gerais; as amostras foram investigadas em função da dose de radiação para exposições a radiação ionizante. Foram produzidas pastilhas nas proporções de 40%, 20% e 10% do mineral incorporado na matriz polimérica e avaliados com o uso da técnica de OSL. As medidas de OSL foram realizadas usando um leitor Risø e os parâmetros avaliados foram a dose-resposta, repetibilidade, reprodutibilidade, fading, dose mínima detectável, e a influência da temperatura e do estímulo óptico nas curvas OSL obtidas. De forma geral, foi possível ajustar modelos matemáticos com três componentes que melhor descreveram o sinal OSL. Adicionalmente, a amostra demonstrou sensibilidade em relação a todas as radiações utilizadas e a todos os estímulos ópticos empregados. As medidas de RL revelaram centros de luminescência que podem ser atribuídos às impurezas Cr3+, Mn4+ e Fe3+, indicando que estes podem ser os responsáveis pelo sinal de luminescência opticamente estimulada da alexandrita.
Gestão de resíduos sólidos em matadouro regional situado em Juazeiro do Norte - CE
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-12-11) Santos, Anderson Lima dos; Morais, Leandro Cardoso de [UNESP]
Nas últimas décadas, com o avanço do crescimento populacional e ampliação dos meios de consumo, a geração de resíduos foi incrementada. Acompanhando este caminho, o mercado de produção de carnes, sobretudo os estabelecimentos conhecidos como abatedouros, frigoríficos e matadouros, para atender uma sociedade crescente em pessoas e consumo, aumentaram o número de animais abatidos, bem como ampliar em diversidade de carnes ofertadas, e com isso, naturalmente, ocorreu amplificação na geração de resíduos, inclusive efluentes. Pensando nesses aspectos e, sobretudo nos impactos ambientais desses materiais sendo lançado na natureza sem tratamento adequado, este trabalho busca avaliar as condições de gestão e eventual tratamento de resíduos de abatedouro frigorífico regional localizado em Juazeiro do Norte-CE. Para a realização do trabalho, foram realizadas visitas ao estabelecimento para levantamento de informações e avaliação das condições de gestão dos resíduos sólidos. Além das visitas, foram realizadas entrevistas com aplicação de questionário junto à administração da empresa. Também foram realizadas consultas junto ao órgão estadual de defesa agropecuária, bem como as instituições de meio ambiente envolvidas com o licenciamento do abatedouro e das empresas receptoras dos resíduos sólidos gerados. Observou-se o fluxo produtivo da atividade avaliando, sobretudo, as etapas e as particularidades delas de modo a entender como efetivamente são gerados e quais os possíveis controles sobre os resíduos sólidos. Paralelo a isso, verificou-se a gestão de resíduos e se a mesma atende as orientações da legislação ambiental. Como resultado, observou-se que o abatedouro frigorífico avaliado possui Licença Ambiental para sua operação e possui Plano de Gerenciamento de Resíduos Sólidos. Porém, precisa de ajustes na execução das ações e principalmente de melhor controle e gestão das informações, tendo em vista que os resultados apurados na pesquisa apontaram que a geração de resíduos estava abaixo dos números técnicos de referência para a atividade.
Elaboração de uma metodologia baseada em redes neurais artificiais para o zoneamento ecológico-econômico em bacias hidrográficas
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-12-20) Arantes, Leticia Tondato; Lourenço, Roberto Wagner [UNESP]; Silva, Darllan Collins da Cunha e [UNESP]
Modificações no uso do solo vêm ocorrendo de forma contínua e desordenada nas últimas décadas, onde essas constantes alterações resultam em uma série de efeitos deletérios ao meio ambiente e à vida humana. Nesse contexto, as bacias hidrográficas têm sido utilizadas em estudos voltados ao ordenamento territorial, como é caso do Zoneamento Ecológico-Econômico (ZEE), o qual visa assegurar a qualidade ambiental dos solos e recursos hídricos, bem como o desenvolvimento sustentável alinhado com melhorias na condição de vida da população por meio do gerenciamento do uso do solo. Diante do exposto, esse estudo visa contribuir com uma proposta metodológica para o ordenamento territorial nos moldes do ZEE, de forma que o processo de análise e aquisição de dados ocorra de forma mais rápida e simplificada. Sendo assim, esse estudo tem como objetivo avaliar a capacidade de uma Rede Neural Artificial (RNA) denominada método Self-Organizing Map (SOM) na elaboração do ZEE na Bacia Hidrográfica do Rio Sorocabuçu (BHRS), localizada no centro oeste do Estado de São Paulo. Para tal, um conjunto de parâmetros que envolvem o eixo físico, socioambiental, morfométrico e da paisagem foram elaborados com apoio de ferramentas de geoprocessamento, sendo estes, Índice de Transformação Antrópica (ITA), Índice de Integridade de Mata Ciliar (IIMC), Indicador do Potencial de Poluição Difusa (IPPD), Equação Universal de Perda de Solos (EUPS), Índice de Desenvolvimento Humano Municipal (IDHM) e, por fim, Índice de Sustentabilidade do Relevo (ISR). Com base nessas variáveis foi elaborado o Índice de Vulnerabilidade Socioambiental (IVSA) por meio da média aritmética dos indicadores para formar o referido índice, o que auxiliou na identificação das sub-bacias com maior vulnerabilidade. Por fim, foi elaborada uma proposta de ZEE com base em uma metodologia simplificada (álgebra de mapas) visando estabelecimento de zonas de manejo para BHRS, bem como servir de base para a avalição do desempenho da RNA-SOM. Com base nos parâmetros mencionados, foram realizados alguns experimentos visando selecionar um conjunto de variáveis e arquitetura da RNA que apresentassem maior desempenho na obtenção das zonas de manejo. Para isso, foram organizados três grupos com variabilidade em termos de quantidade e tipo de variável em cada um deles visando avaliar a capacidade e desempenho da rede. Os resultados demonstraram que três sub-bacias hidrográficas (1, 2 e 3) apresentam características e condições que favorecem a uma maior vulnerabilidade socioambiental, decorrentes principalmente de baixos valores de conservação das matas, somado ao uso destinado ao desenvolvimento de atividades agrícolas e área urbanizada, em função das boas condições físicas, corroborando com esse resultado. Com base nos conjuntos dos parâmetros foram delimitadas um total de 8 zonas para a BHRS sendo: Zona Agrícola, Zona Antrópica Urbana, Zona Antrópica Rural, Zona de Mata, Zona de Preservação de Alta Vulnerabilidade, Zona de Preservação de Baixa Vulnerabilidade Zona de Recuperação de Alta Vulnerabilidade e Zona de Recuperação de Baixa Vulnerabilidade. Os resultados obtidos com o uso da RNA-SOM mostraram-se adequados para a obtenção das respectivas zonas de manejo, de forma rápida e eficaz, mesmo com um menor número de variáveis de entrada e uso de dados brutos quando comparado ao mapa ZEE obtido por álgebra de mapas. Assim, a RNA-SOM surge como uma metodologia promissora visando simplificar o processo de elaboração do ZEE, contribuindo para avanços no processo de elaboração e tomada de decisões acerca desse tema. Finalmente, pretende-se por meio do mapa de zoneamento ecológico-econômico da BHRS, contribuir com a geração de informações e elementos norteadores para o monitoramento e análise, viabilizando a formulação de políticas públicas adequadas com maior precisão e consistência para o ordenamento territorial, visando o desenvolvimento sustentável.
Camadas de transporte de buracos depositados por magnetron sputtering
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-11-30) Galindo, Felippe de Oliveira; Durrant, Steven Frederick [UNESP]
Filmes de óxido de níquel tem sido estudado para o emprego de camada de transporte de buracos em células solares em perovskita, porque esse material apresenta boa estabilidade química e pode ser encontrado em abundância na natureza. No presente estudo, os filmes foram depositados pela técnica de Magnetron Sputtering utilizando uma fonte pulsada e uma fonte de radiofrequência. Os filmes de NiOx foram depositados sobre um filme de AZO, material atóxico e baixo custo. Foram investigadas as características de composições químicas, estruturais e óticas sob o efeito da variação da largura do pulso e potência do plasma, com ondas quadradas negativas e frequências de 1,0 e 1,37kHz para fonte pulsada e 13,7MHz para fonte de radiofrequência. Os filmes foram produzidos em uma câmara com pressões que variaram de 3,0 mTorr a 12mTorr. Para a ativação do plasma, utilizou-se um transformador de 1500 VA e 600V, junto com um variador de tensão monofásico de 1,5 kVA/220V. Foram utilizadas as técnica de espectroscopia de raios-X por dispersão de energia (EDS) para obter a composição química dos filmes de NiOx junto a microscopia de varredura eletrônica (MEV) para examinar a morfologia dos filmes. Para a análise de cristalinidade dos filmes, foi empregada a técnica de difração de raios-X. As propriedades ópticas dos filmes foram obtidas utilizando um espectrômetro UV-Vis-NIR (200nm a 2500nm), os filmes depositados com menores larguras de pulsos e baixas potências, alcançaram altos percentuais de transmitâncias na região do infravermelho próximo. Com os dados de transmitância e refletância foram calculadas as energias de gap ótico que variou de 2,85 a 3,58 eV, também foi investigada a energia de Urbach, e observou-se a variação de 206,3 a 901,2 meV, essas características são cruciais para escolha de matérias para construção de células fotovoltaicas.
Meta-análises de dados sobre cianobactérias e cianotoxinas nos reservatórios de abastecimento público na bacia do rio Sorocaba
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-11-24) Bronstein, Caroline Augusta de Souza; Moschini-Carlos, Viviane [UNESP]
A incidência de florações de cianobactérias nos reservatórios destinados ao abastecimento humano representa um sério risco à saúde da população, em razão da capacidade destes organismos produzirem cianotoxinas. Desse modo, o presente trabalho verificou a qualidade da água distribuída para cerca de 800 mil pessoas nos municípios de Sorocaba, São Roque, Alumínio, Votorantim, Ibiúna, Laranjal Paulista e Tatuí, no estado de São Paulo. O projeto analisou dados de diferentes estações de captação, tratamento e distribuição, enfatizando o abastecimento pelo reservatório de Itupararanga e os rios que compõem a bacia hidrográfica do rio Sorocaba (rio Sorocamirim, Sorocabuçu, Tatuí, Sarapuí e Ipanema), através de levantamentos de dados fornecidos pelo Sistema de Informação de Vigilância da Qualidade da Água para Consumo Humano (Sisagua), pelo Serviço Autônomo de Água e Esgoto (SAAE) e pela Companhia Ambiental do Estado de São Paulo (CETESB). Ao todo, foram analisados 5.328 dados para os parâmetros de cianobactéria, clorofila-a e cianotoxinas. Esses dados foram organizados, sistematizados e correlacionados entre si durante o período de 2014 a 2021. A avaliação estatística englobou a detecção de outliers, testes de normalidade dos dados, testes paramétricos e não paramétricos, além da análise do componente principal. Dentre os parâmetros analisados, os dados de clorofila-a foram os que apresentaram maior inconsistência no banco de dados, exibindo valores semelhantes de mediana. Os resultados revelaram alta correlação entre a densidade de cianobactérias e as concentrações de saxitoxinas na represa Itupararanga e no rio Sorocaba. Os municípios abastecidos por esses mananciais, como Sorocaba, Votorantim e Alumínio, apresentam maiores riscos de exposição a cianotoxinas. Foram detectadas concentrações de saxitoxinas na água tratada, atingindo até 0,29 µg/L na represa Itupararanga e até 0,20 µg/L no rio Sorocaba, com a ocorrência do gênero Raphidiopsis sp. Além disso, na represa Itupararanga, foi registrada uma concentração de 0,408 µg/L de microcistina na água após tratamento convencional. O presente estudo verificou inadequações por parte dos prestadores de serviço no cumprimento das legislações. Ressalta-se a necessidade de melhorias na gestão da vigilância da qualidade da água, especialmente no que se refere à fiscalização e à capacitação de mão de obra.
Co-pirólise e avaliação termoquímica de misturas com serragem e coque verde de petróleo verificando a eficiência energética
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-12-16) Guerta, Adelsimara Ceballos; Morais, Leandro Cardoso de [UNESP]
O progresso industrial, tecnológico e econômico exige que seja revista a matriz energética de forma local e global visando o suprimento de energia mitigando os riscos ambientais. Para tanto utilizou-se o processo de co-pirólise, com diferentes correlações mássicas de misturas das matérias-primas, provenientes de resíduos do setor madeireiro e da indústria do petróleo. O objetivo deste trabalho foram caracterizações químicas e tratamentos térmicos comparativos, para as substâncias resultantes, de poder calorífico, teor de carbono fixo, porcentagem de voláteis e cinzas, teor de enxofre, análise elementar bem como análise térmica e cinética com o propósito de avaliar o efeito sinergético entre os compostos utilizados. O coque verde de petróleo apresentou valores superiores de PCS (35,73 MJ kg-1) e de teor de CF (88,15%) em comparação a serragem (PCI=19,29 MJ kg-1 e CF=19,88%). Para as misturas co-pirolisadas obteve-se maiores valores de PCS nas condições reacionais efetuadas à 3500C (PCS25SE:75CVP=30,10 MJ kg-1, PCS50SE:50CVP=28,82 MJ kg-1 e PCS75SE:25CVP=26,81 MJ kg-1). Através da técnica EDX, os principais elementos químicos identificados em todos os compostos analisados foram carbono, alumínio, silício e enxofre. Pela análise de MEV observou-se que o CVP apresentou uma estrutura em camadas com arranjo irregular e textura densa em função de ser originado da fração pesada de petróleo. Como o CVP apresenta grande estabilidade térmica não se observou modificações na microestrutura do composto in natura e após os processos de pirólise. Enquanto para a SE, observou-se que as superfícies morfológicas modificaram após os processos de pirólise. Em relação aos estudos cinéticos observou-se que as amostras estudadas sofreram decomposição térmica em várias etapas e que os valores da energia de ativação sofreram redução após o processo de pirólise. A mistura que apresentou efeito sinergético promissor, semelhança nos resultados obtidos através dos modelos (KAS, Friedman e OFW) e menor valor na energia de ativação foi a 25SE:75CVP co-pirolisada à 450°C (valores médios de Ea em kJ mol-1: KAS=.56,6; Friedman=58,0 e OFW=72,7).
Metodologia de virtualização de sistemas de manufatura na Indústria 4.0
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-10-31) Vieira, Regis de Goes; Godoy, Eduardo Paciência
A necessidade de aprimoramento e a crescente demanda de agregar valor aos bens levam as indústrias a buscar soluções para produzir mais, melhor e com menor custo. A Indústria 4.0 (I4.0) vem se consolidando como a solução para tais necessidades e demandas, sendo que, nos seus pilares, a modelagem necessária para a virtualização de máquinas, equipamentos e processos são primordiais para que tecnologias como a Simulação, Comissionamento Virtual e Gêmeos Digitais possam ser desenvolvidas. No entanto, existe uma carência de métodos e procedimentos para a criação organizada e padronizada desses modelos virtuais. O presente trabalho objetiva propor uma metodologia para a virtualização de sistemas de manufatura na I4.0. Essa metodologia é baseada em duas partes, sendo uma relacionada à modelagem individual e modular de estações de trabalho e a outra relacionada à integração dessas estações para compor o sistema de manufatura. A validação da metodologia é realizada através do desenvolvimento um modelo virtual de um sistema de manufatura flexível (FMS) e da interação deste modelo com um controlador e protocolo de comunicação aderentes à I4.0. Para o desenvolvimento foram utilizados um FMS da Festo Didactic, que consiste de uma planta fabril didática composta por estações de trabalho interligadas por uma esteira de movimentação circular, o software Visual Components, como ferramenta para desenvolver a virtualização do sistema e softwares de automação para desenvolvimento do controle lógico como o Codesys. Os modelos virtuais individuais que compõe o FMS foram interconectados e integrados através do protocolo OPC UA e foram realizados testes de comunicação e operação que permitiram avaliar o funcionamento do modelo virtual, validar a metodologia desenvolvida na ferramenta escolhida e verificar o potencial do modelo virtual para o desenvolvimento de simulações e comissionamento virtual.
Polimento de águas de reuso por Macrófitas Aquáticas Lemnáceas e desinfecção solar visando o uso na agricultura
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-09-13) Lima, Rafael dos Santos; Morais, Leandro Cardoso de [UNESP]; Grassi Filho, Hélio [UNESP]; Martins, Valdomiro Lacerda
O esgoto doméstico é uma combinação de água com resíduos provenientes da utilização humana sob a água, cujas características variam conforme o local que essa população está inserida, clima, situação socioeconômica da população, bem como seus hábitos e usos da água. Muitas regiões no mundo exploram o uso do esgoto doméstico na agricultura como alternativa à escassez de água presente e futura. As normas visam direcionar o reuso das águas no país. A norma NBR 13969 da Associação Brasileira de Normas Técnica, por exemplo, inclui os usos previstos do esgoto tratado, o volume de esgoto a ser reutilizado e o grau de tratamento necessário para uso múltiplo do esgoto tratado, o que inclui o uso agrícola. Já o Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) através de sua resolução 503/2021 define critérios e procedimentos para o reuso em sistemas de fertirrigação de efluentes provenientes de indústrias de alimentos, bebidas, laticínios, frigoríficos e graxarias. O tratamento de efluentes utilizando macrófitas aquáticas tem simultaneamente a remoção de contaminantes e nutrientes do efluente, bem como a geração de biomassa para diversos fins. A aplicação de radiação UV é outra forma de desinfecção de efluentes tratados. Os raios gama por exemplo tem alto poder de penetração e tem sido usado para desinfectar águas e efluentes. Diante do exposto, o presente trabalho tem a finalidade de avaliar o polimento de águas residuárias por macrófitas aquáticas lemnáceas e desinfecção solar, objetivando o seu uso na agricultura. O experimento foi implantado na UNESP (FCA - Botucatu). As análises foram realizadas no laboratório de Recursos Hídricos do Departamento de Engenharia Rural da mesma universidade. O delineamento experimental consistiu em: TAR = tanque de armazenamento da água residuária tratada (água de reuso) pela ETE (Estação de tratamento de esgoto) de Botucatu; TPLM = tanque de polimento contendo macrófitas lemnáceas (Lemnas minor); TPDS = tanque de polimento por meio da desinfecção solar. Os parâmetros avaliados foram: DBO (Demanda Bioquímica de Oxigênio); DQO (Demanda Química de Oxigeno); Sólidos Suspensos Totais (SST); E. coli; pH; P (fósforo); N (nitrogênio); Macro e Micronutrientes. Todos os dados encontrados das variáveis analisadas foram submetidos à análise de variância pelo teste F (α ≤ 5%). Não houve diferença significativa entre os tratamentos TPLM e TPDS para o polimento de águas residuárias domésticas, contudo, quando a água residuária do TPLM que já possuía condições satisfatórias recebeu o TPDS ocorreu uma elevação na qualidade da água residuária, reforçando a vantagem em utilizar essas duas técnicas combinadas para obtenção de melhores resultados de polimento. Dentre os parâmetros avaliados apenas o DBO não apresentou teores considerados adequados para uso na irrigação agrícola, requerendo medidas específicas para a sua redução, como adição de uma nova fase de polimento. O uso de TPLM e TPDS são alternativas menos onerosas e apresentaram excelentes resultados para remoção de E. coli e resultados muito satisfatórios quanto adequação do pH, CE, DQO, SST e remoção de nutrientes de águas residuárias em comparação com os sistemas convencionais.
Restauração passiva em bananais abandonados: uma contribuição para a análise ecológica e espacial
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-09-11) Bim, Ocimar José Baptista; Ribeiro, Admilson Írio [UNESP]; Silva, Francisca Alcivania de Melo; Instituto de Ciência e Tecnologia - Câmpus de Sorocaba
As técnicas de recuperação de áreas degradadas por revegetação necessitam de razoável aporte de recursos financeiros para sua execução, o que acaba dificultando ou inviabilizando a condução de projetos de restauração assistida por parte de produtores rurais. Assim, o abandono de áreas antes ocupadas com cultivo agrícola para fins de recuperação, se apresenta como uma possibilidade de restauração ecológica. O objetivo deste trabalho foi analisar o processo de regeneração passiva em áreas de bananais abandonados, por meio de levantamentos e análises da florística, do estoque da serrapilheira, dos índices de diversidade, da cobertura de copas e das condições físicas e químicas do solo e suas relações com a radiação solar, os ventos, a declividade e as vertentes. A geoestatística foi utilizada para análise da dependência espacial, por meio do ajuste dos semivariogramas, validação cruzada e krigagem ordinária. Foram estudadas duas áreas cujo manejo dos bananais foi abandonado em diferentes tempos: a Área 1, com 8 anos de abandono, e a Área 2, com 4 anos, ambas localizadas no município de Cajati, região do Vale do Ribeira/SP e no interior de Unidades de Conservação. As parcelas (total de 52 na Área 1 e 53 na Área 2) foram georreferenciadas em formato circular com 100 m² cada. Os resultados indicam que está ocorrendo a regeneração natural nas duas áreas, com a Área 1 apresentando resultados mais adequados que a Área 2 em termos de quantidade de indivíduos regenerantes, famílias, espécies e diversidade. No total, foram inventariados 4361 indivíduos regenerantes, pertencentes a 32 famílias botânicas e 81 espécies. A família mais abundante encontrada foi a Fabaceae, representando 20% do total inventariado. Na Área 1, foram registrados 2455 indivíduos regenerantes (4721 ind.ha-1) distribuídos em 81 espécies e 32 famílias botânicas. Na Área 2, 1906 indivíduos regenerantes (3592 ind.ha-1) distribuídos em 23 famílias botânicas e 52 espécies. O índice de Shannon H’ da Área 1 (3,326) está próximo do limite máximo do índice, indicando alta diversidade. Na Área 2 o índice de Shannon H’ apresenta valor menor (2,72), e que pode estar associado ao menor tempo de abandono do manejo do bananal. O estoque de serrapilheira no solo totalizou 4,7t.ha-1 (Área 1) e 2,7t.ha-1 (Área 2). A cobertura de copas na Área 1 é de 80,0% e Área 2 de 60,0%. A fertilidade e as condições do solo do solo das duas áreas apresentaram bons indicadores para culturas florestais. A análise geoestatística demonstrou que, das oito variáveis analisadas nas duas áreas, apenas quatro (Nº de espécies, Nº de indivíduos, Nº de pés de banana e Serrapilheira) apresentaram dependência espacial forte, possibilitando a interpolação por krigagem ordinária e resultando em mapas de espacialização. A boa condição física e química do solo, a localização próxima a florestas bem preservadas, e as condições de relevo, radiação solar e vertentes, formam uma conjunção de fatores positivos influenciando no processo de regeneração passiva das áreas estudadas. Os resultados do estudo comprovam que áreas com bananais abandonados podem, ao longo do tempo, se transformar em floresta.
Metodologia para avaliação de transformadores de até 24,2 kv através de técnicas de aprendizado de máquina para determinação do índice de saúde
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-06-30) Matias Junior, Valdemir Sales; Marafão, Fernando Pinhabel [UNESP]
Transformadores de potência têm importância fundamental para o sistema elétrico de potência e a avaliação de suas condições de saúde é essencial para a operação confiável desses equipamentos, possibilitando ações de manutenção em tempo adequado e melhorando o planejamento de recursos energéticos e financeiros. Este trabalho apresenta uma metodologia para avaliação da condição de transformadores de potência de até 24,2 kV em termos do índice de saúde, ou Health Index, com aplicação de três algoritmos de aprendizado de máquina (AM) supervisionados na abordagem de regressão baseados em modelos múltiplos, denominados Random Forest (RF), Categorical Boosting (CatBoost) e Light Gradient Boosted Machine (LightGBM). A metodologia proposta utiliza um conjunto de dados formado por resultados de análises de qualidade do óleo isolante e cromatográfica, que é a base para geração de dados sintéticos, tendo como referência a evolução dos parâmetros de teste ao longo de 14 meses de operação de um transformador real da mesma classe de tensão. Dessa maneira, dobrando o número de amostras do conjunto, passando de 531 para 1062 amostras, as quais são aplicadas como os recursos de entrada para a determinação de valores de índice de saúde a partir da metodologia clássica e posteriormente pelas técnicas de aprendizado de máquina propostas. Para a implementação dos modelos propostos, o conjunto de dados passou pela etapa de pré-processamento e divisão, com 80% das amostras destinadas para treinamento dos modelos e 20% reservadas para testes. Os indicadores de desempenho e métricas de avaliação adequados para abordagem de regressão foram considerados nos resultados dos algoritmos para verificar os melhores desempenhos. A abordagem de regressão com os 13 atributos do conjunto de dados apresentou bons resultados em comparação com outros trabalhos da literatura, e o modelo Categorical Boosting (CatBoost) apresentou o melhor desempenho entre os propostos. A metodologia foi aplicada a um estudo de caso, utilizando os dados de análises físico-químicas e cromatográficas de oito transformadores de potência da mesma classe de tensão do conjunto de dados analisado, obtendo os estados de saúde e comparando com a avaliação de estado de saúde feita por especialistas. Como resultado, a metodologia indicou os transformadores a serem priorizados em intervenções de manutenção e o fatores ligados a degradação de transformadores, mostrando-se uma ferramenta estratégica para a gestão de transformadores.
Distribuição e logística reversa de livros didáticos no Brasil: avaliação e estudo de caso
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-08-28) Ribas, José Antonio ; Mancini, Sandro Donnini [UNESP]
De acordo com os dados estatísticos do Programa do Livro vinculado ao Governo Federal através do Fundo Nacional de Desenvolvimento da Educação do Ministério da Educação, foram distribuídos em média no triênio (2018, 2019 e 2020) aproximadamente 145 milhões de livros em toda rede pública de ensino brasileira. A cada conclusão do período de utilização (validade 3 e 4 anos), os livros que sobram na escola não podem mais ser utilizados pela comunidade escolar, ficando sob a responsabilidade da Direção de cada unidade escolar, aguardando a devida destinação, inclusive as despesas de retorno. Os livros didáticos em desuso, ou com validade vencida, ficam armazenados temporariamente nas dependências da escola, muitas vezes em corredores e outros espaços inadequados, aguardando a destinação correta e devem ser preferencialmente destinados ao Fundo Social de Solidariedade do Estado de São Paulo – FUSSESP, que arrecada anualmente cerca de 50 toneladas de papel vindo das secretarias, autarquias e fundações do Estado de São Paulo. O presente trabalho teve por objetivo avaliar a logística reversa desse material didático descartado pela rede pública de ensino. Para isso foi realizado um estudo de caso nas Escolas Técnicas Estaduais (ETECs) do Centro Paula Souza (CPS) na região de Sorocaba SP, onde foi realizado um comparativo entre, as distâncias das unidades escolares estudadas até o FUSSESP da cidade de São Paulo, e o Fundo Social de Solidariedade do Município de Sorocaba, e uma Cooperativa de reciclagem instalada na cidade, visando a redução de custos e dos impactos ambientais. Foi possível estimar que a destinação desse material para cidade de Sorocaba reduz 71,6% das emissões de gases de efeito estufa da Etec da Cidade de Piedade, considerada a mais distante da cidade de São Paulo, e 35,8% das emissões da Etec da cidade de São Roque, considerada a mais próxima da capital do estado, além de diminuir 60% o custo do transporte desses livros. Portanto, o processo atual da logística reversa dos livros didáticos, pode ser aprimorado com a supervisão do CPS, em função do aceite da entidade de Sorocaba escolhida, para receber esses materiais na forma de doação.
Desenvolvimento de um Índice de Sustentabilidade (ISE) aplicado à Região Metropolitana de Sorocaba
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-08-22) Lima, Flaviano Agostinho de; Lourenço, Roberto Wagner [UNESP]
A gestão pública tem-se tornado uma questão de relevante importância para o planejamento e gerenciamento de diferentes entes da Federação. Em se tratando de regiões metropolitanas, dada a sua complexidade organizacional e diversidade social, econômica e ambiental, pode-se observar enormes dificuldades para se identificar a efetiva situação e as desigualdades dentre os municípios que a compõe e, por assim ser, os desafios crescentes em se elaborar políticas públicas efetivas orientadas por parâmetros técnicos e científicos visando a sustentabilidade. Por isso, tornou-se de relevante importância a utilização de indicadores e índices como suporte à formulação e implementação de políticas públicas como forma de medir e avaliar determinadas tendências, contextos e realidades, buscando-se reduzir o grau de subjetividade e incerteza associado ao processo decisório, ampliando a probabilidade de acerto na escolha das alternativas. Sendo assim, como objetivo, foi desenvolvido de um Índice Sustentabilidade (ISE) aplicado à Região Metropolitana de Sorocaba (RMS), a partir de indicadores que mensurem a situação e a desigualdade entre seus municípios utilizando como fonte de informação um conjunto de dados secundários de seus municípios. O ISE calculado para os anos de 2013 a 2019 foi composto por um conjunto de 12 indicadores ambientais e socioeconômicos, sendo eles: disponibilidade hídrica, cobertura vegetal, emissão de gases efeito estufa, perdas de água, coleta e tratamento de esgoto, coleta seletiva, bolsa família, IDEB anos iniciais, IDEB anos finais, índice de Saúde, PIB per capita e índice de ocupação da população. O ISE calculado para 2019 estava em 0,517, numa faixa de alerta. Neste mesmo ano o subíndice ambiental alcançou 0,355, numa faixa considerada crítica e o subíndice socioeconômico alcançou 0,679 numa faixa boa. O índice de Theil “L” evidenciou uma elevada entropia nos indicadores ambientais, mas não quanto aos indicadores socioeconômicos. A análise multivariada de cluster pelo método k-médias evidenciou que os índices de disponibilidade hídrica per capita, cobertura vegetal e percentual de famílias beneficiadas pelo Programa Bolsa Família contribuíram significativamente para a formação dos conglomerados.
Modelagem matemática por meio de sistemas Fuzzy: uma contribuição para análise de similaridade sócio-ambiental em Regiões Metropolitanas
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-09-01) Mação, Douglas Paes; Roveda, José Arnaldo Frutuoso [UNESP]; Mota Junior, Vidal Dias da
Neste estudo, desenvolve-se uma metodologia para determinar níveis de semelhança entre municípios pertencentes a Região Metropolitana de Sorocaba, para criar sub agrupamentos com o intuito de auxiliar na criação de ações propostas por Funções Públicas de Interesse Comum no campo funcional IV – Saneamento Ambiental. Os conceitos de espaço, cidades, urbanização, metrópole e região metropolitana são revisitados para analisar se o estado da literatura corrobora com a legislação vigente, com o intuito de propor uma metodologia que se ajuste às necessidades atuais. Para compreender tais questões, faz-se necessário estudar o desenvolvimento da Região Metropolitana de Sorocaba, suas características e as necessidades existentes a fim de elucidar o comportamento dos municípios pertencentes à região. Enfatizam-se as Funções Públicas de Interesse Comum e o seu papel no desenvolvimento de mais de 40 anos da formação das regiões metropolitanas, seus pontos de atenção, sucessos e o quanto estas Funções Públicas de Interesse Comum podem ser promissoras para o desenvolvimento de governança interfederativa. Portanto, define-se o campo funcional IV – Saneamento Ambiental e suas variáveis pertinentes por meio de estudos da área, para criar um índice que trate a subjetividade de tal questão. Desenvolve-se, por meio de um sistema de inferência Fuzzy, o Índice Fuzzy de Similaridade (IFS) e, simultaneamente, 5 indicadores para sua melhor compreensão. Debatem-se os resultados do índice que separa a Região Metropolitana de Sorocaba em níveis de similaridade, o que possibilita agrupar municípios com características semelhantes mediante as suas necessidades. Conclui-se, por meio da análise realizada do Índice Fuzzy de Similaridade, utilizado para agrupar municípios por meio de características similares, que a construção dos níveis proporciona aproximar municípios por meio de suas semelhanças de forma satisfatória, o que possibilita entender as dinâmicas existentes e auxilia a compreensão do comportamento dos municípios de uma região. Assim, ao romper com o critério único de municípios limítrofes, que não necessariamente compartilham as mesmas características, sem restringir os agrupamentos caso necessário, o Índice Fuzzy de Similaridade expõe as características e deixa a tomada de decisão para os gestores e interessados no desenvolvimento de políticas públicas.
Filmes Finos de Estruturas Metal-Orgânicas de Superfície (SURMOFs) para detecção de compostos orgânicos voláteis
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-08-04) Santos, Thamiris Cescon dos; Bufon, Carlos César Bof [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Estruturas metal-orgânicas ou MOFs (acrônimo do inglês Metal-Organic Frameworks) são materiais híbridos altamente porosos e cristalinos. Filmes finos dessas estruturas podem ser integrados em diferentes superfícies e são denominados SURMOFs (do inglês Surface-Supported Metal-Organic Frameworks). Os MOFs/SURMOFs vêm ganhando destaque em diferentes aplicações como a separação e adsorção de gases, conversão e armazenamento de energia, catálise e sensoriamento. Neste trabalho, exploramos a alta porosidade dos SURMOFs, para aplicação na detecção eletrônica de compostos orgânicos voláteis (VOCs). O HKUST-1 SURMOF foi o material estudado devido à vasta quantidade de informação disponível na literatura. O HKUST-1 SURMOF possui, em sua estrutura, unidades diméricas metálicas de Cobre (〖Cu〗^(2+)) conectadas por moléculas ligantes de Ácido Trimésico (C₆H₃(CO₂H)₃). Embora amplamente reportado na literatura, a sua aplicabilidade em dispositivos eletrônicos baseados em filmes finos (<100 nm) ainda é sub-reportada. Aqui, filmes finos do HKUST-1 SURMOF foram integrados em junções verticais fabricadas por meio de etapas sequenciais de fotolitografia e deposição de filmes finos, dando origem a dispositivos eletrônicos de dois terminais. A tecnologia de nanomembranas metálicas tensionadas foi utilizada para viabilizar o acoplamento não invasivo do eletrodo superior. Essa arquitetura permitiu a investigação do comportamento elétrico dos dispositivos sob atmosferas controladas dos seguintes VOCs: Etanol, Isopropanol, Metanol e Hexano. A caracterização elétrica foi realizada em função do potencial elétrico (I-V) e em função do tempo (I-t), além de medidas da capacitância em função da frequência. Demonstrou-se aqui que o ganho de corrente elétrica e a capacitância nos dispositivos podem ser utilizados como parâmetros para diferenciar os gases detectados. Além disso, foram determinados – via caracterização elétrica – aspectos físico-químicos como a difusividade, a permeabilidade, o número de poros disponíveis e o comprimento de difusão intracristalina para cada um dos VOCs durante o processo de difusão pelos poros do HKUST-1. Os resultados obtidos foram avaliados com base nas propriedades intrínsecas das moléculas que compõem cada um dos gases. Os estudos reportados neste trabalho visam contribuir para o entendimento e criação de regras de design para futuros sensores eletrônicos de gás baseados em SURMOFs.
Circuitos amortecedores de tensão aplicados em conversores de potência baseados em redes de impedância do tipo Quasi Fonte-Y
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-06-01) Diver, Rodrigo de Paula; Gonçalves, Flávio Alessandro Serrão [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Nas últimas décadas a integração de fontes de energias renováveis à rede vem passando por uma grande evolução, em especial nos sistemas de geração distribuídos baseados em energia fotovoltaica. Este cenário incentivou o desenvolvimento de novas topologias de conversores de potência adaptadas às características operacionais inerentes das fontes renováveis atendidas. Neste contexto, os conversores de potência baseados em redes de impedância apresentam destaque, devido a características operacionais relacionadas com a sua capacidade de lidar com shoot-through em braços de inversores e de obtenção de elevados ganhos de tensão com menor uso de razão cíclica. Dentre as topologias de redes de impedância, as com acoplamento magnético como as da família Fonte-Y são interessantes, pois agregam um grau de flexibilidade na determinação do ponto de operação graças as relações de transformação dos indutores acoplados. No entanto, o benefício do acoplamento magnético vem acompanhado de indutâncias de dispersão que ocasionam o aumento nos esforços de tensão sobre os interruptores de potência nas comutações para o bloqueio, efeitos que podem causar danos permanentes aos dispositivos. Desta forma, circuitos amortecedores de tensão podem ser empregados para limitar os esforços dentro de valores seguros, viabilizando a operação dos conversores que empregam rede de impedância da família Fonte-Y. Por outro lado, no estado do conhecimento atual (2023), há ausência de trabalhos que apresentem orientações sobre as melhores configurações de circuitos amortecedores de tensão, acompanhadas de metodologia consistente para o projeto dos circuitos amortecedores de tensão aplicados em conversores baseados em redes de impedância da família Fonte-Y. Assim, este trabalho contribui com o estado do conhecimento explorando a aplicação de três diferentes tipos de circuitos amortecedores de tensão passivos (RC, RCD e LCD) e de circuito amortecedor ativo no conversor Quasi Fonte -Y, buscando limitar os esforços de tensão sobre os interruptores de potência. Análises comparativas foram realizadas considerando as características operacionais dos circuitos amortecedores de tensão avaliados, e desenvolvimento de metodologia de projeto é apresentada para o circuito amortecedor do tipo LCD. As metodologias de projeto propostas para os circuitos amortecedores foram avaliadas e validadas através de simulações computacionais e por meio de ensaios experimentais em protótipo, com os resultados demonstrando boa aderência entre as estimativas teóricas e o comportamento real dos circuitos, confirmando a viabilidade do uso do circuito amortecedor do tipo LCD no conversor Quasi Fonte-Y.
Estudo de transistores HEMT’s de AlGaN/GaN operando em baixas temperaturas
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-05-25) Baptista Júnior, Braz [UNESP]; Andrade, Maria Glória Caño de [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
O objetivo principal deste trabalho é estudar o desempenho de transistores de alta mobilidade eletrônica AlGaN/GaN HEMT, quando submetidos a baixas temperaturas de operação. Esta investigação foi desenvolvida a partir de dados experimentais coletados em laboratório do imec de um dispositivo experimental e pesquisas em livros e publicações acadêmicas de dispositivos AlGaN/GaN HEMT. Os achados analisadas foram medidas em baixas temperaturas, utilizando-se dispositivos com diferentes dimensões de comprimento (L) e largura (W) de canal. A partir dos dados coletados, foi possível obter diversos parâmetros dos dispositivos tais como, curvas características IDxVG, IDxVD, IGxVG, transcondutância, tensão de limiar (VT), DIBL (redução da barreira induzida pelo dreno), inclinação de sublimiar (SS), corrente de fuga de porta do dispositivo, condutância de saída (gD), tensão Early (VEA) e o ganho intrínseco de tensão (AV). A partir desses parâmetros verificamos desempenho e a resposta do dispositivo e uma determinada faixa de temperatura, que foram medidas em laboratório, bem como na influência que as alterações nas dimensões, podem trazer no desempenho dos dispositivos AlGaN/GaN HEMT. Estes transistores AlGaN/GaN HEMT foram fabricados sobre uma lâmina de silício de alta resistividade (SiHR) de 200mm com orientação cristalográfica (111). Os resultados analisados dos dispositivo AlGaN/GaN HEMT mostram que, devido a mudança no potencial de Fermi e da mobilidade dos elétrons, ocorrem variações nos parâmetros com a redução da temperatura e a variação do comprimento do canal (L), esse efeito foi observado para todos os dispositivos com diferentes comprimentos de canal (L), e para as temperaturas analisadas. Adicionalmente, estes transistores de AlGaN/GaN HEMT, respondem de forma satisfatória, quando submetidos a operações em baixas temperaturas.
Desenvolvimento de software modular para criptografia de sinais em banda base
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2022-11-03) Rodrigues, Ivan Eduardo Lage [UNESP]; Abbade, Marcelo Luís Francisco [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
A pesquisa para criação de técnicas de criptografia seguras mostra-se tornando vital para impedir tentativas de interceptação e quebra do sigilo das mensagens. Nas telecomunicações, o modelo de referência de Sistemas Abertos de Interconexão (Open Systems Interconnection, OSI) é contemplado por técnicas de criptografias comercialmente viaveis em todas as suas camadas, exceto a Camada Física. Esta vulnerabilidade é preocupante. Especialmente considerando que é relativamente fácil espiar o conteúdo desta camada utilizando dobras na fibra ou captura de pacotes em sistemas sem fio, por exemplo. Durante décadas foram estudadas métodos de criptografia de sinais para solucionar este problema, e mais recentemente, temos o advento da criptografia espectral. Porém, o uso desta técnica em sinais modulados mostra-se complexa e custosa. Uma abordagem recente que vem sendo estudada é usar o processamento digital de sinais (digital signal processing, DSP) para implementar a criptografia espectral em sinais em banda-base. Desta forma, surgiu uma nova abordagem de criptografia de sinais, que chamamos de criptografia de amostragem espectral. Torna-se, então, cada vez mais necessário a existência de softwares de simulação que sejam flexíveis ao surgimento de novas estratégias de encriptação e decriptação de sinais em banda-base. Para isto, é necessária a escolha de uma arquitetura de software versatil em relação às múltiplas estratégias de criptografia de sinais. Neste trabalho, propomos um software, chamado KryptoSJPy, utilizando uma arquitetura híbrida de multicamadas e modelo-visão-controlador (MVC) para atender as necessidade de simulações específicas de criptografia de amostragem espectral. Escolhemos a codificação espectral de fase (Spectral Phase Encoding, SPE) e o embaralhamento intracanal (Spectral Shuffling, Scr) para testar as primeiras versões do software. Apresentamos também algumas simulações e a comparação com resultados obtidos em códigos anteriores realizados em Matlab.
Efeitos da orientação cristalográfica do canal em transistores com alta mobilidade de elétrons
(Universidade Estadual Paulista (Unesp), 2023-04-27) Nogueira, Carlos Roberto; Andrade, Maria Glória Caño de [UNESP]; Universidade Estadual Paulista (Unesp)
O presente trabalho visa estudar o desempenho de transistores de alta mobilidade eletrônica (HEMTs) formados a partir de uma heterojunção (AlGaN/GaN – Nitreto de Gálio e Alumínio/Nitreto de Gálio) com diferentes orientações de canal. Corrente de dreno (IDS), transcondutância (gm,), tensão de limiar (VTh), resistência (RT), inclinação de sublimiar (SS) e redução de barreira induzida por dreno (DIBL) serão analisadas. Figuras de mérito importantes, como a relação de transcondutância para corrente de dreno (gm/ID), condutância de saída (gD) e tensão Early (VEA), também serão verificadas. Neste estudo, serão analisados dispositivos com orientação de canal fixada em 0°, 90° e 45°, fabricados em substrato de silício de alta resistividade (HR – Si <111>). Ao reduzir o comprimento do canal (LG), houve alteração em todos os parâmetros do dispositivo (KAMMEUGNE, et al., 2021), devido ao efeito de canal curto que, além de promover uma redução na tensão limiar (VTh) quando o aparelho opera com valores baixos de VDS, reduz ainda mais quando é aplicado um VDS alto (em saturação), devido ao efeito DIBL. Essa característica foi observada para todos os dispositivos com diferentes larguras de canal (W) e para as três orientações de canal. Porém, quando analisados dispositivos com as mesmas características construtivas em diferentes orientações de canal, valores quase coincidentes atestam a não interferência da orientação cristalográfica do canal devido às suas principais figuras de mérito. Entretanto, quando dispositivos com características construtivas iguais foram analisados em diferentes orientações de canal, verificou-se que os valores foram praticamente coincidentes, indicando que a orientação cristalográfica do canal não interfere significativamente nas principais figuras de mérito. Por fim, os resultados mostraram que devido à camada 2DEG formada na interface das camadas de AlGaN/GaN, que apresenta uma alta mobilidade eletrônica, todos os dispositivos apresentaram um comportamento semelhante.

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