Discente: DANIEL RIBEIRO DESSAUNE

Título: MODELAGEM MATEMÁTICA E SIMULAÇÃO NUMÉRICA DE UM BIOSSENSOR AMPEROMÉTRICO ENZIMÁTICO DE MONOCAMADA: UMA APLICAÇÃO DA ABORDAGEM DO MÉTODO DAS DIFERENÇAS FINITAS (MDF)

Orientador: PROF. DR. JORNANDES DIAS DA SILVA  

Examinador interno: PROF. DR. BRUNO JOSÉ TORRES FERNANDES

Examinador externo: PROF. DR. DEIVSON CESAR SILVA SALES

Coorientadora: PROFA. DRA. ROSANA ANITA DA SILVA FONSECA 

Data: 26 DE SETEMBRO DE 2022

Local: SALA I-7

Resumo do projeto: 

Os Biossensores são uma classe de sensores voltadas a realizar medições envolvendo substâncias analíticas oriunda de sistemas vivos e empregam moléculas biológicas de elevada especificidade de reconhecimento. Os biossensores apresentam algumas vantagens para o seu uso quando comparados aos métodos convencionais, dentre elas, a rapidez e simplicidade na análise, a miniaturização e a portabilidade do equipamento, possibilitando seu uso de em locais distintos. Os biossensores podem ser classificados de acordo com a biomolécula reconhecedora e grandeza física utilizada para a realização da medição. Este trabalho tem o foco de avaliar o funcionamento de um biossensor amperométrico enzimático por meio de um processo de modelagem matemática do seu princípio de funcionamento a partir das Equações Diferenciais Parciais (EDPs) e das condições de contorno/iniciais que governam e caracterizam esse tipo de equipamento, os sistemas de equações então criados foram resolvidos com base nas técnicas do Método das Diferenças Finitas (MDF) e simulados com o auxílio de um código computacional para fornecer a solução final para o sistema avaliado. O código então criado neste trabalho foi comparado com resultados obtidos na literatura com o intuito de avaliar o seu desempenho e precisão dos resultados obtidos. Por fim foram simulados testes para avaliar os impactos que cada fator desempenha na resposta do sistema e em seu comportamento, ou seja, foram realizados testes de sensibilidade a cada um dos parâmetros presentes em um biossensor, tomando como base inicial a reação de reconhecimento de glicose por meio de um biossensor amperométrico enzimático. Com os resultados foi possível observar os grandes impactos que fatores como a taxa enzimática máxima (VMAX), a espessura da camada enzimática (d) e a concentração inicial do substrato (S0) desempenha na resposta do sistema, sendo eles considerados cruciais em um projeto de biossensores.

Palavras-chave: Biossensor amperométrico enzimático, Método das diferenças finitas, modelagem, simulação. 

Discente: Welton do Rego Barreto

Título: BANCADA DE TESTE PARA CARACTERIZAR COLETORES SOLARES TÉRMICOS EM ESCALA LABORATORIAL

Orientador: Prof. Dr. Ricardo Ataíde de Lima

Examinador interno: Prof. Dr. Luis Arturo Gómez Malagón

Examinador externo: Prof. Dr. Diogo Roberto Raposo de Freitas

Data: 26 de Setembro de 2022

Local: Sala K-4

Resumo do projeto: 

O laboratório de Optoeletrônica do Instituto de Inovação Tecnológica - IIT da UPE realiza estudos no tocante ao uso de nanopartículas aplicadas em Coletores Solares Térmicos (CST), com o objetivo de aumentar a eficiência do casamento espectral entre a luz do sol e os fluidos usados nesses sistemas de conversão energética. Dessa forma, se faz necessário projetar um protótipo de instrumentação para caracterizar coletores solares térmicos em escala laboratorial para auxiliar nas análises de vários parâmetros importantes para determinar o desempenho dos nanofluidos estudados. Logo, tem-se como objetivo geral deste trabalho desenvolver um projeto de instrumentação eletrônica de um sistema de caracterização de um Coletor Solar Térmico (CST) em pequena escala, além de um programa supervisório de aquisição de dados em tempo real. Para isso, como metodologia fez-se necessário a construção dos subsistemas que compõem o CST em escala laboratorial - com o sensor de intensidade solar, o circuito para o funcionamento de uma bomba peristáltica em vazões pré-estabelecidas, os sensores para monitorar as temperaturas do fluido no CST, o sistema para o controle da temperatura do nanofluido em uma faixa desejada, os sensores para a medição da temperatura e umidade ambiente - por meio da utilização de uma plataforma microcontrolada e circuitos eletrônicos especificamente dimensionados. Ademais, o desenvolvimento em C# de um programa supervisório residente em um computador, que irá monitorar e controlar o sistema microcontrolado. Como resultado, os subsistemas foram dimensionados, projetados e, quando atuando individualmente, apresentaram um desempenho satisfatório. Pôde-se coletar os valores mensurados através do supervisório desenvolvido. De posse dos valores obtidos das propriedades do fluido de trabalho e das características do CST, foi possível mensurar o seu desempenho.

Palavras-chave: Coletor Solar de Absorção Direta, Instrumentação Eletrônica, Sistema Supervisionado, Energia Solar.

Discente: AILTON GONÇALVES DA SILVA

Título: OTIMIZAÇÃO MULTIOBJETIVO DA GERAÇÃO DE CALOR COM FONTES ALTERNATIVAS PARA O TRATAMENTO HIDROTÉRMICO DAS MANGAS EM PETROLINA

Orientador: PROF. DR. LUÍS ARTURO GÓMEZ MALAGÓN

Coorientador: PROF. DR. CARMELO JOSÉ ALBANEZ BASTOS FILHO

Examinador interno:  PROF. DR. JORNANDES DIAS DA SILVA

Examinador externo: PROF. DR. ALCIDES CODECEIRA NETO

Data: 27 DE SETEMBRO DE 2022

Local: SALA I-7

Resumo do projeto: 

O Estado de Pernambuco possui Arranjos Produtivos Locais (APLs) relacionadas aos setores de confecções, laticínios, gesso, fruticultura. Nestes setores apresentam atividades que requerem calor de processo, cuja transferência de energia é realizada por meio do aquecimento de água, principal insumo nessas aplicações industriais. No APL da fruticultura no município de Petrolina é empregado o tratamento  hidrotérmico das mangas, o qual consiste na imersão da fruta em um tanque com água quente (T > 46,1°C) durante 90 minutos. Este tratamento é necessário para realizar o controle das moscas-das-frutas, que é exigido para que as mangas possam ser exportadas para países como Estados Unidos, Japão e Chile. Convencionalmente, a energia empregada nas industrias difundidas deste município é oriunda de caldeiras a Gás Liquefeito de Petróleo (GLP). No entanto, a utilização de fontes de energia com baixa emissão de poluentes tem se tornado uma tendência, dentre as quais a aplicação da energia solar tem se destacado. Tendo em vista que Petrolina possuielevados índices de radiação solar, que pode ser utilizado para a geração de calor de processo, este trabalho visa realizar a otimização multiobjetivo da geração de calor do tratamento hidrotérmico das mangas em Petrolina usando energia solar térmica e fotovoltaica. A análise técnica do uso dos coletores solares e dos módulosfotovoltaicos foi realizada utilizando o software TRNSYS. Neste software foram analisados três cenários: o primeiro consiste no sistema convencional de geração térmica, a fim de validar a simulação considerando apenas o GLP como fonte de calor;o segundo consiste no sistema termossolar para auxiliar a demanda de calor do processo convencional; e o terceiro consiste na aplicação dos sistemas termossolar e fotovoltaico como fontes auxiliares na demanda de calor do processo convencional. A análise econômica foi realizada usando o método de Life-Cycle Savings (LCS), a qual determina os ganhos em Valor Presente Líquido (VPL) obtidos pelo uso do sistema termossolar em função da área dos coletores. Além do LCS, este trabalho também determinou o valor do Payback e da Taxa Interna de Retorno (TIR), que juntos representam os indicadores financeiros atrelados a viabilidade econômica de um modelo de negócio (investimento). A otimização multiobjetivo foi realizada no terceiro cenário em que foram determinadas as variáveis de projetos para minimizar o custo e maximizar o LCS durante o tempo de vida do sistema proposto. Para avaliar a otimização foi utilizado dos algoritmos: força bruta (solução exata) e o algoritmo genético de classificação não dominada II (NSGA-II). O primeiro avalia e testa todas as possibilidades dentro do campo de busca proveniente da simulação computacional. Já o segundo utiliza inteligência computacional para avaliar e testas as possibilidades de forma aproximada com menor custo computacional. Os resultados mostraram que para o segundo cenário, a curva do LCS tem um valor máximo positivo quando a área dos coletores solares é de 360m2, apresentando um Payback de 52 meses com uma TIR de 2,57%a.m. ressaltando, assim, a atratividade do investimento. Já no terceiro cenário, os resultados mostraram que o sistema convencional poderia ser completamente substituído pelo sistema composto apenas pelas fontes renováveis. Também foi possível observar que a otimização multiobjetivo gerou um custo computacional 93,3% menor utilizando o algoritmo NSGA-II comparado com o algoritmo de força bruta.

Palavras-chave: Mangas, TRNSYS, Termossolar, Fotovoltaica, Otimização multiobjetivo.