O aumento do custo e da demanda de energia, juntamente com a escassez de recursos não renováveis e o crescente apelo para a sustentabilidade dos processos, incentiva o desenvolvimento de equipamentos e sistemas mais eficientes mediante a otimização e o controle dos recursos energéticos disponíveis. A proposta deste trabalho consiste em estabelecer uma abordagem termodinâmica para o controle e a otimização de processos visando o aumento da eficiência na operação dos mesmos. Para tanto, foi desenvolvido um problema de controle ótimo formulado com base no critério de eficiência termodinâmica de acordo com a 2ª Lei, com o objetivo de otimizar a transição entre estados com respeito a taxa de geração de entropia do sistema, mantendo as variáveis controladas como restrições de desigualdade dependentes do tempo. A estratégia proposta, chamada COBET (controle baseado na eficiência termodinâmica), foi aplicada a uma coluna de destilação binária para controlar a pureza do destilado e do produto de fundo, manipulando a razão de refluxo e a taxa de transferência de calor do refervedor. O COBET apresentou ajuste simples, tempo computacional razoável e desempenho de controle aceitável, quando comparado com controladores convencionais. Foi proposta uma estratégia alternativa, de modo a aprimorar o COBET, chamada R-COBET, que consiste no uso de restrições adicionais que garantem que as variáveis de controle permaneçam entre o estado inicial e final. O R-COBET obteve um desempenho aceitável, menor integral do erro quadrático das variáveis de controle e maior lucro, quando comparado ao COBET. A fim de demonstrar a aplicabilidade da metodologia proposta a outras funções objetivo, uma função empírica de eficiência baseada na 1ª Lei da Termodinâmica foi determinada e utilizada no problema de controle ótimo, sujeito às mesmas restrições consideradas no controlador R-COBET. Também se aplicou a metodologia proposta a um reator CSTR com o intuito de controlar a temperatura e a concentração do produto, considerando-se o controlador na forma R-COBET, e obteve-se um desempenho similar ao do estudo da coluna de destilação. Com estas análises, concluiu-se que a metodologia proposta pode ser aplicada com sucesso a problemas de controle ótimo com estados final e inicial definidos. / The increasing demand of energy and its rising costs, in addition to the non-renewable resources depletion and to the growing interest in the sustainability in industrial processes, stimulate the development of equipment and systems that are more efficient through the control and optimization of available energy resources. The purpose of this work is to establish a thermodynamic approach to process control and optimization, in order to improve operational efficiency. To this end, it is developed in this work an optimal control problem formulated on the basis of a thermodynamic efficiency criterion, as dictated by the 2nd Law. The principle is to optimize the transition between states with respect to thermodynamic efficiency – regarded as the square of entropy generation rate – while maintaining the controlled variables as time dependent inequality constraints. The proposed strategy, called here TEBC (Thermodynamic Efficiency Based Control) was applied to a binary distillation column in order to control distillate and bottom product purities within specifications while manipulating the reflux ratio and reboiler heat transfer rate. When compared to other controllers, TEBC presented practical tuning, reasonable computational time and acceptable control performance. An alternative strategy was also proposed in order to improve TEBC, called R-TEBC, which considers additional constraints to ensure that control variables remain between the initial and final states. The R-TEBC achieved acceptable performance, smaller integral squared error in the control variables and larger profit, when compared to TEBC. In order to demonstrate the applicability of the proposed methodology to other objective functions, an empirical efficiency function was proposed for the distillation column example and used in the optimal control problem, in the form of a R-TEBC controller. Moreover, an exothermic CSTR reactor with product concentration and reactor temperature as controlled variables was also studied, using additional constraints (R-TEBC), and the results was similar to those obtained in the distillation column. With this analysis, it was concluded that the proposed methodology can be applied to optimal control problems of this kind with fixed initial and final states.

Mistura compactada de materiais inconsolidados das formações Serra Geral e Botucatu foram percoladas por soluções com diversas concentrações de K+, Cl- e Cu++, em testes de coluna, para a avaliar a potencialidade da sua utilização como liner. Na modelagem dos resultados adotaram-se resoluções analíticas e semi-analíticas (programa POLLUTE v6). Estudo complementar sobre o comportamento eletroquímico destes solos foi realizado pelos ensaios de titulação potenciométrica, capacidade de tamponamento, pH em água e KCI, CTC e análise mineralógica por difração de Raios-X e térmica diferencial. Os resultados mostraram uma forte influência das características da carga elétrica superficial do solo no comportamento competitivo dos íons. / A compacted mixture of soils from Serra Geral and Botucatu formations were percolated by chemical solutions with several concentrations of K+, Cu++ e Cl-, in column tests, in order to assess the potential of this mixture as a liner-building material. In the modeling procedures for the results, analytical and semi-analytical solutions (POLLUTE v.6 software) were used. Additional studies about the electrochemical behavior of these soils were performed, using potenciometric titration, soil buffer capacity, pH in water and KCI and mineralogical assessment by X-Ray Diffraction and differential thermal analysis. The results showed a very strong influence of the soil superficial charge in the competitive ion behavior.

Submitted by Isaac Francisco de Souza Dias (isaac.souzadias@ufpe.br) on 2015-10-22T17:23:00Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TESE_MAGDALENA_COSTA.pdf: 3688505 bytes, checksum: d20d96f6d73982be0deb98b9a764dc21 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-22T17:23:00Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) TESE_MAGDALENA_COSTA.pdf: 3688505 bytes, checksum: d20d96f6d73982be0deb98b9a764dc21 (MD5) Previous issue date: 2015-02-15 / Facepe / As camadas de cobertura de aterros sanitários são construídas para impedir a saída de gases para a atmosfera e a entrada de líquidos no interior do aterro, minimizando os impactos no meio ambiente. Para melhor desempenho destas é necessário se conhecer os materiais que as compõem. A implantação de novos aterros em todo o País torna a busca por materiais para cobertura em suas proximidades mais rara e consequentemente mais onerosa. Os projetos de camadas de cobertura alternativas são executados utilizando conhecimentos técnicos e fazendo uso de materiais diversos como misturas de solos naturais e materiais com alto teor de matéria orgânica melhorando a oxidação dos gases produzidos e a retenção de líquidos para seu interior. O principal objetivo deste trabalho é estudar em laboratório, através de ensaios de colunas de solos, o desempenho de duas camadas de cobertura compreendendo o comportamento dos solos em função do fluxo de líquidos e gases. As colunas utilizadas foram preenchidas seguindo perfis adaptados da célula experimental construída no Aterro da Muribeca: Coluna 1 – camada convencional: 0,60 m de solo compactado; Coluna 2 – camada oxidativa: 0,30 m de solo compactado, sobreposta a uma camada de 0,30 m de solo+produto compostado na proporção de 1:1 (v/v). As colunas foram feitas com segmentos de tubo PVC rígidos com diâmetro interno de 0,15 m. O gás utilizado para avaliação das emissões foi o metano com fluxo de 0,5 l/h (8,3 ml/min ou 486 g/m2.dia). Para infiltração de água foi feita simulação de chuva e a quantidade de água imposta a coluna foi de 40 mm de chuva em um dia. Os ensaios foram divididos em três fases: verificação das emissões gasosas na umidade ótima; infiltração de água no solo; e injeção novamente do gás metano e água para avaliar as emissões gasosas após aumento da umidade dos materiais. Os resultados mostraram que as colunas analisadas conseguiram mitigar os fatores que afetam as camadas de cobertura que são a emissão de gás e a retenção de líquido. No entanto, quanto à retenção de metano, a Coluna 2 mostrou-se mais eficiente em reter e oxidar o gás metano, minimizando ainda mais sua emissão e a coluna 1 apenas reteve o gás. Quanto a retenção de líquidos a Coluna 2 apresentou melhor desempenho na capacidade de retenção de água em relação a Coluna 1. A mistura solo+produto compostado na proporção 1:1 em volume apresentou um bom desempenho para compor uma camada oxidativa, conseguindo amenizar os problemas inerentes as camadas de cobertura, que são a minimização da emissão de gás para atmosfera e o aumento da retenção de líquidos na camada.

Orientadores: Leandro Palermo Junior, Valdri Pignatta e Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civili, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-06T17:40:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Campos_AlessandrodeSouza_M.pdf: 5982327 bytes, checksum: 10dcfc2f1091d409e516a091199b129a (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Inicialmente, os pilares mistos de aço e concreto eram utilizados na construção de edifícios apenas como forma de aumentar a resistência à corrosão e ao incêndio. Posteriormente, a evolução da construção, fazendo uso de edifícios cada vez mais altos, levou a comunidade técnica a desenvolver metodologias de cálculo em que o aço e o concreto trabalhassem conjuntamente, o aço contribuindo com elevada resistência e leveza e o concreto com sua grande rigidez e inércia. A crescente demanda pelo uso de pilares mistos de aço e concreto tem motivado o aprofundamento de estudos para representar seu comportamento com objetivo de serem obtidos pilares mais seguros e mais econômicos. Atualmente, com o avanço dos métodos computacionais e da construção de edifícios cada vez mais altos, a deformação lenta, o confinamento, a retração e a aderência podem ser limitantes no cálculo dos pilares mistos. Nesse sentido, motivados pelas diferentes limitações de esbeltez global e local impostas pelas normas, o trabalho procura discutir as diferentes formulações presentes na ABNT NBR14323 (1999), EUROCODE 4 (2004) e AISC/LRFD (2005). As hipóteses que levaram às respectivas formulações são apresentadas e avaliadas frente às condições de trabalho no Brasil. Alguns exemplos numéricos são apresentados e discutidos no final / Abstract: ln the past, steel-concrete composites were used in building construction just as a way of increasing the strength against corrosion and fire. Later, because of the evolution of construction through higher and higher buildings the technical community was led to develop calculation techniques that considered steel and concrete working together - the steel contributing with high resistance and lightness and the concrete with its stiffness and inertia. The growing demand in use of steel-concrete composite columns has motivated deeper studies to represent its behavior with the aim of obtaining more secure and more economic columns. Nowadays, with the advance of computation methods and construction of higher and higher buildings, we have other factors, such as creep, confining, retraction and the adherence, which can establish a limit in the calculation of composite columns. In this way, motivated by different borderlines of global and local slender made compulsory by rules, the paper tries to discuss different formulations present on NBR14323 (1999), EUROCODE 4 (2004), AISC/LRFD (2005). The hypotheses that took the respective formulations are presented and evaluated according to the conditions of work in Brazil. Some numerical examples are presented and discussed at the end / Mestrado / Estruturas / Mestre em Engenharia Civil

Orientador: Armando Lopes Moreno Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-13T07:34:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sant'Anna_MatheusSarcedo_M.pdf: 3508355 bytes, checksum: fb97535d7c8b7b794c3114773da93628 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O desenvolvimento técnico e científico fez surgir sistemas estruturais mistos, entre eles os pilares mistos preenchidos, com grande aplicação em edifícios altos. Como a estrutura mista tem um bom comportamento estrutural aliado a uma redução de custos com materiais, mão-de-obra e tempo de execução, ela tem tido um crescente avanço na utilização em países europeus, americanos e asiáticos. Buscando contribuir com o avanço tecnológico estrutural, este trabalho analisou experimentalmente o comportamento estrutural de pilares mistos esbeltos preenchidos axialmente comprimidos, em situação de incêndio, obtendo a influência de variáveis como: nível de carga e resistência à compressão do concreto de preenchimento. Foram analisados pilares esbeltos de seção quadrada preenchidos com concreto de resistência usual e alta resistência, submetidos a diferentes níveis de carregamentos axiais, a saber 30, 50 e 70% da carga última de ruptura. Os resultados dos tempos de resistência ao fogo foram comparados com os resultados previstos pelo EUROCODE 4 (prEN 1994-1-2:2002) e também, com resultados disponíveis na literatura. Verificou-se, ao final do trabalho, um aumento no tempo de resistência ao fogo de pilares mistos preenchidos em comparação com pilares de aço sem preenchimentos. / Abstract: The technical and scientific development has given origin to mixed structural systems, including the columns filled with great application in high buildings. As the mixed structure has a good structural behavior combined with a reduction of costs of materials, manpower and time of execution, it has had a breakthrough in use in European, American and Asian countries. Seeking to contribute to the structural technological advancement, this study experimentally examined the structural behavior of slender columns filled, axially compressed, on fire, getting the influence of variables such as level of load and resistance to compression of the concrete to be filled. We analyzed slender columns of square section filled with concrete of usual resistance and high resistance, submitted to different levels of axial loads, namely 30, 50 and 70% of the last load of collapse. The results of time for fire resistance were compared to results expected by EUROCODE 4 (prEN 1994-1-2:2002) and with results available in the literature. It was verified, at the end of work, an increase in time of fire resistance of columns filled in comparison with steel pillars without fills. / Mestrado / Estruturas / Mestre em Engenharia Civil

Orientadores: Ana Elisabete Paganelli Guimarães de Avila Jacintho, João Alberto Venegas Requena / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-11T12:43:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Simoes_Renato_M.pdf: 4003726 bytes, checksum: d64741e911e9a1baef5581cc04dec747 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O emprego das estruturas mistas está cada vez mais comum, pois as mesmas apresentam vantagens construtivas em relação às estruturas convencionais de aço ou concreto. Este sistema construtivo, ainda é novidade em muitos países, porém Japão e Estados Unidos da América que já fazem uso, atualmente estão desenvolvendo novas pesquisas para o aperfeiçoamento das técnicas de projeto e construção de tal sistema. Esta pesquisa visa estudar o efeito do confinamento presente nos pilares mistos tubulares circulares preenchidos com concreto verificando, assim, como e quanto há de interação entre o tubo metálico e o concreto de preenchimento sob o efeito de força axial de compressão comparando-os assim com os métodos de dimensionamento propostos pelas normas. O projeto de revisão da NBR 8800:2003 e o Eurocode 4:1994, na consideração do efeito do confinamento apresentam um dimensionamento inseguro, entretanto a especificação americana AISC ASD:1999, que não considera o confinamento apresenta resultados mais próximos daqueles encontrados nesta pesquisa. Nas comparações dos resultados experimentais com os resultados propostos pelas normas é notável a grande importância de uma consideração mais detalhada no dimensionamento da relação diâmetro / espessura das seções mistas. Nesta pesquisa o comportamento das seções mistas foi diferente para cada relação diâmetro / espessura proposta / Abstract: Not informed. / Mestrado / Estruturas / Mestre em Engenharia Civil

Orientador: Armando Lopes Moreno Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo / Made available in DSpace on 2018-08-11T16:14:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gomide_KleberAparecido_M.pdf: 5190586 bytes, checksum: 23856ed638614979a44be4f707ac4ddb (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Neste trabalho será abordado o comportamento estrutural de colunas esbeltas de pequeno diâmetro mistas de aço preenchidas com concreto em situação de incêndio. As colunas mistas vêm sendo largamente utilizadas em edifícios altos, principalmente, em países europeus, americanos e asiáticos. No Brasil, seu uso, vem sendo difundido na engenharia nacional. As colunas mistas preenchidas são reconhecidas por um melhor comportamento estrutural, em situação ambiente, devido ao incremento de resistência e rigidez, se comparados às colunas de aço sem preenchimento. Além disso, nota-se, um melhor comportamento dessas seções em situação de incêndio, pois, o núcleo de concreto funciona como um dissipador de calor, resfriando a seção e, com isso, aumentando sua resistência em situação de incêndio. Nesse contexto, este trabalho compreende um estudo teórico, a partir da literatura existente e, um estudo experimental, abordando o comportamento de colunas esbeltas de pequeno diâmetro mistas de aço preenchidas com concreto em situação de incêndio, utilizando perfis de aço laminados de diferentes diâmetros, preenchidas com concreto de resistência usual e, submetidos a diferentes níveis de carregamentos axiais, a saber, 30, 50 e 70% da carga última de ruptura. Além disso, serão analisadas, também, seções sem preenchimento de concreto, com as mesmas variáveis adotadas para as seções preenchidas com o propósito de obter referências para o estudo e, avaliar o ganho de resistência, em situação ambiente e, em incêndio. Os dados obtidos são analisados, fazendo-se comparações desses resultados aos resultados teóricos obtidos por meio do EUROCODE 4 (prEN 1994-1-2:2002) e, também, com resultados disponíveis na literatura técnica. Ao final do trabalho, verificouse, um aumento considerável na resistência ao fogo das colunas mistas preenchidas ao compará-las às seções sem preenchimento e, um decréscimo nessa resistência com o incremento nos níveis de carregamento / Abstract: This paper will be examine the structural behaviour of slender concrete filled steel columns with small diameter in fire condition. This columns have been widely used in tall buildings, mainly in European, Asian and American countries. In Brazil, its use, is being spread on the national engineering. This columns are recognized by a better structural behaviour in room temperature due to increase in strength and stiffness when compared to the columns of steel without filling. Moreover, there is a better behaviour of those sections in fire condition, therefore, the core of concrete acts as a heat sink of heat decreasing the temperature of section, thereby increasing their resistance to a fire. In that context, this paper includes a theoretical study, from the existing literature, and na experimental study, addressing the behaviour of slender concrete filled steel columns with small diameter in fire conditiom, using profiles of different diameters of rolled steel, filling with usual resistance concrete, subject to different levels of axial loads, namely, 30, 50 and 70% of the load last of collapse. Moreover, will be examined, also, without filling sections of concrete, with the same variables taken to sections filled with the purpose to get references for the study and evaluate the gain of strength in room temperature, and in fire condition. The data are analyzed, making comparisons to those results to the results obtained from the theoretical by EUROCODE 4 (prEN 1994-1-2:2002) and also with results available in technical literature. At the end of the paper, there was a considerable increase in resistance to fire the concrete filled steel columns to compare them to sections without filling, and a decrease in this resistance with the increase in the levels of loading / Mestrado / Estruturas / Mestre em Engenharia Civil

Este trabalho apresenta todos os passos para a implementação de técnicas de controle preditivo em uma coluna de destilação. Inicialmente a tese introduz basicamente o funcionamento e a meta do processo de destilação. Modelos linearizados em tempo contínuo da coluna de destilação são obtidos a partir de ensaios experimentais da coluna em diferentes pontos de operação. Com base nestes modelos, várias topologias de controladores preditivos baseados em modelo são implementadas. Um otimizador em tempo real é integrado aos controladores preditivos para a redução do custo operacional da planta. Resultados simulados e resultados experimentais de todas as topologias de controladores preditivos estudados são apresentados. / This work presents all the steps to the implementation of predictive control techniques in a distillation column. First the thesis basically introduces the working and the goal of the distillation process. Linearized models in continuous time of the distillation column are obtained from experimental tests of the column in different operating points. Based on this models, several model based predictive controllers topologies are implemented. A real time optimizer is integrated with the predictive controllers to the reduction of the plant operational cost. Simulated results and experimental results of all studied predictive controllers topologies are presented.

Introduzido na década de 1970, o glifosato figura entre os herbicidas mais consumidos em todo mundo. Devido a características como baixa toxicidade aguda a organismos não-alvo e alta eficiência na eliminação de plantas daninhas, o herbicida se tornou um sucesso de vendas, com um substancial incremento em sua utilização após o desenvolvimento de culturas geneticamente modificadas para tolerar o ingrediente ativo. O elevado consumo do glifosato vem se tornando uma preocupação para diferentes agências ambientais e de saúde. Consequentemente, métodos eficientes para a determinação e quantificação do herbicida se fazem necessários. Na presente dissertação, aprimorou-se um método que utiliza um sistema de análise de injeção sequencial por cromatografia líquida (SIC) com detecção por fluorescência para a determinação de glifosato e seu principal produto de degradação, o ácido aminometilfosfônico (AMPA), em amostras ambientais. Os limites de detecção (LD) e quantificação (LQ) para o glifosato foram 0,10 e 0,33 ԁmol L-1, respectivamente. Já para o AMPA, LD foi de 0,07 µmol L-1 e LQ de 0,22 µmol L-1. O método foi empregado na determinação das espécies em amostras de água fortificadas e gerou valores de recuperação entre 97,2 a 151,5% para o AMPA e 74,6 a 140,5% para o glifosato. Quando empregado em um estudo de adsorção-dessorção, o método foi capaz de produzir valores dos parâmetros de Freundlich e Langmuir comparáveis aos encontrados na literatura. Com qmax = 2,1 ± 0,1 µmol g-1 e KF = 0,53 ± 0,07 µmol1-1/n L1/n g-1, o Latossolo B se mostrou como o solo com maior capacidade de adsorver o glifosato. Em termos de dessorção, o percentual dessorvido ficou abaixo de 55% da quantidade inicialmente adsorvida para as concentrações trabalhadas. / Introduced in the 1970, glyphosate figures among the most used herbicides in the world. Due to characteristics such as low acute toxicity to non-target organisms and high efficiency regarding the elimination of weeds, the herbicide has experienced a huge success in terms of safes. Since genetically modified crops that tolerate the active ingredient have been developed, these safes have continued to increase. Glyphosate\'s high consumption has become a concern to different environmental and health agencies. As a result, efficient methods for the determination of glyphosate and its main metabolite, aminomethylphosphonic acid (AMPA), are necessary. This dissertation describes improvements in a sequential injection chromatography method for the determination of glyphosate and aminomethylphosphonic acid in environmental samples. The limits of detection (LOD) and quantification (LOQ) for glyphosate is 0.10 e 0.33 µmol L-1, respectively. LOD of 0.07 µmol L-1 and LOQ of 0,22 µmol L-1 is registered for AMPA. The method was employed for the determination of both species in spiked water samples and recovery values between 97.2 a 151.5% was obtained for AMPA and between 74.6 a 140.5% for glyphosate. When used in an adsorption-desorption study, the method was capable of generating values for the Freundlich and Langmuir parameters that are similar to those found in the scientific literature. With a qm\" of 2.1 ± 0.1 µmol g-1 and KF = 0.53 ± 0.07 µmol1-1/n L1/n g-1, Latossolo B was the soil sample with the largest glyphosate adsorption capacity. Regarding desorption, the percentages desorbed were beiow 55% of the initial mass of glyphosate adsorbed for the concentrations used.

Nesta tese, estudamos o problema de Empacotamento de Bicliques. Um biclique é um grafo bipartido completo. No problema de Empacotamento de Bicliques são dados um inteiro k e um grafo bipartido G e deseja-se encontrar um conjunto de k bicliques, subgrafos de G, dois a dois disjuntos nos vértices, tal que a quantidade total de arestas dos bicliques escolhidos seja máxima. No caso em que k=1, temos o problema de Biclique máximo. Esses dois problemas possuem aplicações na área de Bioinformática. Mantemos neste trabalho um enfoque prático, no sentido de que nosso interesse é resolver instâncias desses dois problemas com tamanho razoavelmente grande. Para isso, utilizamos técnicas de Programação Linear Inteira. Para avaliar os métodos propostos aqui, mostramos resultados de experimentos computacionais feitos com instâncias vindas de aplicações e também com instâncias geradas aleatoriamente. / In this thesis, we study the Biclique Packing problem. A biclique is a complete bipartite graph. In the Biclique Packing problem we are given an integer k and a bipartite graph G and we want to find a set of k vertex disjoint bicliques of G, such that the total number of biclique\'s edges is maximum. When k=1, we have the Maximum Biclique problem. These two problems have applications in Bioinformatics. In this work we keep a practical focus, in the sense that we are interested in solving large size instances of these problems. To tackle these problems, we use Integer Linear Programming techniques. In order to evaluate the methods proposed here, we show results of computational experiments carried out with practical application\'s instances and also with randomly generated ones.