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1 o -a2 UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA Protocolo Geral N° DO PROCESSO EXERCÍCIO DATA HORA FICHA DE TRAMITAÇÃO N- 18743 2015 16/11/2015 16h46min 4.6 INTERESSADO(A) GIOVANA KATIE WIECHETECK ASSUNTO Solicita prorrogação de afastamento de pós-doutorado na Universidade do Norte de Texas em Denton, durante o período de lO de fevereiro/2016 a 31 de julho/20 16. o 1° Trâmite Pró-Reitoria de Recursos Humanos /1 tr ( / Li

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1 o -a2

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA

Protocolo Geral

N° DO PROCESSO EXERCÍCIO DATA HORA

FICHA DE TRAMITAÇÃO N-

18743 2015 16/11/2015 16h46min

4.6

INTERESSADO(A)

GIOVANA KATIE WIECHETECK

ASSUNTO Solicita prorrogação de afastamento de pós-doutorado na Universidade do Norte de Texas em Denton, durante o período de lO de fevereiro/2016 a 31 de julho/20 16.

o

1° Trâmite Pró-Reitoria de Recursos Humanos

/1

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Li

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UEPG Protocolo Geral

Proc. 18743115 Fl. 02 Data: 16111/2015 16:46

U iii ESTADUAL DEI PONTA GROSSM JIIJ Responsável

jSETOR DE CIÊNCIAS AGRARIAS E DE TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

Denton13 de novembro de 2015.

Magnífico Reitor da UEPG

Prof. Dr. Carlos Luciano Sant'Ana Vargas LI

Magnífico Reitor

Venho por meio deste, solicitar prorrogação de meu afastamento de

pós-doutorado na Universidade do Norte do Texas (UNT) em Denton, durante o

período de 1 1 de fevereiro de 2016 a 31 de julho de 2016. Em anexo a esse processo

está o meu plano de trabalho para o período solicitado. Ainda não tenho a resposta do

CNPq do meu pedido de prorrogação, provavelmente o resultado será divulgado em

dezembro de 2015.

Saliento que a UEPG, UNT e University College London aprovaram um

projeto de pesquisa com o mesmo tema que estou trabalhando no pós-doutorado, que

já está sendo desenvolvido com o apoio da Companhia de Saneamento do Paraná

(Sanepar) o qual está envolvendo 2 alunos do Mestrado em Engenharia Sanitária e

AmbientI (PPGESA), 2 alunos de lO da UEPG, 1 pós-doutoranda do PPGESA e 2

professores do PPGESA. Em anexo ao processo, está a' carta de aprovação do

referido projeto.

Atenciosamente

P rofa Giovana Kátie Wiecheteck Deparianwnw de Engeii/zaricí Civil

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Protocolo Geral

Proc. 18743115 Fl.

Data: 16111/2015 16:46

UJeII

jjtIfflH UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA

lhn I J SETOR DE CIÊNCIAS AGRARIAS E DEjTECNpLÔfAe DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

UNIVERSITY OF NORTH TEXAS ELECTRICAL ENGINEERING DEPARTMENT, GEOGRAPHY

DEPARTMENT AND ENVIRONMENTAL SCIENCE Em

Solicitação de Prorrogação de Prazo - Pós-doutorado no Exterior

PLANO DE TRABALHO - 2016

Proposta apresentada ao:

OQ CNPq Conselho Nacional de Dos envoi v,monto ClontifIce o Tecnológico

Proponente: ProfÊ Dr@ Giovana Kátie Wiecheteck

Universidade Estadual de Ponta Grossa

Departamento de Engenharia Civil

Denton - 2015

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UEPG Protocolo Geral

Proc. 18743115 Fl. 04 Data: 16/11/2015 16:46

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO EJUSTIFICATIVA ..............................................................................................3

2. OBJETIVOS..............................................................................................................................6

2.1 Objetivo Geral ..........................................................................................................................6

2.2 Objetivos específicos ................................................................. . ............................................... 6

3. MATERIAIS E MÉTODOS .........................................................................................................6

3.1 Características da água bruta e da água produzida pelo sistema............................................6

3.2 Descrição do sistema de dessalinização de água .....................................................................7

3.3 Descrição do sistema de eletrodiálise ......................................................................................9

3.4 Descrição da automatização e instalação de sensores no sistema de dessalinizaçâo de água

.......................................................................................................................... 11

4 PLANO DE ATIVIDADES E CRONOGRAMA DE EXECUÇÃO ....................................................12

5 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................................12

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UEPG Protocolo Geral

IProc. 18743115 Fl. 05 Data: 16/11/2015 16:46

Plano de trabalho para prorrogação de prazo de pós-doutorado na Unhi'ersity of North Texas

Título do Projeto: Implantação e Monitoramento de um Sistema Autônomo Sustentável de

Dessalinização de Água Salobra para Famílias de Pequenos Produtores Rurais.

Bolsista: Profã Dr@ Giovana Kátie Wiecheteck - Universidade Estadual de Ponta Grossa

Supervisor: Prof. Dr. Miguel Acevedo - University of North Texas

1. INTRODUÇÃO E JUSTIFICATIVA

No desenvolvimento do primeiro ano do pós-doutorado (2015) fez-se a montagem e

implantação dê um protótipo de dessalinização de água para famílias de pequenos produtores

rurais, com o objetivo de produzir água potável e água para irrigação. O sistema de energia para

suprir a demanda requerida pelas unidades de dessalinização foi baseado na combinação da

energia eólica e energia solar. O projeto proposto foi elaborado por uma equipe multidisciplinar

de pesquisadores liderados pelo Prof. Dr. Miguel Acevedo da University of North Texas (UNT),

entre eles estão: Drè Luna Al-Hadidi (Centro Nacional para Pesquisa e Extensão em Agricultura,

Jordânia), Dr. Maya P. Bhatt (Instituto Asiático de Tecnologia e Gestão, Nepal), Dr. Carlos Dosoretz

and Dr. Ori Lahav (ambos professores de Engenharia Civil e Ambiental, Technion - Instituto de

Tecnologia de Israel, Israel) e eu, Dra Giovana Kátie Wiecheteck (Universidade Estadual de Ponta

Grossa, Brasil). A equipe foi nominada Green Desal.

O protótipo foi baseado nas regras estabelecidas pelo Desal Prize (Prêmio Desal) que

enfatizou a inovação no desenvolvimento de tecnologia de dessalinização e de sustenta bilidade

ambiental, com o objetivo comum de criar uma tecnologia que tem duplo objetivo: fornecer água

potável e apropriada para o uso na agricultura (www.securingwaterforfood.org/the-desal-prize).

Os testes iniciais para a verificação do desempenho do sistema de dessalinização foi feito

com água salobra proveniente de poço na cidade de Alamogordo, New Mexico (EUA) na Brackish

Groundwater National Desalination Research Facility (BGNDRF) - U.S. Department of the Interior -

Bureau of Reclamation (http://www.usbr.gov/research/AWT/BGNDRF), onde 5 equipes

(instituições de ensino superior e empresa) estiveram competindo durante uma semana, entre

elas a equipe Green Desal.

O resultado final da competição foi divulgado no site

http://www.securingwaterforfood.org/blog/2015/4/22/desal-prjze-winners-announced:

12 Lugar: Massachusetts Institute of Technology (MIT) e Jam Irrigation Systems

2 2 Lugar: University of Texas at EI Paso (UTEP) Center for Inland Desalination Systems

Menção Honrosa: Green Desal

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àPG ­ -- -- -- - i Protocolo Geral

Proc. 18743115 FI. 06 Data: 16/1112015 16:46

Com a finalidade de ajustes e aprimoramento do sistema de desalinização de água, os Resporisavel

testes prosseguem nas instalações de pesquisa (BGNDRF) em Alamogordo, New Mexico. As novas

adaptações do sistema compreenderão a automatização e instalação de sensores para

monitoramento em tempo real, e a instalação de um sistema de eletrodiálise para complementar

o sistema de tratamento do resíduo (concentrado) gerado nas unidades de nanofiltração e

osmose reversa. Essas serão as novas etapas a serem executadas até julho de 2016.

Entre as tecnologias de tratamento do concentrado gerado em sistemas de dessalinização

de água, podem-se citar: evaporação solar em lagoas, destilação por membrana a vácuo,

destilação por membrana combinada com cristalização, eletrodiálise e forward osmosis.

Tratamentos convencionais como concentração de sais em lagoas de evaporação apresentam

várias desvantagens entre as quais a disponibilidade de grandes áreas e baixa produtividade. A

destilação por membrana a vácuo é uma tecnologia evaporativa que utiliza uma membrana como

suporte da interface líquido-vapor; segunda estudos realizados por Mericq et ai. (2010), a grande

desvantagem é quando o sistema opera com altas concentrações de sais que observaram a

ocorrência de scaling, principalmente devido à precipitação de cálcio. A destilação por membrana

combinada com cristalização utiliza equipamentos para a cristalização de NaCI que operam a

temperaturas maiores que 70C, com alto consumo de energia (30 kWh/m 3 ). AforwaKd osmosis é

uma técnica nova para reduzir o volume de concentrado gerado nos sistemas de dessalinização de

água, apresentando a principal vantagem de menor consumo de energia comparado à osmose

reversa. No entanto, há o inconveniente da necessidade um soluto de tração para criar uma força

motriz eficaz que facilite o fluxo da água através da membrana, além disso, não há dados sobre a

viabilidade econômica dessa técnica (PÉREZ-GONZALEZ et a/., 2012).

Segundo Valera et ai. (2011), a eletrodiálise é um processo de separação eletroquímica no

qual íons são transferidos através de membranas de troca iônica por meio de uma tensão de

corrente contínua. O processo utiliza força motriz para transferir compostos iônicos da água por

meio de cátodo (íons com carga positiva) e ânodo (íons com carga negativa) separando o

concentrado do permeado. Um esquema simplificado de uma célula de eletrodiálise está

apresentado na Figura 1.

A vantagem da utilização da eletrodiálise para o tratamento do concentrado é o aumento

da concentração de sais de 0,2 - 2% para 12 - 20% com energia requerida de 1,0 - 7,0 kWh/m 3,

sendo que a evaporação térmica utilizaria 25 kWh/m 3 de energia (KORNGOLD et ai., 2005;

KORNGOLD et ai., 2009). Além disso, a eletrodiálise apresenta taxas de recuperação de água de

85-94%, baixa manutenção requerida para a operação do sistema, tempo de vida longo e forte

estabilidade mecânica e química das membranas de troca iônica, sendo uma alternativa atrativa

para sistemas de dessalinização de água (MALEK et ai., 2016).

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UEPG Protocolo Geral

Proc. 18743115 Fl. 07 Data: 16/11/2015 16:46

Cl - Cl Na

7 Na

7 Na Cl

/ Cl Na

CV

7 MTA MTC

7 Concentrado - - - -

Permeada - -

l MODO CAT000

Q]

Na,

::

Cl

::

C[A CIA CjA C Concentrado da OR e NF

Figura 1 - Representação esquemática de uma célula de eletrodiálise. C: cátodo; A: ânodo; OR:

osmose reversa; NF: nanofiltração; MTA: membrana trocadora de ânion; MTC: membrana

trocadora de cátion.

Membranas íon-seletivas são constituídas por uma resina polimérica que apresenta

grupos químicos ligados a sua estrutura, que são os íons. A seletividade de uma membrana íon-

seletiva está associada a sua capacidade de restringir ou permitir a permeação de determinados

íons. Uma MTC que apresenta grupos funcionais negativos em sua estrutura, tais como -S0 3 ,

-000, P0 32 ou HP02 , permite a permeação apenas de cátions (contra-íons) e exclui os ânions

(co-íons). Caso contrário acontece com a MTA que apresenta grupos funcionais positivos ligados

ao polímero, tais como -NH 3 , - RNH 2 , - R2 NH, -R3 N e -R3 P, em que ocorre a permeação de ânions

e a exclusão de cátions (STREIT, 2006).

Os dois tipos de membranas (MTC e MTA) apresentam propriedades comuns: baixa

resistência elétrica, insolúveis em soluções aquosas, semi rígidas para facilidade de

manuseamento durante a montagem, resistentes às mudanças de pH (de 1 a 10), operam em

temperaturas superiores a 46 2C, resistentes ao inchaço osmótico, expectativa de vida longa,

resistentes ao entupimento (fouling) e são laváveis a mão (VALHO et ai., 2011).

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Proc. 18743115 FI. 08 Data: 16/11/2015 16:46

2. OBJETIVOS

2.1 Objetivo geral

Automatizar e monitorar, em tempo real, o sistema de dessalinização de água

desenvolvido, e aprimorar o tratamento de resíduos gerados (concentrado) com a utilização de

um sistema de eletrodiálise.

2.2 Objetivos específicos

a) Desenvolver o sistema de eletrodiálise para a vazão requerida - Denton, Texas (EUA);

b) Testar o sistema de eletrodiálise - BGNDRF, New Mexico (EUA);

c) Automatizar o sistema de dessalinização de água - BGNDRF, New Mexico (EUA);

d) Instalar sensores para monitoramento do sistema em tempo real - BGNDRF, New Mexico

(EUA);

e) Monitorar o sistema de dessa linização de água em Denton, Texas (EUA).

3. MATERIAIS E MÉTODOS

3.1 Características da água bruta e da água produzida pelo sistema

Durante os testes realizados com a água salobra proveniente de poço localizado em

Alamogordo (BGNDRF), obtiveram-se os valores da qualidade da água bruta, água potável, água

de irrigação e concentrado, apresentados na Tabela 1. As amostras foram analisadas de acordo

com APHA et al. (2012) e EPA (2015).

Com os resultados obtidos, pode-se observar que o teste 2 apresentou melhor eficiência

de remoção de sólidos dissolvidos totais (SDT) com a diminuição dos valores de condutividade na

água potável e água de irrigação. Vale salientar que o sistema foi mais eficiente no teste 2 com

relação à produção de água, pois nesse dia houve melhor eficiência do sistema híbrido de energia

com maiores velocidades de vento, proporcionando melhor desempenho do gerador de energia

eólica.

Considerando que o sistema operará com a mesma água salobra do poço da BGNDRF

(Alamogordo) e que durante os próximos testes, não ocorrerão variações significativas na

qualidade da água bruta, o concentrado gerado nas unidades de osmose reversa (OR) e

nanofiltração (NF) apresentará as características indicadas na Tabela 1, com concentração de SDT

da ordem de 9000 a 13000 mg/L e condutividade elétrica entre 14000 e 18000 tmhos/cm.

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UEPG Protocolo Geral

Proc. 18743115 Fl. 09 Data: 16/11/2015 16:46

Tabela 1 - Reultados de qualidade da água durante os Testes 1 e 2, lizados emAiarnogordo

(New Mexico - EUA). TESTE 1 TESTE 2

Parâmetro AB AP AI Concentrado AB AP AI Concentrado

Cloreto (mg/L) 700 340 250 1400 730 140 120 2500

Nitrato (mg/1) 2,6 1,4 1,4 4,8 2,7 1,1 1,2 6,9

Fósforo(mg/L) NO ND .ND MD ND ND MD ND

Sulfato (mg/L) 1700 19 460 3600 1800 160 130 6200

Alumínio (mg/L) NO ND ND ND MD ND NO ND

Bário (mg/L) 0,011 1 ND 0,0034 0,022 0,011 ND ND 0,023

Cálcio (mg/L) 440 5,6 130 810 430 8,8 33 800

Cobre (mg/1) ND ND 0,0075 ND MD ND ND 0,025

Ferro (mg/L) 0,038 ND 0,027 0,039 0,030 NO ND 0,023

Chumbo (mg/L) ND ND ND ND ND ND ND ND

Magnésio (mg/L) 200 1,6 60 370 200 3,6 15 430

Manganês (mg/L) 0,010 ND 0,0037 0,021 0,011 NO NO 0,023

Níquel (mg/L) NO MD NO NO NO NO MD NO

Potássio (mg/L) 3,2 240 33 360 3,2 45 18 480

Sílica (mg/L) 20 2,0 7,4 52 21 3,3 3,0 66

Sódio (mg/L) 360 69 140 1400 360 130 76 2200

Estrôncio (mg/L) 7,3 0,071 2,2 13 7,0 0,14 0,53 14

Dureza (mgIL CaCO3) 1900 21 570 3600 1900 37 140 3800

TAS 3,6 6,6 2,6 9,9 3,6 9,6 2,8 16

Coliformes totais (P/A) P A A A P A A A

E. Co li (PIA) A A A A A A A A

CIoretoViniIa(ig/L) ND 1 NO MD NO NO NO NO NO

1,2-Dicloroetano (%) 107 99,4 113 119 93,7 82,5 87,8 91,6

4-Bromofluorbenzeno (%) 107 104 111 106 95,2 95,0 90,7 97,6

Dibromofluormetano (%) 108 100 113 119 92,1 92,4 90,3 93,5

Tolueno-d8 (%) 100 103 88,6 103 90,8 93,6 94,5 94,1

COT(mg/L) NO MD NO 2,7 MD NO NO - 2,4

COO (mg/L) NO NO NO 2,8 NO NO NO 2,6

Condutividade (iimhos/cm) 4500 1300 1800 14000 4400 890 750 18000

Amônia (mg/L) NO NO NO MD NO MD NO NO

pH 7,88 6,99 7,93 8,22 7,69 7,14 7,06 8,11

Bicarbonato (mg/L CaCO 3) 186,6 NO 64,52 467,6 184,0 30,16 27,24 633,1

Carbonato (mg/LCaCO 3) NO NO NO NO NO NO NO ND

Alcalinidade total (mg/L CaCO 3 ) 186,6 NO 64,52 467,6 184,0 30,16 27,24 633,1

SOT(mg/L) 3400 662 1180 9110 3500 520 434 12900

SST(mg/L) MD NO NO MD NO 4,0 MD 8,0

Turbidez(NTU) 1,5 0,50 0,59 NO 1,0 0,50 NO NO

Notas: AB = água bruta; AP = água potável; AI = água para irrigação; MD = não detectado; P = presença; A =ausência; TAS = taxa de absorção de sódio no solo; COT = carbono orgânico total; COO = carbono orgânico dissolvido; SDT = sólidos

dissolvidos totais; SST = sólidos suspensos totais.

3.2 Descrição do sistema de dessalinizaço de água

O sistema de dessalinização de água basicamente é composto de: pré-filtração com filtro

de discos de 40 tm (Arkal), com sistema de retrolavagem; pré -tratamento com troca iônica e

nanofiltração (NF); filtração em membrana unicelular de osmose reversa (OR); além de

tubulações, mangueiras, válvulas solenoides, medidores de vazão, controladores de nível,

manômetros, bombas, filtros, compressor de ar, reservatórios, baterias, turbina eólica, painéis

fotovoltaicos para energia solar, controlador do sistema híbrido de energia solar e eólica,

componentes elétricos e eletrônicos, entre outros. Uma unidade de eletrodiálise (ED) será

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Proc. 18743115 FI. 10 Data: 16/11/2015 16:46

instalada, para promover a concentração do resíduo gerado (concentradb) nas unidades de NF e RespoasveJ

OR.

O diagrama PI&D do sistema está apresentado na Figura 2, o sistema de eletrodiálise a ser

implantado está em destaque.

T 0,3mVd

113 1,1

Compressor 1, V1 4 2j

12V

Antiscalante à de

2.70 .fd 03

4i, 400

'444-2

'4 15"4

fl 810

Figura 2 - Diagrama Pl&D do sistema de dessalinização de água.

O sistema de OR apresentou alta taxa de recuperação de 75%, portanto é possível gerar a

quantidade de água requerida utilizando 85% da água de alimentação do sistema (11,3/13 m 3/d).

O sistema de troca iônica tem como finalidade reduzir a concentração de Ca 2' da água de

alimentação da OR. A NF contribui para o reuso de grande quantidade de regenerante (KCI) do

processo de troca lônica e também com a geração de K, Mg 2 e Ca 2' que são nutrientes para a

água de irrigação.

Características operacionais do sistema de OR: três membranas LC LE-4040; pressão de

alimentação: 10 bar; vazões: 0,46 m 3/h (afluente) e 0,35 m 3/h (permeado); recirculação interna

130% (0,6 m 3/h); dosagem de 3 mg/1 de antiescalante; energia específica de 1 kWh/m 3; rejeição

global de SDT de 94%.

Características operacionais da NF e troca iônica: K é utilizado como regenerante de

cátions em vez de Na a fim de obter baixa taxa de absorção no solo (TAS) e maiores

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H Pç

-. 1

UEPG Protocolo Geral

Proc. 18743115 Fl. 11 Data: 16/11/2015 16:46

concentrações de K na água de irrigação para permitir o reuso do concentrado da NF como 1 Responsável

fertilizante; a resina da troca iônica deveria apresentar maior afinidade com íons divalentes; a

membrana de NF pode ser caracterizada pela rejeição insignificante de íons monovalentes (K) e

rejeição razoável de íons divalentes (Ca/Mg); taxa de recuperação de 90% é viável com DS-DL5

(Osmonics) com rejeição de Ca 2/Mg 2 de aproximadamente 50%.

Nas Figuras 3 e 4 estão apresentadas fotos do sistema autônomo sustentável de

dessalinização de água salobra, em que será feito a automatização, instalação de sensores e

instalação do sistema de eletrodiálise.

- -

rp,i

Figuras 3 e 4—Vistas laterais do sistema de dessa linização de água.

3.3 Descrição do sistema de eletrodiálise

O sistema de eletrodiálise será deenvolvido de acordo com Valero et ai. (2011), Streit

(2006) e Borges (2009), conforme mostrado na Figura S. Será composto de empilhamento (stack)

de membranas, sistema hidráulico, fonte de corrente elétrica, sensores de condutividade,

temperatura e pH. A vazão máxima será de 5,0 M3

/d e o controle de vazões serão feitos por meio

de válvulas e medidores eletrônicos de vazão.

As membranas íon-seletivas (MTA e MTC) são dispostas alternadamente em uma

montagem tipo filtro-prensa. Entre as membranas são colocados espaçadores, os quais tem a

finalidade de provocar um fluxo turbulento. Este tipo de montagem, conhecido como stack,

proporciona a formação de compartimentos pelos quais circula a água a ser tratada. Os eletrodos

estão posicionados nas extremidades da célula e estão em contato com uma solução de limpeza.

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UEPG Protocolo Geral

Proc. 18743115 Fl. 12 Data: 16/11/2015 16:46

O campo elétrico aplicado origina a migração dos íons positivos (íátions) para o cátodo e - Responsável

dos íons negativos (ânions) para o ânodo. Durante o processo de migração os ânions passam pela

MTA e são barrados pela MTC, comportamento semelhante acontece com os cátions. Este

fenômeno dá origem à formação de um compartimento mais concentrado e outro mais diluído

(permeado) em espécie iônica (SHAPOSHNIK e KESORE, 1997).

Alimentação - Concentrado

Alimentação eletrodo—. Parte superIor f-.-

Resíduo eletrodo

() cátodo

1 _4,1 f MIL

H • t' Fluxo de permeado

'MTA H - ----

Fluxo de concentrado

Alimentação eletrodo Parte Inferior Resíduo eletrodo Saída dopermeado

- Saída doconcentrado

Figura 5 - Descrição do empilhamento (stack) de membranas (adaptado de VALERO et ai., 2011).

Como pode ser observado na Figura 5 em cada empilhamento podem-se observar

diferentes fluxos (VALHO et ai., 2011): a) o fluxo de alimentação de água está em paralelo com o

fluxo do permeado, enquanto que o fluxo de concentrado está em paralelo com o fluxo de

concentrado gerado no sistema; b) como a água de alimentação do sistema flui entre as

membranas, os íons são eletricamente transferidos por meio das membranas do fluxo do

permeado para o fluxo do concentrado; c) os fluxos dos dois compartimentos de eletrodos não se

misturam com os outros fluxos. Um desgaseificador extrai os gases de reação do fluxo de resíduo

de eletrodo; d) as partes superior e inferior são blocos de aço que comprimem as membranas e os

espaçadores para evitar fugas dentro do empilhamento.

A taxa de transferência de espécies iônicas pelas membranas depende da concentração

iônica da solução e da mobilidade dos íons através da membrana. O transporte iônico também

sofre influência da densidade de corrente (corrente por unidade de área de membrana) aplicada

(TANAKA, 2003). De acordo com Borges (2009) a concentração de sal no permeado pode ser

estimado em função dos parâmetros operacionais, como: a densidade de corrente e a

concentração inicial de sais na água de alimentação do sistema.

Segundo Hestekin et ai. (2010), o desempenho de um sistema de eletrodiálise é

geralmente avaliado pelo consumo de energia requerida para a separação de íons nas

10

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UEPG Protocolo Geral

Proc. 18743115 El. 13 Data: 16/11/2015 16:46

membranas. O consumo de energia (E) é uma função da voltagem (V) a licada no sistema e da

corrente (1) através do empilhamento, como mostrado na equação (1):

E = IV

eq.(1)

Outra forma de avaliar o desempenho do sistema de eletrodiálise é calculando a utilização

da corrente elétrica, que é a média da corrente elétrica teórica requerida para transportar cargas

através da membrana com a corrente elétrica real de operação (HESTEKIN et ai., 2010). A

corrente elétrica teórica está em função da valência (z) do íon, da carga em concentração de íons

(AC), constante de Faraday (F) e da vazão da solução (Q), mostrado na equação (2).

'theor = ZL\CFQ

eq.(2)

A eletrodiálise exigirá energia adicional de aproximadamente 0,5 kWh/m 3 aumentando a

demanda total para 13,7 kWh que poderiam ser fornecidos com um aumento de capacidade

fornecida pela energia solar em 400W (totalizando aproximadamente 16kWh com margem de

17%). Foi incluído no sistema, um conversor AC/DC e um interruptor para ligar alternativamente o

sistema à rede ou a um gerador de combustível fóssil (backup) quando desligar o sistema de

energia renovável.

3.4 Descrição da automatização e instalação de sensores no sistema de dessalinização de água

Na automatização e o monitoramento em tempo real do sistema serão utilizados

equipamentos de controle como CLP - controlador lógico programável (em inglês, Programmable

Logic Controlier - PLC) como exemplos os equipamentos da Siemens mostrados na Figura 6.

Figura 6— Equipamentos para automatização e monitoramento do sistema.

CLP é um aparelho eletrônico digital que utiliza uma memória programável para

armazenar internamente instruções e para implementar funções específicas, tais como lógica,

sequenciamento, temporização, contagem e aritmética, controlando, por meio de módulos de

entradas e saídas, vários tipos de máquinas ou processos. Em um sistema típico, toda a

informação é concentrada em um CLP.

Os canais de comunicação nos CLPs permitem conectar à interface de operação (IHM -

interface humana-máquina), computadores, outros CLPs e até mesmo com unidades de entradas

11

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UEPG Protocolo Geral

jproc. 18743115 Fl. 14 Data: 16/11/2015 16:46

e saídas remotas. Cada fabricante estabelece um protocolo para fazer cm seus equipamentos Responsável

troquem informações entre si, por exemplo o protocolo Profibus é utilizado pela Siemens.

Os CLPs são conectados a sensores, cujos sinais são convertidos em dados digitais que são

armazenados em um sistema de controle de supervisão e aquisição de dados. Os sensores de

monitoramento serão instalados para o controle de temperatura, pH, condutividade elétrica,

sólidos dissolvidos totais, salinidade, vazão, pressão, nível de água nos tanques, abertura e

fechamento de válvulas, bombas, corrente elétrica, voltagem, produção e demanda de energia,

performance das baterias e limpeza das membranas (OR, NF, ED).

4. PLANO DE ATIVIDADES E CRONOGRAMA DE EXECUÇÃO

Para atender aos objetivos propostos, deverão ser desenvolvidas atividades a serem

executadas nos próximos 6 meses. As etapas de desenvolvimento do trabalho serão realizadas

conforme cronograma de atividades proposto no Quadro 1.

Quadro 1 - Cronograma de Atividades - 2016

Atividades 2016

Fev 1 Mar Abr Mai Jun Jul

Desenvolvimento e montagem do sistema de eletrodiálise

Testes do sistema de eletrodiálise

Instalação de sensores para monitoramento do sistema

Automatização do sistema de dessalinização de água -

Monitoramento do sistema à distância

Elaboração e publicação de artigos científicos

Elaboração e entrega do relatório final do projeto ao CNPq

S. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

API-IA, AWWA, WPCF. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 22th

edition,

Washington, USA, 2012.

BORGES, F. J. Integração dos processos de eletrodiálise e de degradação fotoquímica para tratamento de

efluentes salmos contendo fenol. Tese (Doutorado) - Escola Politécnica da Universidade de São Paulo.

Departamento de Engenharia Química, São-Paulo, 2009, 139 p.

EPA - United States Environmental Protection Agency. Clean water act analytical methods.

http://www2.epa.gov/cwa-methods . 2015

HESTEKIN, J; NO, T.; POTTS, T. Electrodialysis in the food industry. In Membrane Technology: Membranes for

FoodApplications. Volume 3. Klaus-Viktor Peinemann, Suzana Pereira Nunes and Lidietta Giorno (ed.).

Wiley-VCH; 2010.

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UEPG Protocolo Geral

Proc. 18743115 FI. 15 Data: 16/11/2015 16:46

KORNGOLD, E.; ARONOV, L.; BELAYEV, N.; KOCK, K. Electrodialysis with brine solitions oversaturated with Responsável

calcium sulfate. Desalination 172 (2005) 63-75.

KORNGOLD, E.; ARONOV, L.; DALTROPHE, N. Electrodialysis of brine solutions discharged from an RO plant.

Desalination 242 (2009) 215-227.

PÉREZ-GONZÁLEZ, A.; URTIAGA, A.M.; IBÁÍEZ, R.; Ortiz, 1. State of the art and review on the treatment

technologies of water reverse osmosis concentrates. Water Research 46 (2012) 267-283.

MALEK, P.; ORTIZ, J. M.; SCHU.LTE-HERBRÜGGEN, H. M. A. Decentralized desalination of brackish water

using an electrodialysis system directly powered by wind energy. Desalination 377 (2016) 54-64.

MERICQ, J. P.; LABORIE, S.; CABASSUD, C. Vacuum membrane distillation of seawater reverse osmosis

brines. Water Research 44 (2010) 5260-5273.

SHAPOSHNIK, V. A.; KESORE, K. An early history of electrodialysis with permselective membranes. Journal

Membrane Science 136 (1997) 35-39.

STREIT, K. F. Estudo da aplicação da técnica de eletrodiálise no tratamento de efluentes de curtume.

Dissertação (Mestrado) - Escola de Engenharia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Porto

Alegre, 2006, 100 p.

TANAKA, Y. Mass transport and energy consumption in ion-exchange membrane electrodialysis of

seawater. Journal Membrane Science 215 (2003) 265-279.

VALERO, F.; BARCELÓ, A.; ARBÓS, R. Electrodialysis Technology - Theory and Applications. In: Desalination,

Trends and Technologies. Michael Schorr (ed.), lnTech, 2011, 346 p.

www.usbr.gov/research/­AWT/BGNDRF

www.securingwaterforfood.org/blog/2015/4/22/desal-prize-winners-announced

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UEPG Protocolo Geral

1 : iJItli1L Department

Proc. 18743115 FI. 16 Data: 16/11/2015 16:46

ENSTITUTE OF ENTERNATIONAL

EDUCÀTR)N

Contact: British Council: Tim Sowula, Tim.Sowulacbritishcounci1.org Institute of International Education: Sharon Witherell, (212) 984-5380, swithereIliie.org U.S. Department of State, Bureau of Educational and Cultural Affairs: ECA-Press(state.gov

U.S. AND UK GOVERNMENTS CREATE FOURTEEN UNI VERSITY PARTNERSUIPS FOR RESEARCH COLLABORATION ON GLOBAL ISSUES

May 25, 201 5—Fourteen new multilateral uIiversity partnerships have been created by the Global Innovation Initiative, a program funded by the U.S. and UK governments to foster multilateral research coilaboration with higher education institutions in Brazil, China, India and Indonesia.

Bach partnership will receive a grant ofup to $200,000 to fund research activities, faculty and researcher exchange, joint publications and symposia, and other multilateral efforts. The total funding for these partnership grants is approximately $3 million. In addition, the partner universities will support these projects with their own resources, such as use of laboratories, staff and faculty salaries, and private sector contributions valued at a total ofroughly $8.1 million.

Bach of the winning proposais address topics of global significance in the fields of science, technology, engineering and mathematics (STEM), including energy, climate change and the environment; agriculture, food security and water; global health; and urban development. The winningpartnerships and their research topics are listed below.

The goals ofthis joint effort between the U. S. and UK are to raise the bar for international coilaboration while developing a new cadre of globally-savvy individuais, enhancing global research capacity, strengthening higher education institutional cooperation, and promoting the benefits of multilateral partnerships.

The initiative is funded by the UK Department for Business, Innovation and Skills, the British Council, which also serves as the implementng partner in the UK, and the U. S. Department of State. In the United States, the Institute of International Education is implementing the grant program in partnership with the U. S. Department of State, Bureau ofEducationai and Cultural Affairs.

The Global Innovation Initiative was created to support multilateral research coliaboration to address global chalienges, in keeping with the vision ofUK Prime Minister David Cameron and U. S. President Barack Obama's joint statements on UK and U.S. higher education co-operation in 2011 and 2012.

Evan Ryan, Assistant Secretary of State for Educational and Cultural Affairs, stated: "The Global Innovation Initiative provides an opportunity for the U.S. and UK governments to expand upon our longstanding and robust partnership to support multilateral cooperation with partners in Brazil, China, India, alid Indonesia. The excellent proposais of this year's award recipients are testament to the combination of the recipients' deep subject-matter expertise and active commitment to collaboratively addressing issues ofpressing global concern."

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UEPG Protocolo Geral

Proc. 18743115 Fl. 171 Data: 16/1112015 16:46

( Responsável

•• COUNCL T1Skuls ÍN+H&'

Of

More information about the competition can be found on the Global Innovation Initiative's website.

U.S. Awardees

Ohio State University, University o'Nottingham (UK), and the Federal University of Paraiba (Brazil)* Strengthening Global One Health Research and Training Capacity: Applying cutting-edge genomic technologies to prevent the global emergence ofantimicrobial resistance

University of Florida, Cardiff University (UK), and the University of Indonesia (Indonesia)* Novel approaches ofemploying green infrastructure (GI) to enhance urban sustginability

University of Minnesota Twin Cities, Durham University (UK), Tsinghua University (China), and the Chinese Academy of Sciences (China) * Debris Fiows: Influences on Natural Resources and Hazard Mitigation under a Changing Climate

University of North Texas, University Coliege London (UK), and the State University of Ponta Grossa (Brazil)* Implementing and monitoring a sustainable desalination pilot-scale plant

University of Pittsburgh, Coventry University (UK), Bogor Agricultura! University (Indonesia), and the Indian Institute of Technology-Bogor (India) Bamboo in the Urban Environment

Yale University, Heriot-Watt University (UK), and the Chinese Academy of Sciences (China). Increasing the efficiency ofCO2 conversion to liquidfuels

UK Awardees

Aston University, University of Wisconsin-Madison (U.S.), Dalian Institute of Çhemical Physics (China), University of Kentucky (U. S), University of Massachusetts, Amherst (U.S.), and the Federal University of Rio de Janeiro (Brazil) Global Bioenergy, Biofuels and Biorefining Network. GB3-Net

Bangor University, Westem Carolina University (U. S), Bogor Agricultural University (Indonesia), Bandung Institute of Technology (Indonesia), Universitas Diponegoro (Indonesia), Universitas Brawijaya (Indonesia), Southeast Asian Region for Tropical Bio!ogy (Indonesia), and Aberystwyth University (UK) Esta blishing a network of research exceilence for mine reclamation in Southeast Asia

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UEPG Protocolo Geral

Proc. 18743115 Fl. 18 IData: 16111120;5 16:Á6

ãfResponsá,e

BRITISH £partment 1 NTITU )F -4 COUNCIL for

Busines Skffls 1 NEDUCATION

Imperial Coilege London, University of Texas, Austin (U.S.), Beijing Normal University (China), University of Delhi (India), Polar Research Institute of China (China), British Antarctic Survey (UK), and the University of Bristol (UK) ICECÁP2 - International Coliaborative Exploration of Central East Antarctica through Airborne geophysical Profihing

University of Bradford, North Carolina State University (U.S.), and the Indian Institute of Technology, Madras (India) SITARA: Smart Grid to harness Sateilite based Virtual Power Plants for energy sustainability

University of Edinburgh, Weiil Comei! Medical Coilege (U. S.), and the Christian Medical Coilege (India) Oral and cervical cancer in rural India: Using mHealth and primary care to improve prevention, screening and early diagnosis

University of Exeter, University of Central Florida (U.S.), and Tsinghua University (China) Flood impact assessment in mega cities under urban sprawl and climate change

University of Sheffield, University of Michigan (U.S.), and the Shanghai Jiao Tong University (China) Novel nanostructured conjugates for 1eep sensitive cancer detection and noninvasive highly efficient cancer therapy

University of Surrey, University of Chicago (U.S.), and the University of São Paulo (Brazil) Sleep, circadian rhythms, and cardiovascular health across ethnicities - a small Brazilian town as a model for global health issues

*pending final award execution

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Universidade Estadual de Ponta Grossa

Protocolo Geral

Avenida Carlos Cavalcanti, 4748 - Ponta Grossa, PR, Brasil CEP 84030-900 - Fone (42) 3220-3224 ou ramal 3224 Fax (42) 3220-3225 e-mail [email protected]

FOLHA DE INFORMAÇÃO NL9_

Processo n',

Anexada por:

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L'-- USDIk EST(UM- DE

tos gowcil Sscretaa

Ao Dep. de Engenharia Civil! SCATE

1. Informamos a situação funcional atual do Prof. Giovana Katie Wiecheteck: Posse! exercício: 02/03/1998; Classe! nível: Prof. Associado nível B; Regime de trabalho: TIDE; Titulação: Doutorado; Lotação: Dep. de Engenharia Civil.

II - A Professor encontra-se afastada para realização de pós-doutorado, em período integral de 01!02/2015 a 31/01!2016 -

relatório às fis. 20.

III - O artigo 13 da Resolução UNIV n° 35!08 - Regulamento da Capacitação Docente, que prevê o prazo de afastamento para doutorado de até 4 (quatro) anos, dispõe em seu § I' que "...os prazos de afastamento poderão ser excepcionalmente prorrogados por tempo não superior a 6 (seis) meses havendo motivo justificado, a juízo do Conselho de Administração, requerida a prorrogação com antecedência mínima de 60 dias do término do afastamento. ".

IV- Encaminhamos para atenções

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Pró- ei'ia de Recursos Humanos :çO ração de Carreiras / DÇSB

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Universidade Estadual de Ponta Grossa

Protocolo Geral

Avenida Carlos Cavalcanti, 4748 - Ponta Grossa, PR, Brasil CEP 84030-900 - Fone (42) 3220-3224 ou ramal 3224 Fax (42) 3220-3225 e-mail [email protected]

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I P.U.B L cÀÇÕES N° publicação Seq. Documento Espécie N° Data

11 1 Concessão Portaria da PROAD 88 14/03/2002

13 1 Prorrogação Portaria da PRORH 123 18/03/2003

14 1 Concessão Portaria da PRORH 088 04/0312004

15 1 Concessão Resolução CA 239 16/08/2004

16 1 Concessão Portaria da PRORH 485 31/08/2004

22 1 Concessão Resolução CÁ 347 18/09/2006

22 2 Concessão Processo Estado 9236116 18/10/2006

N° DO Data DO N°prot. Ano prot.

724 2003

647 2004

3886 2004

4368 2004

4559 2006

Universidade Estadual de Ponta Grossa PWM

Pró-Reitoria de Recursos Humanos Histórico funcional

Matrícula LF Nome Escolaridade Dt. admissão Classe/Nível C.H. 39774925 1 Giovana Katie Wiecheteck Doutorado 02/03/1998 PCDE 40

Vínculo empregatício Categoria Situação Local de exercício Estatutário Professor de Ensino Superior Afastado - integral Campus

Lotação Cargo Departamento de Engenharia Civil Professor de Ensino Superior - Carreira

LTÇENC /:AFAS T A MENTO Seq. Licença/Afastamento Dt. início Dt. término Prev. retorno C.H. Órgão da disposição Publicação 5 Afast. Doutorado no País-Integral 01/0312001 28/02/2002 01/07/2003 29 1 Afast. Doutorado no País-Integral 01/03/2002 28/0212003 01/03/2005 11 2 Afast. Doutorado no País-Integral 01/03/2003 28/02/2004 01/03/2005 13

3 Afast. Doutorado no País-Integral 01/03/2004 31/0712004 01108/2004 14 4 Afast. Doutorado no País-Integral 01/08/2004 28/02/2005 01/03/2005 16 1 Lie. Curso/Estágio/Evento no Exterior 22/08/2004 27/0812004 15 2 Lic, Curso/Estágio/Evento no Exterior 26/11/2006 30/11/2006 22 3 Lic. Curso/Estágio/Evento no Exterior 11/1012008 16/10/2008 27

Curso/Estágio/Evento no Exterior 07/1112010 11/11/2010 35 5 Lic. Curso/Estágio/Evento no Exterior 23/0612012 28/06/2012 42

6 Lic. Curso/Estágio/Evento no Exterior 18/05/2013 25/05/2013 50 7 Lic. Curso/Estágio/Evento no Exterior 04/01/2014 27/01/2014 51 8 Lic. Curso/Estágio/Evento no Exterior 01/11/2014 07/11/2014 54 1 Afast Pós-Doutorado Exterior Integral 01/02/2015 31/01/2016 55

27 2 Concessão Processo Estado 72104404 2008

27 1 Concessão Resolução CA 352 25108/2008 10166 2008

29 1 Concessão Resolução CA 117 24/04/2001 2835 2000

35 1 Concessão Resolução CA 304 27/07/2010 10135 2010

42 1 Concessão Resolução CA 214 18106/2012 8887 2012

50 1 Concessão Resolução CÁ 151 29/04/2013 4923 2013

51 1 Concessão Resolução CÁ 490 19/08/2013 12097 2013

54 1 Concessão Portaria da Reitoria 415 24/10/2014 13969 2014

54 2 Concessão Resolução CÁ 469 10/11/2014 13969 2014

55 1 Concessão Resolução CÁ 471 10/1112014 14365 2014

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UE II 1 f I1ffIIh UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA SETOR DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS E DE TECNOLOGIA

• hill DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA CIVIL

EXTRATO DA ATA N° 0912015

Ata 0912015 da reunião do Departamento de Engenharia Civil, realizada às 14:00 horas do dia vinte e seis de novembro de dois mil e quinze, na Sala E-09-F, do Bloco E, Campus de Uvaranas, com a presença dos seguintes professores: Bianca Penteado de Almeida Tonus, Eduardo Pereira, Carlos Mendes Fontes Neto, Felipe Venske, Henrique Azevedo Silveira, Helenton Carlos da Silva, ítalo Sérgio Grande, Jairo Amado Amim, José Adelino Krüger, Maria Magdalena Ribas Dou, Marcos Rogério Széliga, Patricia Krüger, Rafael Jansen Mikami, e Sergio Luiz Schulz. Não compareceram, mas justificaram a sua ausência os professores: Carlos Luciano Sant'Ana Vargas, Edilson Sebastião Roth Batista, Gilberto Antonio Wiecheteck, Giovana Kátie Wiecheteck, Hélio Carlos Madalozo, Carlos Roberto Balarim, Gabriela Mazureki Campos Baliniuk, Joel Larocca Junior, Lilian Tais de Gouveia e Lúcio Marcos de Geus. Iniciada a reunião Prof. Marcos Rogério Széliga, Chefe do Departamento tratou dos seguintes assuntos: ------------------------------------------------------ - ----------- ( ..... ) 2. Processo n° 1874312015. Interessado: Prof D?. Giovana Kátie Wiecheteck. Assunto: Solicita prorrogação de afastamento de pós-doutorado na Universidade do Norte de Texas em Denton, durante o período de 01 de fevereiro de 2016 a 31 de julho de 2016. Prof Marcos salientou que considerando as etapas ainda necessárias para o desenvolvimento do projeto apresentado e sua importância no contexto no Programa de Pós-Graduação em Engenharia Sanitária e Ambiental, bem como, as metas de internacionalização do programa, o departamento votou pelo aceite da prorrogação solicitada. Solicitação aprovada por todos os professores presentes. ----------------------- (.....

)

Declaramos que o presente extrato de ata é cópia fiel da ata da Reunião do Departamento de Engenharia Civil realizada no dia 26 de novembro de 2015.

coogérizélig

Larise'toUda Luz efe do Depto de Engenharia Civil

Secretária do Depto de Eng.Civil

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m~ L!J for de Ciências Agrárias m

im__ eTecnologia

Extrato da ata n 01412015

Aos vinte e sete dias do mês de novembro de 2015, na sala de reuniões do Setor de Ciências Agrárias e de Tecnologia da Universidade Estadual de Ponta Grossa, no Campus em Uvaranas, reuniu-se extraordinariamente o Colegiado Setorial de Ciências Agrárias e de Tecnologia, ( ... ) para tratar da pauta: ( ... ) O Professor Marcos foi designado e relatou o segundo assunto: Processo: 1874312015. Interessada: Giovana Kátie Wiecheteck. Assunto: Solicita prorrogação de afastamento de pós-doutoramento. O relator informou que a professora solicitou afastamento das atividades docentes para dar continuidade ao estágio de pós-doutorado na Universidade do norte de Texas (UNT), em Denton, no período de 01102 a 3110712016. Após discussão e votação o assunto foi aprovado por unanimidade. ( ... ) Encerrada a pauta e não havendo mais manifestações, a Presidente agradeceu a presença de todos e declarou encerrada a reunião, da qual foi lavrada a presente ata, que será assinada por todos e por mim, Marcia Kempa Pedroso, Secretária deste Setor de Ciências Agrárias e de Tecnologia, que a secretariei.

Mardia PWOS-01 Secretária

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA PRÓ-REITORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO

DIRETORIA DE PÓS-GRADUAÇÃO

PROCESSO: 18743/2015 INTERESSADA: GIOVANA KATIE WIECHETECK ASSUNTO: Solicita prorrogação de afastamento de pós-doutorado na Universidade do Norte do Texas, em Denton, durante o período de 1 0 de fevereiro/2016 a 31 de julho/2016

MANIFESTAÇÃO:

A interessada solicita prorrogação de afastamento integral das atividades de 01 de fevereiro de 2016 a 31 de julho de 2016 para concluir o Estágio de Pós-Doutorado junto a University ofNorth Texas (UNT), em Denton (EUA), sob supervisão do Prof. Dr. Miguel Acevedo (fl. 05), com desenvolvimento do projeto "Implantação e Monitoramento de um Sistema Autônomo Sustentável de Dessanilização de Agua Salobra para Famílias de Pequenos Produtores Rurais" (ti. 03 a 15), enviado ao CNPq, e parte de um projeto internacional mediante parceria da UEPG, UNT e University Coliege London (fis. 02, 16 a 18).

A interessada encontra-se afastada, em período integral, de 01 de fevereiro de 2015 a 31 de janeiro de 2016 (fis. 19 e 20). Apesar de o relatório não estar anexado ao processo, a solicitação foi analisada e aprovada, por unanimidade, pelo Departamento de Engenharia Civil (DENGE) (fis. 19 e 20) e Setor de Ciências Agrárias e de Tecnologia (SCATE) (fls.19, 19v e 21).

Informamos que o Programa de Pós-Graduação em Engenharia Sanitária e Ambiental (PPGESA) está ciente e também aprovou a solicitação de prorrogação de afastamento (fl. 19v). Ainda, a requerente tem experiência na orientação de iniciação científica e não tem pendência na Diretoria de Pesquisa (ti. 23).

Esta diretoria entende que o critério de excepcional idade disposto no parágrafo primeiro do Art. 13 da Resolução Univ. n.° 35/2008 poderá ser aplicado a este caso, considerando a importância do projeto para o DENGE e PPGESA (ti. 20) e pela aprovação, por unanimidade, no DENGE (fls.19 e 20), SCATE (fis. 19, 19v e 21) e PPGESA (fi. 19v). Portanto, o período de prorrogação de afastamento integral deverá ser de 01/02/2016 a 31/07/2016.

Em 22/12/2015 UiVESüAD D PONTA GiOSSA Pró-?.etoria de Pesquisa~PÓS-G!duaçio

Diretoria d Pós-C

Prof Or. Ad ei erreiseca Diretor

Prof. Dr. Adriel Ferreira da Fonseca Diretor de Pós-Graduação