Pesquisas in vivo e in vitro, têm estabelecido uma correlação entre alterações na morfologia dendrítica e a epilepsia. No entanto, ainda não se conhecem em detalhe as consequências dessas modificações, sobre a eletrofisiologia e o padrão de disparo. Também existe um fenômeno que não tem sido completamente explicado, conhecido como o paradoxo do dendrito epiléptico, no qual neurônios piramidais, mesmo com a diminuição dramática do principal lugar de inervação glutamatérgica (como consequência de, por exemplo, uma redução do diâmetro e comprimento das árvores dendríticas), inesperadamente apresentam um estado de hiperexcitabilidade crônica. Nesta pesquisa foram aproveitadas as vantagens de uma abordagem neurocomputacional, para induzir sistematicamente alterações na arquitetura dendrítica do mesmo tipo às observadas na epilepsia, e avaliar os seus efeitos sobre a eletrofisiologia e o padrão de disparo. Para isso foi construído um modelo computacional biologicamente realista, de um neurônio piramidal do neocórtex. O código-fonte do modelo está na linguagem do NEURON, e foi baseado em dados eletrofisiológicos (i.e. propriedades da membrana e condutâncias iônicas) e morfométricos, obtidos in vitro previamente por outros pesquisadores. A análise foi feita com base em parâmetros eletrofisiológicos do padrão de disparo. O nosso modelo sugere uma influencia muito forte da morfologia dendrítica sobre a eletrofisiologia, a geração de potencias de ação e o padrão de disparo. Os resultados obtidos mostram que, mesmo mantendo constantes todos parâmetros biofísicos (que têm a ver com as dinâmicas elétricas dos canais iônicos), é possível induzir um aumento grande no comportamento elétrico e na geração de potenciais de ação, a partir da redução do diâmetro e comprimento das ramificações das árvores dendríticas. Estes resultados, também permitem contribuir no fornecimento de uma explicação para o paradoxo mencionado. / In vivo and in vitro studies had found a correlation between dendritic morphology alterations and epilepsy. Nevertheless, it has not been established in detail the consequences of those modifications, over the electrophysiology and firing pattern. There is also a phenomenon still not completely understood, known as the epileptic dendrite paradox, in which pyramidal neurons with a dramatic reduction in the principal place of glutamatergic innervation (due to, for example, a loss in dendritic trees\' diameter and length), unexpectedly present a chronic hyperexcitable state. In this study we took advantage of a neurocomputational approach, to systematically induce dendritic alterations of the same type as observed in Epilepsy, and evaluate their effect over the electrophysiology and firing behavior. With that purpose in mind, we constructed a biologically realistic computational model of a pyramidal neuron of the neocortex. For this model, it was implemented the programming language (hoc) of the NEURON software, and was elaborated based on electrophysiological data (i.e. membrane properties and ionic conductances), and morphological measurements, taken in vitro previously by other investigators. The analysis was done from electrophysiological parameters of the firing pattern. Our model suggests a great influence of dendritic morphology over the electrophysiology, spike generation and firing pattern. The results obtained show that, even when all the biophysical parameters involved in ion channel dynamics are maintained constant, it is possible to induce a strong increase in electric behavior and spike firing, from a reduction in the length and diameter of the dendritic trees\' ramifications. These results, also contribute to a explanation of the mentioned paradox.

A preservação ambiental e o uso de combustíveis fósseis para geração de energia têm estimulado a realização de pesquisas na busca de alternativas para a redução das emissões de gases poluentes como CO2, CO, SO2 e NOx. O uso da biomassa em sistemas de co-combustão em leito fluidizado é mencionado como uma destas alternativas. O presente trabalho utilizou biomassa residual da indústria de extração de tanino, o Resíduo de Cascas de Acácia Negra (RCAN), em conjunto com carvão mineral da Mina de Candiota – RS com o objetivo de estudar a fluidodinâmica entre diferentes composições destes materiais em sistema de leito fluidizado com areia em escala de laboratório e em uma unidade piloto. Também foi realizada a avaliação dos parâmetros operacionais e das emissões dos gases gerados na co-combustão das misturas em planta piloto com reator de leito fluidizado borbulhante. Durante a fluidização no sistema de escala laboratorial, os valores da velocidade mínima de fluidização, Umf, variaram consideravelmente com o aumento da concentração de RCAN no leito em relação à fluidização utilizando-se somente o carvão mineral Da mesma forma, a queda de pressão, ΔP, diminuiu com o aumento da concentração da biomassa no leito. Nas operações de co-combustão em planta piloto, as misturas de carvão mineral e RCAN necessitaram de menores porcentagens de excesso de ar (99,7% a 65,2%) no reator em comparação à queima apenas de carvão mineral (108,4% a 107,5%) para que se atingisse a temperatura de operação do leito. Em particular, a condição de maior quantidade de biomassa na alimentação pode se observar a menor porcentagem de excesso de ar (50,8%). Ainda, a co-combustão do RCAN com carvão mineral favoreceu a diminuição das concentrações de SO2 nos gases gerados em mais de 90%, mantendo as emissões em níveis aceitáveis conforme os limites de emissão estabelecidos pela resolução CONAMA Nº 436, de 22/12/2011 e Resolução SEMA Nº 016 de 2014. / The environmental issues brought by the use of fossil fuels for power generation have led to the development of research in the exploration for alternatives to reduce emissions of greenhouse gases or pollutants such as CO2, CO, SO2, and NOx. The biomass use in cofiring systems with fluidized bed has been mentioned as one of these alternatives. The present work used biomass waste from tannin extraction industry, Black Wattle Bark Waste (BWBW), jointly with coal for the purpose of studying the fluid dynamics biomass mixtures with coal and sand in different proportions of the materials in laboratory scale fluidized bed system. Also, operational parameters and emissions generated in a cofiring pilot plant with bubbling fluidized bed reactor were evaluated. The fluidization tests performed on a bench scale showed that the values of the minimum fluidization velocity, Umf, varied considerably with increasing concentration of BWBW compared with the fluidization of coal. Likewise, the pressure drop through the bed, ΔP, decreased with increasing concentration of biomass in the bed. In the cofiring operations, coal and mixtures BWBW required smaller percentages of excess air in the reactor (99,7% a 65,2%) in comparison with the pure coal (108,4% a 107,5%) burning to obtaining the bed operating temperature. The burning of the mixture with higher amounts of biomass in the reactor feed had the lowest percentage of excess air (50.8%). It was also evidenced a decrease of SO2 generation in more than 90% for the flue gas generated in the coal with BWBW cofiring keeping emissions at acceptable levels in comparison with emission limits of current legislation CONAMA Nº 436, from 22/12/2011 and legislation SEMA Nº 016 of 2014.

Cette thèse s'intéresse dans un premier temps aux automates cellulaires réversibles, et dans un second temps aux tas de sable linéaires. Nous construisons diverses simulations reliant les automates cellulaires aux automates à partitions, en particulier celle des automates cellulaires réversibles par les automates à partitions réversibles, ce qui était une conjecture depuis 1990. Par des constructions successives, nous montrons que le ``Billiard ball model'' de Toffoli et Margolus est capable de simuler tous les automates à partitions réversibles de dimension 2. En rassemblant ces résultats, nous montrons qu'il existe des automates cellulaires réversibles capables de simuler tous les automates cellulaires réversibles de même dimension. Dans un espace linéaire, ``Tas de sable'' et ``Chip firing game'' sont équivalents. Nous portons notre attention sur le cas où les grains tombent un à un. Des motifs délimités par des signaux apparaissent au sein des configurations engendrées. Nous étudions la dynamique du système et démontrons un équivalent asymptotique. Nous étendons nos méthodes et nos résultats à d'autres types de configurations initiales. Dans chaque cas étudié, le temps parallèle est inférieur au temps séquentiel dans un rapport de l'ordre du nombre de piles mises en œuvre.

Um bei der Herstellung der Holzpellets den Energieaufwand zu minimieren und gleichzeitig die Qualitätsanforderungen der DINplus zu erfüllen, werden häufig Presshilfsmittel beim Pelletieren eingesetzt, bisher vor allem Mais- und Weizenstärke. Um flexibler auf veränderte Markt- und Rohstoffbedingungen reagieren zu können, besteht von Seiten der Hersteller Bedarf an alternativen Presshilfsmitteln. Allerdings ist deren Einfluss auf das Verbrennungs-, Emissions- und Ascheerweichungsverhalten nur unzureichend erforscht. Im Rahmen eines Forschungsprojektes zur Optimierung der Pelletproduktion wurden in dieser Diplomarbeit Versuche durchgeführt, um den Einfluss verschiedener natürlicher Presshilfsmittel, der Pelletqualität (Feinanteil, Stückigkeit) und der Feuerungsart (Unterschub- und Abwurffeuerung mit Brennerschale) auf das Emissionsverhalten (Kohlenmonoxid-, Stickoxid-, Gesamtkohlenstoff und Staubgehalt im Abgas), den Anlagenbetrieb (Brennstoffförderraten, Abgasverluste, Luftüberschuss) und das Ascheerweichungsverhalten beim Betrieb von zwei Kleinfeuerungsanlagen mit DINplus-konformen Holzpellets, zu untersuchen.

Sont présentés les différents travaux que j'ai pu effectuer: dans le domaine des automates cellulaires et de leur programmation, puis les travaux portant sur les fonctions Booléennes et leur complexité.

This thesis describes a new concept, applicable to high-power current-sourced conversion (CSC), where a controllable firing-angle shift is introduced between series and parallel converters to enable independent active and reactive power control. The firing-shift concept solves a difficult problem, by giving thyristor based CSCs the control flexibility of pulse-width modulated (PWM) converters, but without a loss in efficiency or rating. Several configurations are developed, based on the firing-shift concept, and provide flexible, efficient solutions for both very high power HVDC transmission, and very high current industrial processes. HVDC transmission configurations are first developed for 4-quadrant high-pulse operation, based on the series connected multi-level current reinjection (MLCR) topology. Independent reactive power control between two ends of an HVDC link are proven under firing-shift control, with high-pulse operation, and without on-load tap changing (OLTC) transformers. This is followed by application of firing-shift control to a bi-directional back-to-back HVDC link connecting two weak systems to highlight the added dc voltage control flexibility of the concept. The fault recovery capability of an MLCR based ultra-HVDC (UHVDC) long distance transmis-sion scheme is also proven under firing-shift control. The scheme responds favourably to both ac disturbances and hard dc faults, without the risk of commutation failures and instability experienced during fault recovery of line-commutated conversion. The two-quadrant capability of very high current rectification is also proven with configurations based on phase-shifted 12-pulse and MLCR parallel CSCs. The elimination of the electro-mechanical OLTC/satruable reactor voltage control, the high-current CSC’s biggest shortcoming, greatly improves controllability and with firing-shift control, ensures high power-factor for all load conditions. This reduces the reactive power demands on the transmission system, which results in more efficient power delivery

A combined cycle gas/steam power plant combines a gas turbine (topping cycle) with a steam power plant (bottoming cycle) through the use of a heat recovery steam generator. It uses the hot exhaust of the gas turbine to produce steam which is used to generate additional power in the steam power plant. The aim of this study is to establish the different bottoming cycle performances in terms of the main parameters of heat recovery steam generator and steam cycle for a chosen gas turbine cycle. First of all / for a single steam power cycle, effect of main cycle parameters on cycle performance are analyzed based on first law of thermodynamics. Also, case of existence of a reheater section in a steam cycle is evaluated. For a given gas turbine cycle, three different bottoming cycle configurations are chosen and parametric analysis are carried out based on energy analysis to see the effects of main cycle parameters on cycle performance. These are single pressure cycle, single pressure cycle with supplementary firing and dual pressure cycle. Also, effect of adding a single reheat to single pressure HRSG is evaluated. In single pressure cycle, HRSG generates steam at one pressure level. In dual pressure cycle, HRSG generates steam at two different pressure levels. i.e. high pressure and low pressure. In single pressure cycle with supplementary firing excess oxygen in exhaust gas is fired before entering HRSG by additional fuel input. So, temperature of exhaust gas entering the HRSG rises. Second law analysis is performed to able to see exergy distribution throughout the bottoming plant / furthermore second law efficiency values are obtained for single and dual pressure bottoming cycle configurations as well as basic steam power cycle with and without reheat. It is shown that maximum lost work due to irreversibility is in HRSG for a bottoming cycle in a single pressure gas / steam combined power plant and in boiler for a steam cycle alone. Comparing this with the single pressure cycle shows how the dual pressure cycle makes better use of the exhaust gas in the HRSG that dual pressure combined cycle has highest efficiency values and lost work due to irreversibility in -most significant component- HRSG can be lowered. And also it is shown that by extending the idea of reheat the moisture content is reduced and improvement in the performance is possible for high main steam pressures. Another observation is that supplementary firing increases the steam turbine output compared to the cycle without supplementary firing. The efficiency rises slightly for HP steam pressures higher than 14 MPa at HRSG exit, because the increased steam production also results in increased mass flows removing more energy from the exhaust gas.

A preservação ambiental e o uso de combustíveis fósseis para geração de energia têm estimulado a realização de pesquisas na busca de alternativas para a redução das emissões de gases poluentes como CO2, CO, SO2 e NOx. O uso da biomassa em sistemas de co-combustão em leito fluidizado é mencionado como uma destas alternativas. O presente trabalho utilizou biomassa residual da indústria de extração de tanino, o Resíduo de Cascas de Acácia Negra (RCAN), em conjunto com carvão mineral da Mina de Candiota – RS com o objetivo de estudar a fluidodinâmica entre diferentes composições destes materiais em sistema de leito fluidizado com areia em escala de laboratório e em uma unidade piloto. Também foi realizada a avaliação dos parâmetros operacionais e das emissões dos gases gerados na co-combustão das misturas em planta piloto com reator de leito fluidizado borbulhante. Durante a fluidização no sistema de escala laboratorial, os valores da velocidade mínima de fluidização, Umf, variaram consideravelmente com o aumento da concentração de RCAN no leito em relação à fluidização utilizando-se somente o carvão mineral Da mesma forma, a queda de pressão, ΔP, diminuiu com o aumento da concentração da biomassa no leito. Nas operações de co-combustão em planta piloto, as misturas de carvão mineral e RCAN necessitaram de menores porcentagens de excesso de ar (99,7% a 65,2%) no reator em comparação à queima apenas de carvão mineral (108,4% a 107,5%) para que se atingisse a temperatura de operação do leito. Em particular, a condição de maior quantidade de biomassa na alimentação pode se observar a menor porcentagem de excesso de ar (50,8%). Ainda, a co-combustão do RCAN com carvão mineral favoreceu a diminuição das concentrações de SO2 nos gases gerados em mais de 90%, mantendo as emissões em níveis aceitáveis conforme os limites de emissão estabelecidos pela resolução CONAMA Nº 436, de 22/12/2011 e Resolução SEMA Nº 016 de 2014. / The environmental issues brought by the use of fossil fuels for power generation have led to the development of research in the exploration for alternatives to reduce emissions of greenhouse gases or pollutants such as CO2, CO, SO2, and NOx. The biomass use in cofiring systems with fluidized bed has been mentioned as one of these alternatives. The present work used biomass waste from tannin extraction industry, Black Wattle Bark Waste (BWBW), jointly with coal for the purpose of studying the fluid dynamics biomass mixtures with coal and sand in different proportions of the materials in laboratory scale fluidized bed system. Also, operational parameters and emissions generated in a cofiring pilot plant with bubbling fluidized bed reactor were evaluated. The fluidization tests performed on a bench scale showed that the values of the minimum fluidization velocity, Umf, varied considerably with increasing concentration of BWBW compared with the fluidization of coal. Likewise, the pressure drop through the bed, ΔP, decreased with increasing concentration of biomass in the bed. In the cofiring operations, coal and mixtures BWBW required smaller percentages of excess air in the reactor (99,7% a 65,2%) in comparison with the pure coal (108,4% a 107,5%) burning to obtaining the bed operating temperature. The burning of the mixture with higher amounts of biomass in the reactor feed had the lowest percentage of excess air (50.8%). It was also evidenced a decrease of SO2 generation in more than 90% for the flue gas generated in the coal with BWBW cofiring keeping emissions at acceptable levels in comparison with emission limits of current legislation CONAMA Nº 436, from 22/12/2011 and legislation SEMA Nº 016 of 2014.

É crescente a preocupação com o desenvolvimento de materiais adequados a trabalharem interagindo com o corpo humano. Diversas pesquisas têm sido realizadas no desenvolvimento de biomateriais aplicáveis na odontologia, este empenho é justificável pelo grande número de intervenções cirúrgicas para extração de dentes realizadas em todo o mundo. Durante o processo de fabricação de reconstruções dentárias, que utilizam sistemas metalocerâmicos, é utilizado um tratamento térmico que tem a função de promover a adesão da porcelana ao metal. Entretanto, sabe-se que tratamentos térmicos podem alterar a microestrutura do material metálico, modificando suas propriedades. Este trabalho avaliou as modificações causadas em propriedades mecânicas e microestruturais da liga à base de níquel (FIT CAST-SB) utilizada para fins odontológicos, quando a mesma é submetida ao tratamento térmico para adesão da porcelana (denominado de queima). A liga foi inicialmente fundida através da técnica de centrifugação e cera perdida. Posteriormente, um grupo de amostras (grupo TT) foi submetido ao tratamento térmico de queima para adesão da porcelana e o outro grupo (grupo F), permaneceu apenas submetido ao processo de fundição. Os grupos F e TT foram submetidos a ensaio de tração. Nos grupos F e TT, e no material como recebido pelo fabricante (grupo CR), foram realizados ensaios de microdureza e caracterização microestrutural, esta ultima através da técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os grupos F e CR foram submetidos à análise química quantitativa (em um espectrômetro de emissão atômica) e semi-quantitativa por um sistema de Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) acoplado ao MEV, sendo que esta ultima técnica também foi aplicada ao grupo TT. A técnica de tratamento digital de imagem foi aplicada às micrografias dos grupos F e TT, para a determinação de possíveis modificações quantitativas nas fases presentes, antes e após o tratamento térmico. Todos os resultados dos ensaios foram submetidos ao teste de hipótese nula (H0), para a distribuição t de Student. Concluiu-se que, para as amostras testadas, o limite de resistência foi superior ao fornecido pelo fabricante, respectivamente 559,39 e 545,55 MPa para os grupos F e TT, contra 306 MPa do fabricante. Enquanto o limite de escoamento foi ligeiramente inferior, 218,71 e 240,58 MPa para os grupos F e TT, respectivamente, contra 258 MPa do fabricante. Os resultados de microdureza ficaram entorno de 70HV, superior aos 21HV fornecido pelo fabricante. Pode-se afirmar, com 95% de confiabilidade, que não houve variação nas propriedades mecânicas e na microestrutura (quantidades de fases presentes e tamanho) antes e após a queima para adesão da porcelana, para os corpos de prova testados. A microestrutura da liga, quando observada em MEV no modo elétrons retroespalhados (modo BSE), é formada por uma matriz de estrutura dendrítica e coloração cinza, uma segunda fase interdendrítica de coloração branca e aspecto rendilhado, e precipitados de coloração preta, apresentando também porosidades. / There is a growing concern with the development of suitable materials for interactive working with the human body. Many searchs have been carried in the development of biomaterials for odontology applications and this dedication is justifiable for the large number of surgical interventions for tooth extractions in the entire world. During the manufacturing process of dental reconstructions, which use metal-ceramic systems, a heat treatment is used to promote adhesion of the porcelain in the metal. However, it is known that heat treatment can change the metallic materials microstructure, changing their properties. This work evaluated the mechanical properties and microstructural changing of the nickel base alloy (FIT CAST-SB) used in odontology, when the alloy is submitted to the heat treatment for the porcelain adhesion (demented of firing). First the alloy was cast using the technical of centrifugation and lost-wax. After that, one samples group (TT group) was submitted for porcelain firing heat treatment and another group (F group), remained only cast. The F and TT groups were submitted to tensile test. The F and TT groups, and the material as received by the manufacturer (CR group), were submitted to microhardness test and microstructural characterization, this latter using scanning electron microscopic. The F and CR groups were submitted to quantitative chemical analysis (atomic emission spectroscopy) and semi-quantitative by Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) in the MEV, and this last technique was applied to TT group too. The digital images process technique was applied to micrographics of F and TT groups, to determine the changes in the material phases before and after heat treatment. All results were submitted to the hypothesis test of Students t-distribution. For the samples tested, it was concluded that the tensile strength was higher then the manufacturer information, respectively 559,39 and 545,55 MPa for F and TT groups, against 306 MPa informed by the manufacturer. However, the yield point was slightly lower, 218,81 and 240,58 MPa for F and TT groups, respectively, against 258 informed by the manufacturer. The microhardness results were about 70HV, higher than 21HV informed by the manufacturer. It was concluded, with 95% of confiability, that there was no mechanical properties and microstructure (percent and size of the phases) changes, before and after porcelain firing, in the specimens used. The alloy microstructure, when observed by scanning electron microscopy (SEM) in backscattered electron mode (BSE mode) is formed by a matrix with dendritc structure and gray color, a second phase interdendritc with white color and lacy appearance, and black precipitates, and porosity are also found.

Pesquisas in vivo e in vitro, têm estabelecido uma correlação entre alterações na morfologia dendrítica e a epilepsia. No entanto, ainda não se conhecem em detalhe as consequências dessas modificações, sobre a eletrofisiologia e o padrão de disparo. Também existe um fenômeno que não tem sido completamente explicado, conhecido como o paradoxo do dendrito epiléptico, no qual neurônios piramidais, mesmo com a diminuição dramática do principal lugar de inervação glutamatérgica (como consequência de, por exemplo, uma redução do diâmetro e comprimento das árvores dendríticas), inesperadamente apresentam um estado de hiperexcitabilidade crônica. Nesta pesquisa foram aproveitadas as vantagens de uma abordagem neurocomputacional, para induzir sistematicamente alterações na arquitetura dendrítica do mesmo tipo às observadas na epilepsia, e avaliar os seus efeitos sobre a eletrofisiologia e o padrão de disparo. Para isso foi construído um modelo computacional biologicamente realista, de um neurônio piramidal do neocórtex. O código-fonte do modelo está na linguagem do NEURON, e foi baseado em dados eletrofisiológicos (i.e. propriedades da membrana e condutâncias iônicas) e morfométricos, obtidos in vitro previamente por outros pesquisadores. A análise foi feita com base em parâmetros eletrofisiológicos do padrão de disparo. O nosso modelo sugere uma influencia muito forte da morfologia dendrítica sobre a eletrofisiologia, a geração de potencias de ação e o padrão de disparo. Os resultados obtidos mostram que, mesmo mantendo constantes todos parâmetros biofísicos (que têm a ver com as dinâmicas elétricas dos canais iônicos), é possível induzir um aumento grande no comportamento elétrico e na geração de potenciais de ação, a partir da redução do diâmetro e comprimento das ramificações das árvores dendríticas. Estes resultados, também permitem contribuir no fornecimento de uma explicação para o paradoxo mencionado. / In vivo and in vitro studies had found a correlation between dendritic morphology alterations and epilepsy. Nevertheless, it has not been established in detail the consequences of those modifications, over the electrophysiology and firing pattern. There is also a phenomenon still not completely understood, known as the epileptic dendrite paradox, in which pyramidal neurons with a dramatic reduction in the principal place of glutamatergic innervation (due to, for example, a loss in dendritic trees\' diameter and length), unexpectedly present a chronic hyperexcitable state. In this study we took advantage of a neurocomputational approach, to systematically induce dendritic alterations of the same type as observed in Epilepsy, and evaluate their effect over the electrophysiology and firing behavior. With that purpose in mind, we constructed a biologically realistic computational model of a pyramidal neuron of the neocortex. For this model, it was implemented the programming language (hoc) of the NEURON software, and was elaborated based on electrophysiological data (i.e. membrane properties and ionic conductances), and morphological measurements, taken in vitro previously by other investigators. The analysis was done from electrophysiological parameters of the firing pattern. Our model suggests a great influence of dendritic morphology over the electrophysiology, spike generation and firing pattern. The results obtained show that, even when all the biophysical parameters involved in ion channel dynamics are maintained constant, it is possible to induce a strong increase in electric behavior and spike firing, from a reduction in the length and diameter of the dendritic trees\' ramifications. These results, also contribute to a explanation of the mentioned paradox.