Orientador: Irenilza de Alencar Nääs / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola / Made available in DSpace on 2018-08-25T10:56:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Neves_DiegoPereira_D.pdf: 2128104 bytes, checksum: aae1334cdaf344654741c087740bd7c6 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Os frangos podem exibir diferentes padrões de movimentos biomecânicos as partes do corpo em relação às características físicas do alimento (tamanho, formato e dureza) durante a alimentação. As limitações anatômicas relacionadas com a idade, sexo e linhagem também podem afetar o processo mecânico de alimentação. Para determinar a importância desses parâmetros, as medidas relacionadas aos movimentos biomecânicos de partes corporais são necessárias. Em particular, a trajetória, dimensões e efeitos temporais relacionados com o bico do frango e com a movimentação da cabeça devem ser considerados. No entanto, determinar esta informação manualmente do vídeo por um operador humano é tedioso e propenso a erros. A presente tese tem como objetivo avaliar o impacto de três tipos distintos de ração sobre a biomecânica da alimentação de frangos de corte. O total de 19 pintos de corte machos foram filmados durante a alimentação aos 3 e 4 dias de idade através de uma câmera de alta velocidade com taxa de aquisição de 250 fps (quadros por segundo). As rações avaliadas foram: farelada fina (F1), farelada grossa (F2) e quebrada (F3), no qual o diâmetro geométrico médio e o desvio padrão geométrico foram 476?m (2.54), 638?m (2.56), e 1243?m (2.43) , respectivamente. O peso e a morfometria do bico (comprimento e largura) foram medidos após as gravações. O deslocamento da cabeça das aves durante as fases `mouthful¿ e `mandibulação¿ e a abertura máxima do bico foram mensurados por de análise computacional de imagem. A fase `mouthful¿ consistiu no movimento da cabeça de forma ininterrupta direção oblíqua ou vertical em direção à ração até que a partícula de alimento fosse capturada. A fase `mandibulação¿ consistiu em um ciclo de abertura e de fechamento do bico, na qual existe uma abertura máxima do bico. Estas fases foram classificadas manualmente como: `mouthful¿ como 'sucedido' ou 'fracassado' e `mandibulações¿ como `catch-and-throw¿ (CT) ou `slide-and-glue¿ (SG). O `mouthful sucedido¿ consistiu quando a ave capturou o alimento com sucesso, e a `mouthful fracassado¿ quando a ave errou a partícula de alimento. `Catch-and-throw¿ consistiu no reposicionamento da partícula na ponta bico antes de iniciar o transporte para o interior da cavidade oral. `Slide-and-glue¿ consistiu na deslocação da língua até a ponta em bico para aderir as partículas de alimento com o auxílio da saliva pegajosa e transportar para o interior da cavidade oral. Os resultados indicaram correlações significativas de fraca intensidade entre o peso, as características morfométricas do bico e as variáveis biomecânicas, bem como correlação entre a abertura máxima do bico e o deslocamento cabeça. O deslocamento da cabeça foi maior no `mouthful sucedido¿ (0,439 mm ± 0,002) em relação ao `mouthful fracassado¿ (0,371 mm ± 0,005). Além disso, o deslocamento da cabeça foi mais expressivo em F3 (0,526 mm ± 0,005), F2 (0,519 mm ± 0,004) e F1 (0,431 mm ± 0,003), respectivamente. O deslocamento da cabeça também foi significativamente maior para CT (0,245 mm ± 0,001) do que SG (0,114 mm ± 0,000). Considerando os diferentes tipos de ração, o deslocamento da cabeça para CT foi maior em F3, F1 e F2, enquanto que para SG foram maiores em F3, F2 e F1, respectivamente. A abertura máxima do bico também foi maior para CT (0,245 mm ± 0,001) do que SG (0,114 mm ± 0,00). Além do mais, para CT foi maior no F3 e F1 que em F2, enquanto que para SG foi maior para F1, F3 e F2, respectivamente. Assim, os diferentes tamanhos das partículas de ração (granulometria) foi, potencialmente, o fator chave para o movimento dos pintos durante a alimentação. Além disso, esta relação não foi proporcional à granulometria, explicada por valores mais elevados em F3 e F1. A ocorrência de `mouthful fracassado¿ foi 18,0% para F3, 11,2% para F2 e 6,6% para a F1. Para a classificação das mandibulações, observou-se a maior frequência de CT em F3 (26,1%), F1 (24,9%) e F2 (17,9%), respectivamente. Esta situação sugere que os pintos capturaram as partículas na ponta bico de maneira mais adequada para a deglutição com a granulometria 638µm (F2) do que 476?m (F1) e 1243µm (F3), explicada pela menor movimentação e necessidade de reposicionamento das partículas de alimento. De forma geral, a tecnologia de câmeras de alta velocidade combinada com análise computacional de imagem adotada neste experimento foi um método eficaz para análise de movimentação. É desejável uma melhor compreensão das limitações mecânicas do aparelho bucal das aves durante a alimentação, a fim de determinar a relação entre os diferentes tipos de alimentos sobre os padrões biomecânicas exibidos pelas aves / Abstract: Broiler chickens may exhibit different biomechanical motions patterns of the body parts in relation to the physical properties of feed (size, shape and hardness) while feeding. The anatomical limitations related to age, gender and breed may also impact the feeding mechanical process. To determine the significance of these parameters, measurements related to the biomechanical motions of body parts are required. In particular, the trajectory, dimensions and temporal effects related to the chicken¿s beak and head movements should be considered. However, determining this information manually from video by a human operator is tedious and prone to errors. The present thesis aims assess the impact of three different feed types on the biomechanics of feeding behaviour of broiler chicks. A total of 19 male broiler chicks were recorded while feeding at 3 and 4-d-old using a high-speed camera with an acquisition rate of 250 fps (frames per second). The feed types considered were: fine mash (F1), coarse mash (F2) and crumbled (F3), in which the geometric mean diameter and the geometric standard deviation were 476µm (2.54), 638µm (2.56), and 1243µm (2.43), respectively. The birds¿ weight and morphometric traits of the beak (length and width) were measured after the recordings. The birds¿ head displacement during mouthful and mandibulation phases and the maximum beak gape were measured through computational image analysis. Mouthful phase consisted an uninterruptedly head movement towards feed in an oblique or vertical direction until the feed particle is grasped. Mandibulation phase consisted in one cycle of opening and closing of the beak, in which there is a maximum beak gape. These phases were manually classified, as follows: mouthfuls as `normal¿ or `fail¿ and mandibulations as catch-and-throw (CT) or slide-and-glue (SG). Normal mouthful was when the bird successfully grasped the feed, and fail mouthful was when the birds missed the feed. Catch-and-throw is when the feed is repositioned within the beak tip before starting the transport into the oral cavity. Slide-and-glue consists in the displacement of the tongue up to the beak tip in order to glue the feed particles with the aid of the sticky saliva and carry inward oral cavity. The results indicated significant correlations of weak intensity between weight, morphometric traits of the beak, and the biomechanical variables, as well as correlation between maximum beak gape and head displacement. The head displacement was higher in a normal mouthful (0.439 mm ± 0.002) than fail mouthful (0.371 mm ± 0.005). Furthermore, head displacement was more expressive in F3 (0.526 mm ± 0.005), F2 (0.519 mm ± 0.004), and F1 (0.431 mm ± 0.003), respectively. The head displacement was also significantly higher for CT technique (0.245 mm ± 0.001) than SG (0.114 mm ± 0.000). Considering the different feed types, head displacement for CT was higher in F3, F1 and F2, while for SG were higher in F3, F2, and F1, respectively. The maximum beak gape was also higher for CT (0.245 mm ±0.001) than SG (0.114 mm ± 0.00). Moreover, for CT it was higher in F3 and F1 than in F2, while for SG was higher for F1, F3 and F2, respectively. Thus, the different size of the feed particles (granulometry) was potentially the key factor for the chicks¿ motion while feeding. Besides, this relation was not proportional to the granulometry, explained by higher values for F3 and F1. The occurrence of `fail mouthful¿ was 18,0% for F3, 11,2% for F2 and 6,6% for F1, respectively. For mandibulations classification, it was observed a higher frequency of CT in F3 (26,1%), F1 (24,9%), and F2 (17,9%). This situation suggests that the chicks grasped the particles in the beak tip more properly for swallowing with the granulometry 638µm (F2) than 476µm (F1), and 1243µm (F3), explained by the less motion and necessity of repositioning the feed particles. Overall, the high-speed camera technology combined with computational image analysis adopted in this experiment was an effective method for motion analysis. It is desirable a better understanding of the mechanical limitations of the birds¿ jaw apparatus while feeding in order to determine the relationship between different types of feed in biomechanical patterns displayed by the birds / Doutorado / Construções Rurais e Ambiencia / Doutor em Engenharia Agrícola

Orientadores: Edvaldo Sabadini, Marco-Aurelio De Paoli / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-19T06:55:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bacchi_RenatoVieira_M.pdf: 13069240 bytes, checksum: 33b4fb8f5e4184296681a0de7210799c (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Peças de polipropileno isotático, iPP, moldadas por injeção podem apresentar variação de propriedades em função dos parâmetros de injeção. Uma dessas propriedades é a propagação de ruptura, que foi estudada neste trabalho com o uso de imagens obtidas com câmera de alta velocidade ajustada para velocidades de captura entre 18.000 e 45.000 fotos por segundo. Os parâmetros modificados no processo de moldagem por injeção foram o tempo de resfriamento e a temperatura do molde. Foram formados seis grupos de corpos de prova (CP) a serem submetidos aos ensaios de tração. As imagens dos rompimentos nos ensaios de tração foram capturadas com a câmera de alta velocidade. Os CP dos grupos 1, 2 e 3 foram resfriados em molde a 22 °C durante 8, 25 e 55 s, respectivamente. Os CP dos grupos 4, 5 e 6 foram resfriados em molde a 80 °C por 8, 25 e 55 s, respectivamente. Foram observados três padrões de rompimento associados aos diferentes grupos. O primeiro padrão correspondente aos CP dos grupos 1 e 4, com tempos de ruptura entre 0,04 e 0,09 ms. O segundo padrão, apresentado pelos grupos 2 e 3, apresenta formação de pescoço e alto alongamento, porém sem tempo de ruptura definido. O terceiro padrão, observado nos grupos 5 e 6, apresenta ruptura com tempo de propagação médio de 1,5 ms e propagação elipsóide da fissura. Foram realizadas medidas de difração de raios-X e calorimetria diferencial exploratória, mas não foram observadas variações significativas dos graus de cristalinidade para os diferentes grupos. Foram obtidas micrografias por microscopia eletrônica de varredura para amostras dos seis grupos, que mostraram maior uniformidade na superfície de ruptura para os grupos 1 e 4. Para os grupos 2 e 3 foi observada presença de fibrilas. Para os grupos 5 e 6 foram observadas diferenças significativas entre as superfícies do centro do e das extremidades do CP. Para observar os efeitos do envelhecimento nos padrões de ruptura, foram armazenados alguns CP de cada um dos grupos durante 12 semanas. O enrijecimento do material tende a causar ruptura mais rápida em todos os grupos e os grupos 2 e 3 foram os mais afetados. Os resultados deste trabalho mostram que, não apenas as propriedades mecânicas do iPP são afetadas pelas variáveis na moldagem por injeção como também os mecanismos de rompimento variam consideravelmente, e estes são claramente observados com imagens em alta velocidade / Abstract: Injection-molded isotactic polypropylene, iPP, samples present different properties variation as a function of the injection parameters. One of these properties is the rupture propagation on the material, which was studied with the use a high-speed camera adjusted to capture from 18,000 to 45,000 frames per second. The injection molding parameters modified were: cooling time and temperature of the mold. Six groups of specimens were molded and submitted to tensile tests until failure. The rupture images were capture with the high-speed camera. The specimens of the groups 1, 2 and 3 were cooled in the mold at 22 °C during 8, 25 and 55 seconds, respectively. Groups 4, 5 and 6 were cooled in the mold at 80 °C during 8, 25 and 55 s, respectively. Three major rupture patterns associated with the groups were observed. The first pattern, presented by groups 1 and 4, consists in a rapid rupture, with time of propagation between 0.04 and 0.09 ms. A second pattern, observed in groups 2 and 3, presents necking and high elongation, but without a precise time for complete rupture. The third pattern, observed for groups 5 and 6, shows an ellipsoid crack propagation, with an average time for rupture of 1.5 ms. X-Ray diffraction and differential scanning calorimetry measurements were made, but no considerable differences in the degree of crystallinity among the groups was observed. Scanning electron microscopy images of the rupture surface of the specimens showed that there is considerable uniformity in groups 1 and 4. In groups 2 and 3 the appearance of fibrils was observed, whilst for groups 5 and 6 considerable differences between the skin and the core of the specimen was observed. Physical ageing effects on the rupture patterns were studied after the storage of few specimens during 12 weeks. Hardening of the material, due to physical ageing, affected all the groups, but it was most apparent in groups 2 and 3, which started to behave more like the other groups after this time. The result in this work showed that not only the mechanical properties of iPP are affected by the modification in the mold injection parameters, but also the rupture mechanisms can considerably vary. This is observed clearly in the high-speed images / Mestrado / Físico-Química / Mestre em Química

Embora o ressalto hidráulico seja um assunto já muito estudado, é igualmente um assunto de grande interesse, acerca do qual ainda existem diversos questionamentos a respeito de suas características. Por essa razão, buscou-se neste projeto o desenvolvimento de estudos experimentais e a proposição de um modelo teórico. Os trabalhos experimentais foram desenvolvidos com o uso de um sensor ultrassônico, para aquisição de dados instantâneos da superfície livre, sendo estudados ressaltos com número de Froude na seção supercrítica entre 1,94 e 5,26 e duas condições de controle a montante: comporta plana e vertedor de soleira espessa. As seguintes variáveis foram avaliadas a partir dos experimentos: comprimento do rolo, comprimento do ressalto, intensidade turbulenta vertical, perfil da superfície livre e frequências dos sinais de saída do sensor. Os perfis da superfície livre, considerando-se separadamente os dados de comporta e vertedor, foram ajustados a partir de uma equação heurística e as frequências características foram comparadas com os comprimentos característicos do ressalto. Além disso, foram efetuados registros fotográficos do escoamento com uma câmera de alta velocidade e luz laser para uma condição experimental (com baixo número de Froude supercrítico), sendo a superfície livre detectada por meio de técnicas usuais de processamento de imagens. O perfil médio obtido com o sensor foi semelhante ao perfil das imagens. Em relação ao modelo teórico proposto, este foi desenvolvido a partir de dois volumes de controle (VC) fixos, sendo obtidas duas equações para a relação entre o comprimento do rolo e a altura supercrítica. Verificou-se uma variação de quarenta porcento entre os valores previstos com as equações e os dados experimentais, em função da própria divergência dos dados de comprimento do rolo indicados pelos autores. De forma geral, o estudo mostrou-se relevante por possibilitar a avaliação da estrutura externa do ressalto hidráulico por meio de diferentes abordagens metodológicas. / Althought hydraulic jump has been studied for a long time, it is equally a theme of large interest, which many aspects related to its characteristics remain unanswered. Therefore, the development of experimental studies and the proposal of a theoretical model was sought in this project. The experimental works were carried out using an ultrassonic sensor, in order to acquire instantaneous data of the free surface, being studied hydraulic jumps with inflow Froude number ranging between 1.94 and 5.26 and two upstream control structures: plane gate and broad-crested weir. The following variables were evaluated: roller length, hydraulic jump length, vertical turbulent intensity, free surface profile, frequencies of the output data sensor. The free surface profiles, considering individually the plane gate and broad-crested weir, were adjested using a heuristic equation and characteristic frequencies were compared to the characteristic jump lengths. Furthermore, the flow was photographed using a high speed camera and a laser light for one experimental condition (for low inflow Froude number). The free surface in images were detected trought usual image processing techniques. The mean profile obtained from the sensor was very similar to the images profile. Regarding the theoretical model, it was developed considering two fixed control volumes (VC), obtaining two equations for the roller length and supercritical depth ratio. A variation of forty percent was observed between the predicted and experimental values, due to the own divergence among the roller length data suggested by the authors. Overall, the study was relevant, because it allowed the evaluation of the external structure of hydraulic jumps by means of different methodological approaches.

Embora o ressalto hidráulico seja um assunto já muito estudado, é igualmente um assunto de grande interesse, acerca do qual ainda existem diversos questionamentos a respeito de suas características. Por essa razão, buscou-se neste projeto o desenvolvimento de estudos experimentais e a proposição de um modelo teórico. Os trabalhos experimentais foram desenvolvidos com o uso de um sensor ultrassônico, para aquisição de dados instantâneos da superfície livre, sendo estudados ressaltos com número de Froude na seção supercrítica entre 1,94 e 5,26 e duas condições de controle a montante: comporta plana e vertedor de soleira espessa. As seguintes variáveis foram avaliadas a partir dos experimentos: comprimento do rolo, comprimento do ressalto, intensidade turbulenta vertical, perfil da superfície livre e frequências dos sinais de saída do sensor. Os perfis da superfície livre, considerando-se separadamente os dados de comporta e vertedor, foram ajustados a partir de uma equação heurística e as frequências características foram comparadas com os comprimentos característicos do ressalto. Além disso, foram efetuados registros fotográficos do escoamento com uma câmera de alta velocidade e luz laser para uma condição experimental (com baixo número de Froude supercrítico), sendo a superfície livre detectada por meio de técnicas usuais de processamento de imagens. O perfil médio obtido com o sensor foi semelhante ao perfil das imagens. Em relação ao modelo teórico proposto, este foi desenvolvido a partir de dois volumes de controle (VC) fixos, sendo obtidas duas equações para a relação entre o comprimento do rolo e a altura supercrítica. Verificou-se uma variação de quarenta porcento entre os valores previstos com as equações e os dados experimentais, em função da própria divergência dos dados de comprimento do rolo indicados pelos autores. De forma geral, o estudo mostrou-se relevante por possibilitar a avaliação da estrutura externa do ressalto hidráulico por meio de diferentes abordagens metodológicas. / Althought hydraulic jump has been studied for a long time, it is equally a theme of large interest, which many aspects related to its characteristics remain unanswered. Therefore, the development of experimental studies and the proposal of a theoretical model was sought in this project. The experimental works were carried out using an ultrassonic sensor, in order to acquire instantaneous data of the free surface, being studied hydraulic jumps with inflow Froude number ranging between 1.94 and 5.26 and two upstream control structures: plane gate and broad-crested weir. The following variables were evaluated: roller length, hydraulic jump length, vertical turbulent intensity, free surface profile, frequencies of the output data sensor. The free surface profiles, considering individually the plane gate and broad-crested weir, were adjested using a heuristic equation and characteristic frequencies were compared to the characteristic jump lengths. Furthermore, the flow was photographed using a high speed camera and a laser light for one experimental condition (for low inflow Froude number). The free surface in images were detected trought usual image processing techniques. The mean profile obtained from the sensor was very similar to the images profile. Regarding the theoretical model, it was developed considering two fixed control volumes (VC), obtaining two equations for the roller length and supercritical depth ratio. A variation of forty percent was observed between the predicted and experimental values, due to the own divergence among the roller length data suggested by the authors. Overall, the study was relevant, because it allowed the evaluation of the external structure of hydraulic jumps by means of different methodological approaches.