L’objet de cette thèse est l’étude de certains problèmes liés à l’ingénierie des bioprocédés, en particulier l’analyse du comportement et de la culture optimale des microalgues et la connexion de plusieurs bioréacteurs. Trois problèmes sont proposés et analysés. Le première est basé sur une étude récente dans laquelle les auteurs modifient le modèle classique du Monod en incorporant l’incidence de la lumière sur la dynamique à travers le rôle de la croissance de la biomasse. L’idée est d’étudier un problème plus général de l’optimisation non linéaire qui considère maximisation de la biomasse moyenne de microalgues en fonction du temps, pour des intervalles de temps différents. La difficulté mathématique qui se pose est lié à la discontinuité des intervalles de temps qui rend la fonction à optimiser non différentiable. Ce manque de régularité comprend la formulation d’un problème d’optimisation non-lisse. Dans le deuxième problème, un modèle réduit du réservoir microalgues avec nitrification est analysé, en supposant que les microalgues peuvent se développer à partir de la consommation de nitrate et d’ammonium, de préférence par l’ammonium. La limitation de la lumière par l’auto-ombrage est également inclus dans le taux de croissance du microalgues comme inhibition non compétitive. En réduisant le système en utilisant la théorie des systèmes asymptotiquement autonomes, il peut être considéré comme une perturbation d’un système de deux espèces en compétition pour un substrat. Par conséquent, nous utilisons un résultat de systèmes perturbés non-évanescentes pour obtenir un théorème de stabilité pour la coexistence.Le dernier problème est lié aux systèmes compartimentés. Il est prouvé que pour une grande classe de systèmes entrées-sorties positifs de dimension finie, représentant transport et diffusion de soluté entre des compartiments mobiles et immobiles, il existe des représentations MINC (multiple interacting continua) et MRMT (multi-rate mass transfer) algébriquement équivalentes. En outre, des méthodes explicites sont donnés pour construire ces représentations équivalentes, où la contrôlabilité des systèmes joue un rôle important. / The purpose of this thesis is to study some problems that arise from bioprocess engineering, in particular the behaviour analysis and optimal cultivation of microalgae and the connection of multiple bioreactors. The thesis consists of three problems. The first is based on a recent study in which the authors extend the classical Monod model incorporating light incidence on the dynamics through the role of biomass growth. The idea is to study a more general problem of nonlinear optimization which considers maximization average biomass of microalgae versus time, for different time intervals. The mathematical difficulty that arises is related to that discontinuity of the time intervals which causes non differentiability in some domain points. This lack of regularity involves the formulation of a non-smooth optimization problem. In the second problem, a reduced mathematical model of a microalgal pond with nitrification is analyzed, assuming that microalgae can grow either by ammonium consumption or by nitrate consuming, with preference for ammonium. Light limitation by self-shading is also included in the growth rate of microalgae as a noncompetitive inhibition.It is feasible to reduce the system using the theory of asymptotically autonomous systems and the limiting system obtained can be considered as a perturbation of a system of two species competing for a substrate. So, we use a result of non-vanishing perturbated systems to obtain a strong stability theorem for equilibrium coexistence. The last problem is related to compartmental systems. It is proved that for a large class of finite dimensional input-output positive systems that represent networks of transport and diffusion of solute in mobile and immobile compartments, there exist MINC (multiple interacting continua) and MRMT (multirate mass transfer) algebraically equivalent representations. Moreover, we provide explicit methods to construct these representations, where controllability property is playing a crucial role.

The anchoring effect is defined as the tendency of human thought to the fixation on certain pieces of information that affect decision-making. In the same context, the underconfidence bias is understood as an agent’s propensity to underestimate his or her own objective performance. While some aspects of these phenomena are well known, there are no formal models that specifically describe the relationship between both. This paper presents: i) an experiment that illustrates the anchoring effect on the underconfidence bias by both reducing and amplifying such bias in the domain of geographic decision tasks and ii) the foundations of a new mathematical model that promotes precision in the study of the relationship between anchoring and underconfidence. / Se define el efecto de anclaje como la tendencia del pensamiento humano a la fijación endeterminados fragmentos de información que afectan la toma de decisiones. El sesgo de subconfianza, por su parte, se entiende como la propensión de un agente a subestimar su desempeño objetivo. Si bien se conocen algunos aspectos de la interacción entre ambos efectos, no se dispone de modelos formales que describan tal relación específica. Este estudio presenta: i) un experimento que pone en evidencia el efecto que ejerce el anclaje tanto para reducir, como para amplificar la subconfianza en tareas de decisión geográfica y ii) los fundamentos de un modelo matemático novedoso que permite estudiar con mayor precisión la relación del anclaje con la subconfianza

Primeiramente, esse trabalho pretende esclarecer a importância de pesquisas em modelagem, simulação e controle nos processos de tratamento de efluentes e apontar o atraso do Brasil nesta área de pesquisa comparado ao avanço das iniciativas internacionais. O trabalho apresenta o problema específico da modelagem dos processos anaeróbios e propõe uma nova ferramenta de simulação de regime permanente para esses sistemas, desde digestores de lodo a reatores UASB. O simulador se baseia no ADM1 (Anaerobic Digestion Model No 1), modelo proposto pela IWA em 2002, e está implementado em C++. A intenção é disponibilizar livremente um software de simulação com o diferencial de uma metodologia e interface gráfica amigável, capaz de trazer para o dia-a-dia do profissional da área toda a sofisticação de uma modelagem mais completa, tanto do ponto de vista microbiológico como físico-químico. A metodologia proposta se mostrou muito eficiente para a obtenção da condição de regime permanente, fazendo com que a caracterização do afluente se tornasse a etapa limitante do processo de simulação. O método desenvolvido é tão eficaz que permite que sejam realizadas simulações com afluentes e reatores hipotéticos, tornando possível estudos desvinculados da necessidade de análises laboratoriais complexas ou fora do comum. / First, this work intends to show the importance of research in modeling, simulation and control of wastewater treatment processes, and to point the delay of our country (Brazil) in this subject, compared to the advance of the international initiatives. This work presents the specific problem of modeling the anaerobic digestion and proposes a new tool to simulate the steady state condition in anaerobic reactors. The simulator is based on the ADM1 (Anaerobic Digestion Model No 1), developed by IWA in 2002, and is implemented in C++. The intention is to give free access to a new simulation software with the advantages of better methodology and friendly graphical interface. This tool should be able to bring to the professionals all the sophistication of a more complete modelling in the microbiological and physical-chemical point of view. The developed methodology revealed itself to be very efficient for the attainment of the steady state condition. Consequently, it makes the characterization of the influent the critic stage of the simulation process. The developed method is so efficient that allows simulation studies to be carried out using hypothetical influents and reactors. Thus, it brings independence for simulation studies with no need of complex or unusual laboratorial analyses.

Dentre os insetos que causam prejuízo a produção de soja, os percevejos fitófagos destacam-se como o principal grupo de pragas, sendo Euschistus heros (Fabricius, 1798), atualmente, a principal espécie de praga da cultura, que está distribuída em todas as regiões brasileiras de cultivo da leguminosa. Para o controle das populações destes insetos, o método mais utilizado é o controle químico. No entanto, as exigências tem sido crescentes no que diz respeito à redução do uso de agroquímicos. Dentre as alternativas, o uso dos parasitoides de ovos Telenomus podisi Ashmead, 1881 e Trissolcus basalis Wollaston, 1858 emerge com bom potencial para programas de controle biológico. O uso desses agentes de controle deve ser baseado em estudos que assegurem a eficiência dos insetos no manejo da população da praga. O presente estudo combina experimentação laboratorial e de campo com modelagem matemática para investigar o potencial dos parasitoides como controladores do percevejo da soja. Foram realizados estudos relacionados aos parâmetros biológicos e potenciais reprodutivos de T. podisi e T. basalis através de tabelas de vida de fertilidade. Foram determinadas as exigências térmicas de ambos os parasitoides de ovos e observou-se o efeito da idade dos ovos de E. heros no parasitismo por T. podisi e T. basalis. Foi também avaliada a interação entre as duas espécies de parasitóides e determinado o número ideal de cada espécie de parasitoide a ser liberado de acordo com a densidade de ovos do hospedeiro. Finalmente um modelo matemático foi proposto visando simular interações e liberações em parasitoides, para o controle de E. heros. Com a combinação entre os experimentos e a implementação de metodologia analítica através de modelagem ecológica espera-se incrementar estratégias de controle da praga, para fundamentar a recomendação do uso do parasitoide mais eficiente para controlar E. heros, ou mesmo a melhor forma de combinar o o uso das espécies de inimigos naturais. / Among insects causing damage to soybean production, stink bugs appear as the main group of pests to control Euschistus heros (Fabricius, 1798), currently, is the major pest of soybean, distributed for all brazilian regions. To control these insect populations, the most common method is the use of chemicals. However, the demand for reducing the use of insecticides has been increasing. Therefore, the interest in using the parasitoids Telenomus podisi Ashmead, 1881 and Trissolcus basalis Wollaston, 1858 has increased. The use of these control agents must be based on studies that ensure their efficiency in the management of pest population. In this study it were conducted studies to assess biological parameters and the reproductive potential of T. podisi and T. basalis by focusing on fertility life tables. It was determined the thermal requirements of both egg parasitoids and observed the effect of E. heros egg age on the parasitism by T. podisi and T. basalis. It was also evaluated the interaction between the two parasitoids. In addition, it was determined the optimal number of parasitoids to be released according to the host eggs density. A mathematical model was proposed in order to simulate interactions among parasitoids, and release them to be used to control of E. heros. By making experiments and implementing analytical methodology associated to ecological modelling we expected to improve the pest control strategies in order to recommend the use of the most efficient parasitoid species to control E. heros, or even to use different species combining them.

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-05-24T12:54:55Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Tese mar 1.pdf: 2548372 bytes, checksum: e5acdc58a26dcd7f9102954cb7d402dc (MD5) / Made available in DSpace on 2017-05-24T12:54:55Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Tese mar 1.pdf: 2548372 bytes, checksum: e5acdc58a26dcd7f9102954cb7d402dc (MD5) Previous issue date: 2016-06-06 / Um dos principais problemas ambientais nos países industrializados está relacionado a liberação no meio ambiente de gases formadores de chuva ácida. A quantidade desses gases lançada para atmosfera é controlada pela legislação ambiental que vem se tornando cada vez mais restritiva. Vários são os processos aplicados a indústria capazes de remover esses contaminantes de correntes advindas de processos industriais. Dentre esses, destaca-se o processo SNOX® da Haldor Topsoe®, o qual é capaz de remover NOX e SOX de efluentes gasosos industriais, visando enquadrar a concentração desses gases dentro dos parâmetros exigidos pela legislação ambiental. A remoção desses gases é realizada por um reator constituído por dois leitos catalíticos, distintos, em série. O primeiro leito catalítico é constituído por um catalisador de estrutura monolítica, nesse ocorre a reação de redução do NOX. Enquanto que, o segundo leito é constituído por um catalisador em formato de anéis de Rashig, e nesse ocorre a oxidação do SO2. Neste trabalho foi modelado e simulado o comportamento dinâmico de um reator de abatimento de emissões atmosféricas nas condições operacionais similares a um reator de uma unidade SNOX®. Cada um dos leitos catalíticos que compõem o reator foi modelado e validado separadamente. No primeiro leito além da reação de redução do NO também considerou-se a reação de oxidação do SO2, esse modelo matemático foi simulado e avaliado nas condições operacionais apresentadas em Tronconni et al. (1998). No segundo leito catalítico do reator considerou-se apenas que a reação de oxidação do SO2 acontecia no leito, o modelo matemático do leito de oxidação foi simulado e avaliado nas condições operacionais apresentadas em Almqvist et al. (2008). Ambos os modelos apresentaram bom ajuste aos dados experimentais com erros entre 2 e 11%. Com isso, os dois modelos foram acoplados num código computacional e simulados nas condições operacionais do reator SNOX® mostrado em Schoubye e Jensen (2007). O primeiro leito catalítico teve um incremento na temperatura ao longo do reator de 9°C e a conversão de NO foi de 92%, a região de entrada do primeiro leito foi a região com maior quantidade de sítios catalíticos ocupados pela amônia. Já no segundo leito catalítico a conversão do SO2 foi de 96%. Como parte do estudo de modelagem e simulação do reator, técnicas de análise de sensibilidade global foram aplicadas, determinando-se o grau de dependência de parâmetros específicos sobre: as concentrações de NO, NH3 e SO3, no primeiro leito do reator, e as concentrações de SO2 e SO3 no segundo leito. Determinou-se que dentre os parâmetros avaliados o que teve maior influência sobre as concentrações de saída de ambos os leitos foi o comprimento do leito. A partir do modelo matemático desenvolvido neste trabalho também foram gerados dados para inferir as concentrações de NO e SO3 na saída do reator, que foi realizada através de redes neurais e máquinas de vetor de suporte. Verificou-se que a performance da estimação realizada pelas redes neurais se assemelha a das máquinas de vetor de suporte. / One of the main environmental problems in industrialized countries is related to release into the forming gas environment of acid rain. The amount of greenhouse gases released into the atmosphere is controlled by the environmental legislation, that is becoming increasingly restrictive. Several processes are applied to industry to remove these contaminants from currents resulting from industrial processes. Among these, there is the SNOX® Haldor Topsoe process, which is capable of removing NOx and SOx from industrial emissions, aiming to frame the concentration of these gases within the parameters required by environmental legislation. The removal of these gases is conducted by the process reactor consisting of two catalytic beds distinct in series. The first catalyst bed has a monolithic catalyst structure, in it occurs the reduction reaction of NOx. The second bed has a catalyst with shape of cylindrical rings, in this bed occurs the oxidation of SO2. In this work was modeled and simulated the dynamic behavior of atmospheric emissions abatement reactor in similar operating conditions to a reactor of a SNOX® unit. Each of the catalyst beds, that it make up the reactor, was modeled and validated separately. In the first bed was considered the reactions of reduction of NO and oxidation of SO2, this mathematical model was simulated and evaluated in the operating conditions presented in Tronconni et al. (1998). In the second catalytic bed was considered that only the reaction of oxidation SO2 occurred in the bed, the mathematical model of the oxidation bed was simulated and evaluated in operating conditions presented in Almqvist et al. (2008). Both models showed good fit to the experimental data with error between 2-11%. Thus, the two models had been written in computer code and simulated in reactor operating conditions SNOX® shown on Schoubye and Jensen (2007). The first catalyst bed had an increase in temperature along it of 9 ° C and the conversion of NO was 92%. In the first bed, the inlet region was the region with larger amount of catalytic sites occupied by ammonia. On the second catalytic bed, the SO2 conversion was 96,6%. As part of the modeling and simulation study for reactor the global sensitivity analysis techniques were applied aiming to determine the influence of some parameters over the concentrations of NO, NH3 and SO3 in the bed of catalytic reduction of NO and the concentration SO2 and SO3 in SO2 oxidation bed. From this study it was determined that among the evaluated parameters which it had the greatest influence on the output levels of the first reactor bed was the length of this bed. From the mathematical model developed in this paper we were also generated data to infer the concentrations of NO and SO3 in the reactor outlet, which was performed by neural networks and support vector machines. It was found that the performance of infer carried out by the neural network resembles to the performance of support vector machines.

Orientadores: Raul Vinhas Ribeiro, João Frederico da Costa Azevedo Meyer / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-13T15:58:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Poletti_ElaineCristinaCatapani_D.pdf: 4221797 bytes, checksum: 73aff4b1cd65fe8401a1e01bd20fb19d (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O presente trabalho propõe um método para o estudo da dispersão de poluente num sistema de reservatório, via Modelagem Matemática dos fenômenos principais envolvidos na análise deste tipo de situação. Na modelagem, a opção foi pela clássica Equação Diferencial Parcial de Difusão- Advecção com parâmetros fuzzy reunindo, portanto, aspectos determinísticos e a Lógica Fuzzy de modo a incorporar aspectos característicos e relevantes de dispersão efetiva do poluente, seu transporte e degradação. Condições iniciais e de contorno compatíveis com casos conhecidos são propostas, além de aproximações numéricas adequadamente dimensionadas, via Elementos Finitos, na discretização espacial, com um método de tipo Crank-Nicolson na aproximação temporal. Propõe-se, também, um algoritmo que se preste a simulações computacionais eficientes, em ambiente Matlab. Como estudo de caso, utiliza-se a situação evolutiva do reservatório de Salto Grande, represamento do rio Atibaia, um dos mais importantes mananciais de abastecimento público da região, inserido numa importante região do Estado de São Paulo. / Abstract: Current work presents an instrument for dispersion of water's surface pollutant study through Mathematical Modelling and the main phenomenas involved in this type of analysis. For this purpose, we use the Partial Differential Equation of diffusion-advection that incorporates the dispersion accomplish of the pollutant, its transport and decline, with compatible initial and boundering conditions. Numerical approximation well dimensioned are defined and effective computational simulations algorithms, are implemented which considered independent variable, were developed. The independent variable considered can be spatial as well as temporary. As a case study, we use Salto Grande reservoir situation, which is a dike of Atibaia river, one of the most important public water sypply in an important region of São Paulo state. In the descriptive parameters of the problem, the option was the use of fuzzy techniques sets that allow incorporating inherent uncertainties to this situation. / Doutorado / Automação / Doutor em Engenharia Elétrica

Desde sua criação por Ferranti, cerca de 50 anos atrás, as tecnologias de projeto e de fabricação das Máquinas de Medir a Três Coordenadas evoluíram muito. Entretanto, ainda é possível fabricar equipamentos livres de erros. Para garantir a acuracidade das medições realizadas é necessário que se conheça tais erros e que rotinas de compensação sejam implementadas. O levantamento dos erros de qualquer equipamento é feito através de procedimentos de calibração. Entretanto, devido à complexidade das MM3Cs, ainda não existem procedimentos internacionalmente aceitos, por usuários e fabricantes, para avaliar o desempenho metrológico desses equipamentos. Técnicas normalizadas existentes, a exemplo, JIS B 7440 de 1987, B89.4.1 de 1997, VDI/VDE 2617 de 1986 entre outras, propõem testes de desempenho que na maioria das vezes superestimam os erros da MM3C. Além disso, dificultam a rastreabilidade para quaisquer condições de medição diferente daquelas em que foi realizado o teste. Assim, diante do exposto, este trabalho tem por objetivo principal apresentar um novo modelo de sintetização de erros para MM3Cs, o Modelo Reduzido de Sintetização de erros. Este modelo possui equações de sintetização, para Ex, Ey e Ez, reduzidas, em comparação à outros modelos conhecidos, necessita de pequeno tempo na calibração o que reduz o custo desta atividade, possibilita o diagnóstico das fontes de erros e garante a rastreabilidade dos erros calculados. / Since the introduction of coordinate measuring machines by Ferranti in late fifties, the CMM design and manufacturing technology have enormously developed. Nevertheless, it is stile impossible to produce mechanical devices that are exempted from errors. In order to ensure measurements accuracy, it becomes necessary to understand such errors and establish compensation routines. The errors survey of any piece of equipment is performed by means of calibration procedures. However, due to the complexity of CMMs, there are not, until the present time, procedures that are internationally accepted by uses and manufactures to evaluate the metrological performance of this sort of equipment. Current standardized techniques, for instance, JIS B 7440 from 1987, B89.4.1. from 1997, VDI/VDE 2617 from 1986, among others, propose performance tests that usually overestimate CMM errors. Furthermore, they obstruct traceability to whatever measurement condition that is different from the ones used to perform the test. This being the case, the aim of this work comprises the presentation of the new error sinthetization model. This model deals with sinthetization equations for Ex, Ey and Ez that are reduced if compared to other known models, requires short calibration periods, reducing its expenses, allow the determination of the sources of errors and ensures traceability of calculated errors.

Brazilian commodities, such as ethanol, are looking for sustainable production to suit the international market demands. An important parameter for assessing sustainability is the carbon (C) footprint calculation of the product. Thus, studies of the variations in soil C stocks on the ethanol production are essential. Studies in relation to land use change are already been developed; however information about parameters of management changes on the sugarcane production is needed. The aim of this research was to evaluate the soil C stock in response to two main management changes in sugarcane production: i) no vinasse to vinasse application (NV-V), ii) burned to unburned harvesting system (B-UB). We also evaluated soil C stock changes in a chronosequence irrigation practices (native vegetation (NV), sugarcane irrigated 4 years (I4) and 6 years (I6), a new management in semi-arid and drought regions in Brazil which also aims high yields. Modelling approaches in order to assess long-term effects were also analysed. The NV-V transition showed higher soil C stock for V regime for topsoil layers 0-40 cm depth mainly due to the addition of organic compounds to the soil. Vinasse can also enhance biomass production and crop yield. The B-UB transition showed higher soil C stock in the UB regime from 20 to 60 cm depth due to higher organic matter accumulation from the maintenance of the straw to the field. The cumulative soil C stock for 1 metre depth had an increase of 1.1 and 0.75 Mg C ha-1 y-1 in the NV-V and B-UB transitions, respectively. From modelling was observed that V and UB sites had an increase of soil C stock by 2150, being a difference of 2.8 and 23 Mg ha-1 in the equilibrium state between NV-V and B-UB regimes, respectively. In the irrigation practices, the I4 showed higher soil C stock than NV in the 20 to 40 cm; while I6 was lower than NV in the 50 to 100 cm depth. Simulated long-term analyses showed increase of topsoil C stock of 12 and 13 Mg ha-1 for I6 and I4 area, respectively, compared to NV on 2100. The results in this study are pioneers in relation to soil C stock studies in the management transitions and irrigation practices. This information may be used as a basis for public policies decision which dealing of the land use and global warming / Commodities brasileiras, como o etanol, estão à procura de uma produção sustentável para atender às exigências do mercado internacional. Um parâmetro importante para avaliar a sustentabilidade é o cálculo da pegada de carbono (C) do produto. Assim, os estudos sobre as variações nos estoques de carbono do solo (ECS) sobre a produção de etanol são essenciais. Estudos em relação à mudança no uso da terra já estão sendo desenvolvidos; no entanto informações sobre parâmetros de mudanças de manejo na produção de cana de açúcar são necessárias. O objetivo desta pesquisa foi avaliar o ECS em resposta a duas principais mudanças de manejo: i) não vinhaça para aplicação de vinhaça (NV-V), ii) sistema queimado para não queimado (B-UB). Mudanças de ECS também foram avaliadas em sistemas de irrigação em cronoseqüência: vegetação nativa (NV), cana de açúcar irrigada por 4 anos (I4) e por 6 anos (I6). Modelagem matemática para avaliar o efeito a longo prazo também foi analisada. A transição NV-V apresentou maior ECS para o regime V em 40 cm de profundidade, devido principalmente à adição de compostos orgânicos ao solo. A vinhaça também pode aumentar a produção de biomassa e rendimento da cultura. A transição B-UB apresentou maior ECS no regime UB em 20-60 cm de profundidade devido ao acúmulo de matéria orgânica a partir da manutenção da palha no campo. O ECS acumulado para 1 metro de profundidade obteve um aumento de 1,1 e 0,75 Mg C ha-1 y-1 nas transições NV-V e B-UB, respectivamente. A partir de modelagem foi observado que os regimes V e UB obteve um aumento de ECS em 2150, sendo uma diferença de 2,8 e 23 Mg ha-1 no estado de equilíbrio para os regimes NV-V e B-UB, respectivamente. Nas práticas de irrigação, o I4 foi superior ao NV nos 20 a 40 cm; enquanto que I6 foi inferior a NV na profundidade de 50 a 100 cm. As análises de simulação a longo prazo mostraram um aumento de ECS de 12 e 13 Mg ha-1 para as áreas I6 e I4, respectivamente, em comparação com NV em 2100. Os resultados deste estudo são pioneiros em relação aos estudos de ECS nas mudanças de manejo e práticas de irrigação. Esta informação pode ser usada como base para a decisão de políticas públicas que lidam com o uso da terra e do aquecimento global

O manejo populacional de cães e gatos é um conjunto de estratégias para controlar e prevenir problemas relacionados com o convívio entre esses animais e os seres humanos. Nesta tese é proposto um fluxo de trabalho baseado em métodos quantitativos, para auxiliar o planejamento, implementação e monitoramento de programas de manejo populacional de animais de companhia. Ao seguir o fluxo de trabalho é possível coletar dados para caracterizar populações, analisar esses dados para propor intervenções e avaliar o efeito das intervenções. A proposta foi baseada na articulação de cinco pesquisas. Na primeira pesquisa foi implementado de um desenho amostral complexo para caracterizar a população de cães e gatos domiciliados de Votorantim, São Paulo. Na segunda pesquisa que foi baseada nos dados levantados na primeira, foram usadas análises de correspondências múltiplas para identificar perfis de opiniões públicas em relação ao abandono de cães e gatos. Na terceira pesquisa foi avaliada a validade do desenho amostral usado na primeira pesquisa, mediante simulações estocásticas. Na quarta pesquisa foi desenvolvido um modelo matemático de manejo populacional que permite priorizar as intervenções de acordo com o efeito que produzem. Na quinta pesquisa foi desenvolvido um modelo matemático para avaliar a eficiência do controle reprodutivo realizado com contraceptivos de efeito reversível. Os modelos das duas últimas pesquisas foram baseados em sistemas acoplados de equações diferenciais e em análises de sensibilidade global e local. A proposta foi implementada em um software de código aberto, o pacote do R capm, que pode ser incorporado na rotina de trabalho dos setores envolvidos no manejo populacional de animais de companhia / Dog and cat population management is a set of strategies to control and prevent problems related with the coexistence between those animals and human beings. In this thesis it is proposed a work-fiow based on quantitative methods to support the planning, implementation and mo- nitoring of companion animal population management programs. Following the work-fiow, it is possible to collecf data to characterize populations, analyze that data to propose interventions and assess the effect of interventions. The proposal was based on the articulation of five rese- arches. In the first research, a complex sampling design was implemented to characterize the owned dog and cat populations of Votorantim, São Paulo. In the second research, which was based on data from the first one, public opinion profiles regarding dog and cat abandonment were identified using multiple correspondence analysis. In the third research, the validity of the sampling design used in the first research was assessed through stochastic simulations. In the fourth research, a mathematical model of population management was developed. With that model, it is possible to prioritize interventions according to the effect they produce. In the fifth research, a mathematical model was developed to assess the efficiency of reproductive control based on contraceptives with reversible effect. The models of the last two researches were based on systems of coupled differential equations, and on global and local sensitivity analysis. The proposal was implemented in an open source software, the R package capm, that can be incorporated in the working routine of sectors involved with companion animal population management

Abstract Argon-oxygen decarburisation (AOD) is the most common unit process for refining stainless steel. The AOD process consists of multiple stages, in which the rate of processing is determined by complex reaction mechanisms. The main objective of this work was to study the chemical rate phenomena in selected process stages. For this purpose, an extensive literature review was conducted to clarify the main assumptions of the existing reaction models. Based on the literature review, a new categorisation of the models was proposed. In addition, a literature review was conducted to identify the main phenomena that affect the reaction kinetics in the AOD process. In this work, based on the law of mass action, a novel kinetic approach and its application for modelling of parallel mass transfer controlled reactions were studied. The developed approach enables the simultaneous solution of the chemical equilibrium and mass transfer rate which controls it. A simplified reaction model was employed for studying the effect of mass transfer rates and residual affinity on the constrained equilibrium at the reaction interface. An earlier-proposed AOD model was extended with two phenomenon-based sub-models. The top-blowing model is based on the assumption that reactions take place simultaneously at the surface of the cavity formed by the momentum of the gas jet and on the surface of the metal droplets caused by the shear force of the gas jet. The reduction model describes the reactions during the reduction stage of the AOD process by assuming that all reactions take place between the metal bath and emulsified slag droplets. The results obtained with the models were in good agreement with the measurement data collected from a steel plant. Owing to their phenomenon-based structure, the developed models are well-suited for the analysis of both existing and new production practices. / Tiivistelmä Argon-happimellotus (AOD) on yleisin ruostumattoman teräksen valmistamiseen käytettävä yksikköprosessi. AOD-prosessi koostuu useista vaiheista, joissa prosessointinopeutta määrittävät monimutkaiset reaktiomekanismit. Tutkimuksen päätavoitteena oli tutkia kemiallisia nopeusilmiöitä valituissa prosessivaiheissa. Tähän liittyen tehtiin kattava kirjallisuuskatsaus, jonka tavoitteena oli tunnistaa olemassa olevien reaktiomallien pääoletukset. Kirjallisuuskatsauksen pohjalta esitettiin uusi mallien kategorisointi. Lisäksi tehtiin kirjallisuuskatsaus, jonka tavoitteena oli tunnistaa tärkeimmät reaktiokinetiikkaan vaikuttavat ilmiöt AOD-prosessissa. Tässä työssä tutkittiin uudenlaista massavaikutuksen lakiin perustuvaa lähestymistapaa sekä sen soveltamista rinnakkaisten aineensiirron rajoittamien reaktioiden mallinnukseen. Kehitetty lähestymistapa mahdollistaa kemiallisen tasapainotilan sekä sitä rajoittavan aineensiirron samanaikaisen ratkaisun. Aineensiirtonopeuksien ja jäännösaffiniteetin vaikutusta reaktiopinnalla vallitsevaan rajoitettuun tasapainotilaan tutkittiin käyttämällä yksinkertaistettua reaktiomallia. Aiemmin kehitettyä AOD-mallia laajennettiin kahdella ilmiöpohjaisella alimallilla. Lanssipuhallusmalli perustuu oletukseen, että reaktiot tapahtuvat samanaikaisesti kaasusuihkun liikemäärän muodostaman tunkeuman ja kaasusuihkun leikkausvoiman aiheuttamien metallipisaroiden pinnalla. Pelkistysmalli kuvaa AOD-prosessin pelkistysvaiheen aikana tapahtuvia reaktioita olettaen, että kaikki reaktiot tapahtuvat terässulan ja emulgoituneiden kuonapisaroiden välillä. Malleilla saadut tulokset vastasivat hyvin terästehtaalta kerättyä mittausaineistoa. Ilmiöpohjaisen rakenteensa ansiosta kehitetyt mallit soveltuvat hyvin sekä olemassa olevien että uusien tuotantopraktiikoiden analysoimiseen.