O milho é uma das culturas mais importantes do mundo, pois os produtos dele oriundos são largamente utilizados na indústria de amidos, na alimentação animal e humana, e também na produção de energia proveniente de biomassa. Por esse motivo, há sempre um grande interesse em conhecer a potencialidade de uso dos principais materiais genéticos disponíveis em relação aos ambientes em que serão inseridos. Este trabalho teve como objetivo central caracterizar, para o genótipo DKB-390 conduzido sob condição irrigada, atributos ecofisiológicos como área foliar, eficiência de uso da radiação, coeficiente de extinção, coeficientes de cultura, consumo hídrico e componentes de espiga; bem como conceitualizar modelos norteadores de manejo e de planejamento para cultura do milho, no intuito de obter a produtividade de grãos contemplada pelas incertezas climáticas diárias dos principais elementos do clima e suas correlações, para posteriormente se obter as correspondentes necessidades de água e de nitrogênio pela cultura. Para tanto, um experimento de campo foi conduzido, informações da literatura foram revisadas e levantadas, e modelos de previsão foram concebidos para a produtividade de grãos e para as demais variáveis de interesse. Como principais resultados, obteve-se: (i) sob condições adequadas de suprimento hídrico e de nitrogênio, o híbrido DKB-390 requer cerca de 573 litros de água para kg de grão que produz; (ii) o genótipo responde significativamente à segunda cobertura com nitrogênio, caso a cultura seja conduzida sob elevada população de plantas e adequado suprimento hídrico; (iii) a segunda cobertura com nitrogênio promoveu melhor manutenção da área foliar durante a fase de enchimento de grãos; (iv) o incremento da segunda cobertura de nitrogênio promoveu maior eficiência de uso da água pela cultura, bem como um leve aumento nos valores modais do número de grãos por fileira (da espiga) e da massa de 1000 grãos; (v) sob condições de adequado suprimento hídrico, o coeficiente de extinção médio, generalizado para todo o ciclo, é da ordem de 0,4267; valor que tende a ser maior na medida em que o suprimento de nitrogênio é menor; (vi) a eficiência de uso da radiação foi calculada em 3,52 g (fitomassa seca de parte aérea) MJ-1 (radiação solar fotossinteticamente ativa interceptada), tendo sido menor em função do emprego do regime de nitrogênio mais restritivo; (vii) os coeficientes de cultura obtidos do experimento podem ser utilizados para o manejo da irrigação do híbrido DKB-390, para os principais subperíodos, para que a produtividade não seja penalizada por déficit hídrico; (viii) o índice de colheita (expresso em relação à parte aérea) foi da ordem de 40% (variando entre 37% e 43%) sob condições de suprimento adequado de água e nitrogênio, valores que tenderam a ser maiores quando da restrição da segunda cobertura; (ix) o modelo determinístico proposto simulou adequadamente a evolução da produtividade de fitomassa de parte aérea do híbrido empregado, bem como sua produtividade de grãos sob adequadas condições de suprimento hídrico e de nitrogênio; (x) o modelo determinístico simulou adequadamente as evapotranspirações diárias o consumo hídrico através do método de Penman-Monteith; (xi) o modelo estocástico sugerido mostrou-se satisfatório, mediante o uso da distribuição normal bivariada das variáveis radiação solar e temperatura média do ar, para simular a produtividade de grãos sob condições de suprimento hídrico adequado e sob déficit moderado; e (xii) aparentemente, o modelo estocástico necessita ser melhorado quanto à capacidade de previsão das necessidades hídricas e de nitrogênio, pois tende claramente a subestimar as primeiras e superestimar as segundas. / Maize is on of the world most important crops, given that the products generated from this cereal are largely used by sectors like starch industry, animal and human nutrition, as well as biomass energy production and refineries. For these reasons, there is frequently a huge interest in knowing the potential adoption of the main available genotypes in relation to the environment in which they will be supposedly subjected. Considering the hybrid DKB-390 under full irrigated conditions, this work has as the central objective to characterize the most important ecophysiological attributes such as leaf area, radiation use efficiency, extinction coefficient, crop coefficients, water use and ear yield components. Additionaly, specif goals were to conceptualize models applicable for both management and planning of maize crops in order to predict the grain productivity contemplated by daily climate incertainties of the driven climate variables (i.e. radiation and temperature) and their correlation, then to achieve the water and nitrogen requirement corresponding to the predicted productivity. A field experiment was carried out, useful information from literature were obtained and reviewed, and models were created towards to support the prediction tools. The following outcomes might be highligthed: (i) under suitable conditions of both nitrogen and water supply, hybrid DKB-390 requires about 573 litters of water per each kilogram of produced grain; (ii) the genotype is significantly responsive to the second nitrogen covering when growing under high plant population and suitable water supply; (iii) the second nitrogen covering has enhanced better leaf area maintainance during grain filling stage; (iv) the second nitrogen covering has led to a better water use efficiency, as well as slightly increased modal values of the number of kernels per row (of ear) and the mass of a thousand kernels; (v) under suitable water supply, averaged extinction coefficient might be generalized as 0.4267 throughout the whole cycle, whereas tending to be higher as the nitrogen supply is restricted; (vi) the radiation use efficiency as calculated as 3.52 g (above-ground dry matter) MJ-1 (intercepted photossyntheticaly active radiation), being smaller as the nitrogen supply is restricted; (vii) some crop coefficients were found for the main phenological stages and may be adopted for irrigation management of hybrid DKB-390, when one aims to not deplet the productivity; (viii) the harvest index (above-ground based) was found about 40% (varying from 37% to 43%) if water and nitrogen are added sufficiently, and is likely to be higher provided that the second covering is not done; (ix) the proposed determinist model has performed well when simulating above-ground dry matter time course and its corresponding grain productivity under full and moderated water deficit conditions; (x) by using Penman-Montheit method, the deterministic model apparently simulates well both daily evapotranspiration and water uses; (xi) through bivariate normal distribution of averaged daily solar radiation and air temperature, the suggested stochastic model has simulated grain productivity in a satisfactory way; and (xii) the suggested stochastic model need to be improved in terms of its water and nitrogen requirement predictability, given that it clearly tends to underestimate the former and overestimate the latter.

Nesse trabalho procede-se a modelagem e simulação do motor de indução trifásico considerando-se as notações trifásicas, ortogonais, vetoriais e complexas, mos-trando seus equacionamentos e também o resultado das simulações. Para a simulação foram usados alguns programas de domínio da área acadêmica, comparando seus desempenhos quanto à apresentação de resultados e também tempo de processamen-to. Este trabalho apresenta também, um enfoque para o método de simulação do mo-tor de indução trifásico utilizando a notação vetorial complexa, o qual é baseado na notação vetorial do motor de indução que é caracterizado por grandezas complexas. Essa técnica é obtida através de simples manipulações das equações vetoriais do modelo do motor de indução compondo uma equação de estado complexa. Com o auxílio do programa Matlab, consegue-se simular o motor de indução trifásico sem a necessidade de separar os termos complexos em duas equações reais, relativas as partes real e imaginária. O que além de simplificar o procedimento de simulação também contribui para a construção do diagrama de blocos para poder entender melhor o comportamento do modelo estudado. São apresentadas no final do trabalho, as conclusões obtidas e, também, sugestões tanto para continuação do trabalho, quanto novas linhas de pesquisas. / In this work it is carried out the modelling and simulation of the three-phase induction motor. It's considered three-phase, orthogonal, vectorial and complex notations, showing the different model equations and the result of the computational simulations. For the simulation it was used different software’s of the academic area, and its results and computational performance are compared. This work gives em-phasis to in new modelling procedure by using complex vector notation. This new method is based on the vectorial notation of the induction motor, which is characterized by complex entities. Through simple manipulations of complex vector equation of the dynamic induction motor equation, it is possible to compose a complex space-state equation. This complex model come be solved with Matlab software without the separation of its complex terms in two real equations. Other advantage of the complex model is the simplifying the simulation procedure and the possibilities of the blocks diagram representation. The final conclusions and suggestions for con-tinuation are presented in the end of work.

Ca(2+)-Ionen sind ein universeller sekundärer Botenstoff in eukaryotischen Zellen und übertragen Information durch wiederholte, kurzzeitige Erhöhungen der cytosolischen Ca(2+)-Konzentration (Ca(2+) Spikes). Ein bekannter Mechanismus, der solche Ca(2+)-Signale erzeugt, beinhaltet die Freisetzung von Ca(2+)-Ionen aus dem endoplasmatischen Retikulum durch IP3-sensitive Kanäle. Puffs sind elementare Ereignisse der Ca(2+)-Freisetzung durch einzelne Cluster von Ca(2+)-Kanälen. Intrazelluläre Ca(2+)-Dynamik ist ein stochastisches System, allerdings konnte bisher keine vollständige stochastische Theorie entwickelt werden. Die vorliegende Dissertation formuliert die Theorie mit Hilfe von Interpuffintervallen und Pufflängen, da diese Größen im Gegensatz zu den Eigenschaften der Einzelkanäle direkt messbar sind. Die Theorie reproduziert das typische Spektrum bekannter Ca(2+)-Signale. Die Signalform und das durchschnittliche Interspikeinterval (ISI) hängen sensitiv von den genauen Eigenschaften und der räumlichen Anordnung der Cluster ab. Im Gegensatz dazu hängt die Beziehung zwischen Mittelwert und Standardabweichung der ISI weder von den Clustereigenschaften noch von der räumlichen Anordnung ab, sondern wird lediglich von globalen Feedbackprozessen im Ca(2+)-Signalweg reguliert. Diese Beziehung ist essentiell für die Funktion des Signalwegs, da sie trotz der Zufälligkeit der ISI eine Frequenzkodierung ermöglicht und den maximalen Informationsgehalt der Spikesequenzen bestimmt. Neben der theoretischen Analyse enthält die vorliegende Arbeit auch experimentelle Puff- und Spikemessungen an lebenden HEK-Zellen, die wichtige Ergebnisse verifizieren. Insgesamt wird durch die integrierte theoretische und experimentelle Untersuchung auf verschiedenen Stufen molekularer Organisation gezeigt, dass stochastische Ca(2+)-Signale verlässliche Informationsträger sind, und dass der Mechanismus durch globalen Feedback an die spezifischen Anforderungen eines Signalpfads angepasst werden kann. / Ca(2+) is a universal second messenger in eukaryotic cells transmitting information through sequences of concentration spikes. A prominent mechanism to generate these spikes involves Ca(2+) release from the endoplasmic reticulum Ca(2+) store via IP3-sensitive channels. Puffs are elemental events of IP3-induced Ca(2+) release through single clusters of channels. Intracellular Ca(2+) dynamics are a stochastic system, but a complete stochastic theory has not been developed yet. As a new concept, this thesis formulates the theory in terms of interpuff interval and puff duration distributions, since unlike the properties of individual channels, they can be measured in vivo. This leads to a non-Markovian description of system dynamics, for which analytical solutions and efficient stochastic simulation techniques are derived. The theory reproduces the typical spectrum of Ca(2+) signals. Signal form and average interspike interval (ISI) depend sensitively on detailed properties and spatial arrangement of clusters. In difference to that, the relation between the average and the standard deviation of ISIs does not depend on cluster properties and cluster arrangement, and it is robust with respect to cell variability. It can only be regulated by global feedback processes in the Ca(2+) signalling pathway. That relation is essential for pathway function, since it ensures frequency encoding despite the randomness of ISIs and determines the maximal spike train information content. Apart from the theoretical investigation, this thesis verifies key results by live cell imaging of Ca(2+) spikes and puffs in HEK cells. Hence, this work comprises a systems level investigation of Ca(2+) signals, integrating data and theory from different levels of molecular organisation. It demonstrates that stochastic Ca(2+) signals can transmit information reliably, and that the mechanism can be adapted to the specific needs of a pathway by global feedback.

Interleukin 2 (IL-2) ist ein Zytokin, welches in menschlichen Gedächtnis-T-Helfer-Zellen (Teff Zellen) exprimiert und sekretiert wird und damit die Immunantwort formt. Im Gegensatz dazu wird IL-2 normalerweise nicht in regulatorischen T-Zellen (Treg Zellen) exprimiert, sondern von diesen nur aufgenommen. Durch die Aktivierung des T-Zellrezeptors werden Signalkaskaden induziert, welche zur Aktivierung der Transkriptionsfaktoren AP-1, NFAT, und NF-kB führen. Diese sind entscheidend für die Genexpression von IL-2. Im Rahmen meiner Dissertation habe ich die Regulation der IL-2 Genexpression untersucht. Dabei vergleiche ich die transkriptionelle Regulation in Teff Zellen mit der Regulation in Treg Zellen. Insbesondere konnte ich zeigen, dass die endogene Konzentration der Transkriptionsfaktoren sich auf die Anzahl der IL-2 Produzenten auswirkt, aber nicht auf die Konzentration von IL-2 innerhalb einer Zelle. Deshalb untersuche ich wie sich die Konzentration der Transkriptionsfaktoren auf die Häufigkeit von IL-2 Produzenten auswirkt. Ich nutze die vorhandenen endogenen Konzentrationen und kann damit vorhersagen, dass die Zahl der IL-2 Produzenten entscheidend von der c-fos Konzentration in Teff Zellen abhängt. Mit Hilfe des entwickelten Modells kann ich voraussagen, wie der spezifische Inhibitor U0126 die Häufigkeit von IL-2 Produzenten verringert. Diese Vorhersage wurde durch Experimente belegt. Meine Modelle zeigen weiterhin, dass c-fos und NFATc2 die Häufigkeit der IL-2 Produzenten in Teff Zellen kooperativ regulieren. In Treg-Zellen zeigt meine Analyse, dass alle Transkriptionsfaktoren eine ähnliche sigmoidale Wirkung auf die Häufigkeit der IL-2-Produzenten ausüben. Im Gegensatz zu den Teff Zellen haben alle Transkriptionsfaktor eine ähnliche maximale Wirkung auf Genexpression von IL-2. Mittels eines Inhibitionsmodelles konnte ich zeigen, dass der Treg zellspezifische Transkriptionsfaktor FoxP3 allen aktivierenden Transkriptionsfaktoren entgegenwirkt. / Interleukin 2 (IL-2) is a cytokine expressed in human memory T helper cells (Teff cells) and the secretion of IL-2 shapes the immune response. In contrast, human regulatory T-cells (Treg cells) commonly do not express IL-2. The gene expression of IL-2 is induced by the activation of the T-cell receptor signaling network activating the transcription factors AP-1, NFAT, and NF-kB. These transcription factors are crucial for initiating IL-2 gene expression. Within my thesis I compare the regulation of IL-2 gene expression in Teff cells and Treg cells using experiments and modeling. I demonstrate that the transcription factor concentrations correlate with number of IL-2 producers but do not affect IL-2 concentration per cell. Thus, I investigate how the transcription factor concentration of c-fos, NFATc2, p65, and p-c-jun affects the frequency of IL-2 producing cells as a proxy for the probability of a cell to produce IL-2. Using the endogenous heterogeneity of transcription factor concentrations, I predict that the number of IL-2 producers is critically dependent on the amount of c-fos in Teff cells. I use my model to predict how perturbations of c-fos by the specific inhibitor U0126 decrease the frequency of IL-2 producers in Teff cells. This prediction was than validated by experiments. My models furthermore indicate the cooperative behavior of c-fos and NFATc2 on the level of frequency of IL-2 producers in Teff cells. In Treg cells, I show that all transcription factors exert a similar sigmoidal effect on the frequency of IL-2 producers. In contrast to the effects seen in Teff cells, all transcription factor have a similar maximal effect on the IL-2 gene expression. With an inhibitory model I explore the relation between the Treg cell-specific transcription factor FoxP3 the transcription factors c-fos, NFATc2, p65, and p-c-jun on the frequency of IL-2 producers. This model indicates that FoxP3 counteracts the activating function of NFATc2, AP-1, and also NF-kB.

Dans cette thèse ont été développés des modèles mathématiques pour les procédés de distillation membranaire à contact direct (DCMD) et avec balayage gazeux (SGMD) ainsi qu’un modèle sur l’hydrodynamique des bioréacteurs membranaires anaérobiques (AnMBRs) équipés d’un système de vibration membranaire induite (MMV). Les modèles pour la DCMD et la SGMD permettent de simuler le comportement des modules plats ou à fibres creuses sous différentes conditions opératoires, sans avoir recours aux données expérimentales ou à des équations empiriques pour les transferts de masse et de chaleur. Les modèles ont été validés avec des résultats expérimentaux et de la littérature et ont permis de déterminer l'influence de différents paramètres opérationnels et de la géométrie des modules sur les performances des procédés. Le modèle développé pour les AnMBRs équipés du système MMV permet d’étudier l’effet de la vibration membranaire sur l’hydrodynamique du réservoir. L’analyse paramétrique a permis d’étudier l’effet de la fréquence et de l’amplitude des vibrations sur la vitesse du fluide et la fraction volumique des solides dans le réservoir. Dans ce travail il a été démontré que les modèles proposés pourront être potentiellement appliqués à des études expérimentales préliminaires, l’optimisation des conditions opératoires, la conception des modules membranaires ainsi que pour l’estimation des coûts des procédés. / In this work have been developed general predictive models for direct contact membrane distillation (DCMD) and sweeping gas membrane distillation (SGMD) as well as a hydrodynamic model for anaerobic membrane bioreactors (AnMBRs) equipped with the induced membrane vibration (MMV) system. The DCMD and SGMD models allow simulating hollow fibre and flat sheet configurations under wide range of process conditions without empirical mass and heat transfer coefficients or laboratory experiments. The models have been validated with experimental and literature data. Indeed, the influence of operating conditions and membrane geometric characteristics on the process performance has been investigated. The model for AnMBRs with MMV studies the effect of the membrane vibration on the hydrodynamics of the AnMBR tank. The parametric study allows knowing, the effects of the vibration frequency and amplitude on the fluid velocity and volume fraction of solids. The conducted studies prove that all the proposed models would be potentially applied for the pre-experimental study, optimization of process conditions, design of membrane modules as well as for the further cost estimation of the processes.

A sub-bacia hidrográfica do rio Corumbataí é de grande importância sócioeconômica no estado de São Paulo, cujo rio, de mesmo nome, tornou-se alvo de preocupação ainda maior nos últimos anos, quando passou a atender 100% do abastecimento do município de Piracicaba. Sendo explorada principalmente pela cultura da cana-de-açúcar e composta de solos com características físico-químicas distintas e relevo variando de plano a montanhoso, surge grande preocupação em torno do comportamento ambiental dos agrotóxicos empregados nesta bacia, o qual é desconhecido até o momento. O presente estudo teve por objetivo avaliar a biogeodinâmica dos agrotóxicos empregados em cana-de-açúcar nesta bacia hidrográfica, vindo a servir de subsídio aos processos de avaliação da qualidade da água desta bacia e definição de metas para o Plano de Bacias, elaborado pelo Comitê das Bacias dos Rios Piracicaba, Capivari e Jundiaí. Este trabalho consistiu de caracterização temporal do uso de agrotóxicos em cana-de-açúcar, o qual serviu de suporte na definição de moléculas e períodos de amostragem para o monitoramento de resíduos em água e sedimento na calha principal do rio Corumbataí e principais afluentes. A identificação de áreas críticas na sub-bacia para o aporte de agrotóxicos foi realizada por meio do modelo matemático SWAT. O estudo apontou o uso principalmente de herbicidas, sendo os únicos produtos de uso declarado no período de avaliação, com consumo sazonal de algumas moléculas e uso indistinto de outras ao longo do ano, o que permitiu um planejamento estratégico do monitoramento de resíduos. Os herbicidas glifosato, atrazina, ametrina, 2,4-D, metribuzim, diurom e acetocloro representaram aproximadamente 85% do volume total de produtos consumidos entre 2000 e 2003. Imazapir foi identificado como o herbicida de maior freqüência de uso, sendo também vislumbrado o emprego de moléculas de alta toxicidade e mobilidade, como sulfentrazona, trifloxissulfurom-sódico, paraquate, tebutiurom e imazapique. No monitoramento de resíduos, níveis quantificáveis de ametrina, atrazina, simazina, hexazinona, glifosato e clomazona foram detectados em amostras de água, com níveis desprezíveis de ametrina e glifosato em sedimento. A área de recarga do aqüífero Guarani, no norte da bacia, apresentou os níveis mais elevados de triazinas e clomazona. As triazinas representam o grupo de moléculas detectadas em níveis mais altos, com a atrazina superando os padrões de potabilidade e de qualidade de água para a vida aquática em alguns pontos. Estas moléculas foram também apontadas pela simulação, como as de maior tendência de ocorrer nos corpos hídricos superficiais e subterrâneos, quando aplicadas em período chuvoso, sendo superadas por glifosato em corpos hídricos superficiais, quando a aplicação ocorreu em período de seca. A simulação de um cenário de expansão da cultura de cana-de-açúcar resultou em aumento da participação das áreas com Areia Quartzosa para o aporte de herbicidas aos corpos hídricos, que juntamente com o Podzólico Vermelho-Amarelo, Podzólico Vermelho-Escuro e solos Litólicos, apresentaram maior vulnerabilidade na bacia. As regiões norte da bacia e as sub-bacias do Ribeirão Claro e rio Passa Cinco evidenciaram as maiores exportações de herbicidas aos corpos hídricos e níveis de resíduos em segmentos de rio após o período de chuva intensa. / The Corumbataí river watershed is of great socioeconomic importance in the state of São Paulo, which river, of the same name, became target of higher concern in the last years, when it started to assist 100% the provisioning of the municipal district of Piracicaba. Being explored mainly by the culture of sugarcane and composed of soils with different physicochemical characteristics and relief varying from plan to mountainous, great concern appears around the environmental behavior of pesticides employed in this basin, whose dynamics is ignored until then. The present study had for objective to evaluate the biogeodynamic of pesticides employed in sugarcane in this watershed, coming to serve from subsidy to the water quality evaluation processes of this basin and definition of goals for the Plan of Basins elaborated by the Watersheds Committee of Piracicaba, Capivari, and Jundiaí Rivers. This work consisted of temporal characterization of the use of pesticides on sugarcane, which served as support in the definition of molecules and sampling periods for the residue monitoring in water and sediment in the main channel of the Corumbataí river and main affluents. The identification of critical areas in the sub-basin for the contribution of pesticides was accomplished through the mathematical model SWAT. The study pointed the use mainly of herbicides, being the only one, whose use was declared in the evaluation period, with seasonal consumption of some molecules and use of others along the whole year, what allowed a residue monitoring strategic planning. The herbicides glyphosate, atrazine, ametryne, 2,4-D, metribuzin, diuron and acetochlor represented around 85% of the total volume of products consumed between 2000 and 2003. Imazapyr was identified as the herbicide of larger use frequency, being also observed the use of high toxicity and mobility molecules, as sulfentrazone, trifloxysulfuron-sodium, paraquat, tebuthiuron and imazapic. In the residue monitoring, quantifiable levels of ametryne, atrazine, simazine, hexazinone, glyphosate and clomazone were detected in water samples, with negligible levels of ametryne and glyphosate in sediment. The recharge area of the Guarani aquifer, in the north of the basin, presented the highest levels of triazines and clomazone. The triazines represent the group of molecules detected in higher levels, with the atrazine overcoming the water potability and quality standards for the aquatic life in some points. These molecules were pointed also for the simulation, as the one of larger tendency of happening in the surface waters and groundwaters, when applied in raining periods, being overcome by glyphosate in surface water bodies, when the application happened in dry period. The simulation of a sugarcane culture expansion scenery resulted in increase of the participation of the areas with Typic Quartzipsamment (Areia Quartzosa) for the herbicides contribution to the water bodies, which added with Typic Hapludult (Podzólico Vermelho-Amarelo), Rhodic Kandiudox (Podzólico Vermelho-Escuro) and Typic Udorthent (Litólico) soils, presented larger vulnerability in the basin. The north region of the Corumbataí river watershed and the sub-basins of Ribeirão Claro and Passa Cinco river showed the largest herbicide loadings to water bodies and levels of residues in river segments after the period of intense rain.

Esta tese tem como objetivo central investigar como a flexibilidade cognitiva se opera no processo de elaboração de modelos matemáticos de relações jurídicas em domínios complexos ou mal estruturados com enfoque transdisciplinar e que conhecimentos matemáticos podem ser mobilizados. Para tanto, uma pesquisa qualitativa foi realizada com bacharelandos do 1º semestre do Curso de Engenharia Ambiental de uma Instituição Particular de Ensino Superior, localizada no município de São Paulo (SP), durante um Curso de Formação Acadêmica e Profissional. A fundamentação teórica está embasada na Teoria da Flexibilidade Cognitiva de Spiro e colaboradores (1988, 1992, 2003) e nas ideias de Robert (1987) sobre níveis de funcionamento de conhecimentos matemáticos. Em relação à Modelagem Matemática, primordialmente nos embasamos nas concepções de D´Ambrosio (1986, 1996, 2009, 2013) sustentadas pelas ideias de Barbosa (2001, 2002, 2003, 2004) e Bassanezi (1994, 2002), entre outros. Para análise da flexibilidade cognitiva foram elaborados indicadores com base nos trabalhos de Sternberg (1985, 1988, 1993, 2000, 2005) sobre a Teoria Triárquica da Inteligência e de Ennis (1991, 1993, 1996, 2011) sobre pensamento crítico. Os resultados demonstram que o grupo de alunos pesquisado apresenta dificuldades em mobilizar os conhecimentos intramatemáticos na modelagem matemática de relações jurídicas, provavelmente decorrente de falhas na assimilação de conteúdos matemáticos ao longo de sua formação escolar. Identificamos ainda dificuldades em relacionar a linguagem materna com a linguagem algébrica na elaboração dos modelos matemáticos, bem como na validação dos modelos matemáticos. No entanto, apresentaram indícios favoráveis ao pensamento criativo, prático e crítico, o que favorece consideravelmente a flexibilidade cognitiva e o desenvolvimento de habilidades para se lidar com situações novas em domínios complexos ou mal estruturados. Assim, consideramos o resultado dessa pesquisa satisfatório com relação ao nível introdutório, pois o grupo de alunos pesquisado apresentou indícios de flexibilidade cognitiva durante o processo de modelagem, sendo necessário favorecer a promoção de outras atividades com enfoque transdisciplinar que possibilitem o avanço no desenvolvimento da flexibilidade cognitiva, sobretudo em relação ao pensamento analítico que se refere à abstração. / This thesis main objective is to investigate how cognitive flexibility operates in the elaboration process of legal relationships mathematical models in complex or ill-structured domains with a transdisciplinary view and which kind of mathematical knowledge can be mobilized. Therefore, during a course of Academic and Vocational training, a study was conducted with 1st semester students of Environmental Engineering of a private higher education institution, located in the São Paulo City SP). The theoretical foundation is based in Spiro and Colleagues Cognitive Flexibility Theory (1988, 1992, 2003) and in the ideas of Robert (1987 ) on the working levels of mathematical knowledge. Regarding Mathematical Modelling we have initially based ourselves in conceptions of D\' Ambrosio (1986, 1996, 2009, 2013) supported by the ideas of Barbosa (2001, 2002, 2003, 2004) and Bassanezi (1994, 2002 ), among others. Indicators have been developed, to analyze Cognitive Flexibility, based on Sternberg works (1985, 1988, 1993, 2000, 2005) of the Triarchic Theory of Intelligence and of Ennis (1991, 1993, 1996, 2011) on critical thinking. The results have demonstrated that the researched group of students presented difficulties on mobilizing the intra-mathematical knowledge in the mathematical modeling of legal relationships , probably due to fails in the assimilation of mathematical content during their education. We could also identify students difficulties in relating their mother language with the algebraic language in the elaboration of mathematical models as well as in their validation. However, the students have presented favorable signs to creative, practical and critical thought which considerably favours cognitive flexibility and the development of skills to deal with new situations in complex or ill-structured domains. Thus, we consider the results of this research satisfactory regarding the introductory level, as the researched group of students have shown signs of cognitive flexibility during the modeling process. So we have found that promotion of other activities with a transdisciplinary approach should be favoured to enable to students an advancement to develop cognitive flexibility, particularly with relation to analytical thinking which refers to the abstraction.

O problema de empacotamento de cilindros em níveis é comumente encontrado nas indústrias de cerâmica. Solucionar este problema significa encontrar o posicionamento ideal dos itens cerâmicos cilíndricos dentro do forno de modo que o menor número de fornos seja utilizado e os itens não se sobreponham e obedeçam aos limites do recipiente. Também é considerado o uso de prateleiras para que haja uma melhor ocupação do espaço do forno. Propomos uma formulação matemática não-linear inteira mista e métodos de resolução heurísticos e exato para o problema. Os métodos heurísticos consistem em escolher uma estratégia de ordenação, posicionar os itens em cada nível por meio da heurística Bottom-Left e posicionar os níveis no recipiente utilizando as estratégias Best-Fit, First-Fit ou Worst-Fit. Ao total, propomos seis variações heurísticas para resolução do problema. O método exato consiste em estimar o número de níveis e recipientes necessários e resolver o problema por meio de um solver de otimização global. Os experimentos computacionais foram realizados para um conjunto de instâncias que criamos. Os resultados mostraram que o método exato é capaz de encontrar a solução ótima em um curto período de tempo para instâncias de pequeno porte e que as heurísticas são capazes de resolver o problema em um tempo computacional baixo, para instâncias de pequeno, médio e grande porte, sendo que algumas heurísticas apresentam melhor desempenho que outras. / The cylinder packing problem in levels is commonly found in ceramic industries. Solving this problem consists in finding the ideal position of items inside furnaces so that the minimum number of furnaces is used and the items do not overlap and obeying furnaces size. In this case, it is possible to add levels to the furnace. We proposed a non-linear integer mixed mathematical model for the problem and heuristic and exact resolution methods. Heuristic methods consist of choosing a sorting strategy, packing the items at each level by a Bottom-Left heuristic, and positioning the levels in the furnace using Best-Fit, First- Fit or Worst-Fit strategy. In total, it is proposed six heuristic variations to solve the problem. The exact method consists in solving the problem by a global optimization solver. The computational experiments were run over a set of new proposed instances. The results have shown that the exact method is able to find an optimal solution in a short period of time for small instances and that the proposed heuristics are capable of solving the problem in a low computational time for small, medium and large instances. Furthermore, some of them have performed better than others.

O gênero Hypericum (Guttiferae = Clusiaceae) compreende 494 espécies acomodadas em 36 seções taxonômicas. Os representantes americanos pertencem, sobretudo, às seções Brathys e Trigynobrathys, as duas maiores com 87 e 52 espécies, respectivamente. Popularmente, estas plantas são utilizadas como antissépticos, diuréticos, digestivos e agentes de cicatrização. Quimicamente, apresentam tendência em acumular floroglucinóis diméricos, além de benzofenonas, benzopiranos, flavonoides e ácidos fenólicos, metabólitos cuja atividade antidepressiva, antinociceptiva, antimicrobiana, antiproliferativa e antioxidante são descritas. Considerando o potencial terapêutico, este trabalho objetivou a determinação dos principais compostos fenólicos presente nas flores de espécies Hypericum nativas do Sul do Brasil (H. campestre, H. caprifoliatum, H. carinatum, H. connatum, H. linoides, H. myrianthum, H. polyanthemum e H. salvadorense) e dos Páramos peruanos (H. andinum e H. laricifolium); a extração e análise dos compostos fenólicos de H. carinatum obtidos com CO2 supercrítico e a investigação da atividade antifúngica e antiquimiotática dos extratos lipofílicos de H. caprifoliatum, H. carinatum, H. linoides, H. myrianthum e H. polyanthemum. Para os experimentos, foram coletadas (2008 - 2010) as partes aéreas das plantas em floração. Todas as coletas foram autorizadas pelos órgãos de proteção ambiental. Os métodos extrativos incluem maceração estática, ultrassom e CO2 supercrítico (temperatura = 40, 50 ou 60ºC; pressão = 90, 120, 150 ou 200 bar). As análises por CLAE foram realizadas em coluna de fase reversa (C18), sistemas isocráticos compostos por acetonitrila, água e ácido trifluroacético e detecção ultravioleta (220, 270 ou 254 nm); Os picos foram identificados pela comparação dos tempos de retenção/co-injeção com padrões e quantificados pela curva de calibração dos compostos. Os ensaios antifúngico e antiquimiotático foram realizados pelo método de microdiluição em caldo e inibição da migração de neutrófilos, respectivamente. O floroglucinol dimérico uliginosina B (0,008 – 0,188%) e o flavonoide hiperosídeo (0,057 – 5,987%) foram os principais metabólitos detectados nas flores das espécies investigadas. Hypericum caprifoliatum e H. andinum apresentaram o maior rendimento destes compostos, respectivamente. Sete espécies apresentaram japonicina A em concentrações de 0,003 a 0,087% (H. myrianthum). O rendimento de hiperbrasilol B variou de 0,006% em H. laricifolium a 0,011% em H. caprifoliatum. Os benzopiranos (HP1 = 0,200%, HP2 = 0,225% e HP3 = 0,327%) e as benzofenonas (carifenona A = 0,309% e carifenona B = 0,062%) ocorreram exclusivamente em H. polyanthemum e H. carinatum. As máximas quantidades de ácido clorogênico, isoquercitrina, quercitrina e guaijaverina foram observadas, respectivamente, em H. campestre (1,458%), H. andinum (1,161%), H. carinatum (0,231%) e H. laricifolium (0,404%). Tais resultados fornecem suporte adicional para o significado quimiotaxonômico dos derivados diméricos de floroglucinol. Temperatura (40°C = 3,04%, 50°C = 2,21% e 60°C = 1,05%) e pressão (90 bar = 0,95%, 150 bar = 0,97% e 200 bar = 1,89%) afetaram de modo distinto o rendimento do extrato supercrítico de H. carinatum. Apesar do menor rendimento em comparação ao extrato n-hexano (6,09%), a extração com CO2 supercrítico provou ser mais seletiva que a maceração. Nas condições ideais (40°C, 90 bar e 180 minutos), a máxima recuperação de uliginosina B, carifenona A e carifenona B foi, respectivamente, 162,83, 376,33 e 48,79%. O modelo matemático empregado para simular o processo de extração foi apropriadamente correlacionado aos dados experimentais. Considerando as atividades biológicas, todas as espécies investigadas apresentaram um amplo espectro de ação antifúngica, assim como reduziram a migração dos neutrófilos. Os extratos de H. carinatum, H. linoides e H. myrianthum apresentaram os mais baixos valores de concentração inibitória mínima contra Cryptococcus neoformans (CIM £ 15,6 μg/mL), Rhodotorula mucilaginosa (CIM £ 62,5 μg/mL), Candida glabrata e C. tropicalis (CIM = 1,9-250 μg/mL). Para estas plantas, o efeito antiquimiotático variou entre 60 - 100% nas concentrações de 0,31 a 10 μg/mL. Os extratos mais ativos apresentaram elevada concentração de uliginosina B, japonicina A e hiperbrasilol B. Assim, as espécies de Hypericum nativas do sul do Brasil apresentam potencial como fonte de novos antifúngicos e anti-inflamatórios. / The genus Hypericum (Guttiferae = Clusiaceae) comprises 494 species placed in 36 taxonomic sections. The representatives of Central and South America belong primarily to sections Brathys and Trigynobrathys, the two largest sections with 87 and 52 species, respectively. In traditional medicine, these plants are used as antiseptic, diuretic, digestive and as healing agents. Such species have a strong tendency to accumulate dimeric phloroglucinol, besides benzophenones, benzopyrans, flavonoids and phenolic acids, metabolites whose antidepressant, antinociceptive, antimicrobial, antiproliferative and antioxidant activities are described. In view of the therapeutic potential, this work aimed to determine the main phenolic compounds present in flowers of Hypericum species native to southern Brazil (H. campestre, H. caprifoliatum, H. carinatum, H. connatum, H. linoides, H. myrianthum, H. polyanthemum and H. salvadorense) and to Peruvian Páramos (H. andinum and H. laricifolium); the supercritical CO2 extraction and analysis of the phenolic compounds of H. carinatum; the antifungal and antichemotactic activities of the lipophilic extracts from H. caprifoliatum, H. carinatum, H. linoides, H. myrianthum and H. polyanthemum. For the experiments, aerial parts in blossom were harvested (2008 - 2010). All collections were authorized by competent agencies of environmental protection. The extraction methods employed were static maceration, ultrasonic bath or supercritical CO2 (temperature = 40, 50 or 60ºC; pressure = 90, 120, 150 or 200 bar). HPLC analyses were carried out in reverse phase column (C18), isocratic system composed of acetonitrile, water and trifluoroacetic acid, and ultraviolet detection (220, 270 or 254 nm). Peaks were identified by comparison of retention times / co-injection with standards and quantified by calibration curve of the compounds. Antifungal and antichemotactic tests were performed using the broth microdilution assay and neutrophils migration inhibition method. The dimeric phloroglucinol uliginosin B (0.008 - 0.188%) and the flavonoid hyperoside (0.057 - 5.987%) were the main metabolite detected in flowers of the investigated species. Hypericum caprifoliatum and H. andinum displayed higher yields of these compounds, respectively. Japonicin A was found in seven species studied at concentrations that varied from 0.003 to 0.087% (H. myrianthum). The yield of hyperbrasilol B ranged from 0.006% in H. laricifolium to 0.011% in H. caprifoliatum. The benzopyrans (HP1 = 0.200%, HP2 = 0.225% and HP3 = 0.327%) and benzophenones (cariphenone A = 0.309% and cariphenone B = 0.062%) occurred exclusively in H. polyanthemum and H. carinatum. Maximum amounts of chlorogenic acid, isoquercitrin, quercitrin and guaijaverin were observed, respectively, in H. campestre (1.458%), H. andinum (1.161%), H. carinatum (0.231%) and H. laricifolium (0.404%). Such results provide a further support for the chemotaxonomic significance of the dimeric phloroglucinols. Temperature (40°C = 3.04%, 50°C = 2.21% and 60°C = 1.05%) and pressure (90 bar = 0.95%, 150 bar = 0.97% and 200 bar = 1.89%) critical did affect differently the yield of supercritical extract of H. carinatum. Despite lower yield in comparison to n-hexane extract (6.09%), supercritical CO2 extraction proved to be more selective than maceration. In optimal conditions (40°C, 90 bar and 180 minutes), the maximum amount of uliginosin B, cariphenone A and cariphenone B was, respectively, 162.83, 376.33 and 48.79%. Lastly, the mathematical model used in the process of supercritical extraction was properly correlated to the experimental data. Regarding the biological activities, all investigated species exhibited a broad spectrum of antifungal action as well as reduced neutrophils migration. Hypericum carinatum, H. linoides and H. myrianthum extracts presented the lowest value of minimum inhibitory concentration against Cryptococcus neoformans (MIC ≤ 15.6 μg/mL), Rhodotorula mucilaginosa (MIC ≤ 62.5 μg/mL), Candida glabrata and C. tropicalis (MIC range = 1.9 - 250 μg/mL). For these plants, the antichemotactic effect varied from 60-100% at concentrations of 0.31 to 10 μg/mL. The most active extracts were that presented high amounts of uliginosin B, japonicin A and hyperbrasilol B. Thus, the Hypericum species native to Southern Brazil show potential as source of new anti-infectives and anti-inflammatory drugs.

<p>Su&scaron;enje dunje kao voćne vrste u praksi nije uobičajeno, zbog povi&scaron;ene vrijednosti<br />tvrdoće i čvrstoće. Prethodna istraživanja su&scaron;enja dunje, pokazala su da se osmotskim<br />su&scaron;enjem u okviru kombinovane tehnologije su&scaron;enja dobijaju povoljnije mehaničke<br />osobine su&scaron;enih proizvoda. Na osnovu plana obavljeni su eksperimenti osmotskog i<br />konvektivnog su&scaron;enja dunje u obliku četvrtina. Eksperiment osmotskog su&scaron;enja je<br />obavljen kao trofaktorni, gdje su uticajni faktori: temperatura rastvora, koncentracija<br />rastvora i vrijeme trajanja su&scaron;enja. TakoĎe, eksperiment konvektivnog su&scaron;enja je obavljen<br />kao trofaktorni, a uticajni faktori su: primjenjeni predtretman, temperature vazduha za<br />su&scaron;enje i brzina strujanja vazduha ispred sloja.<br />Na osnovu rezultata mjerenja eksperimenta osmotskog su&scaron;enja, zaključeno je da sa<br />porastom temperature i koncentracije rastvora postiže se veća brzina su&scaron;enja, &scaron;to se i<br />očekivalo. Disperzionom analizom osmotskog su&scaron;enja je ispitan uticaj faktora na brzinu<br />su&scaron;enja i zapreminsko skupljanje četvrtina dunje. Sa statističkom vjerovatnoćom od 99%<br />je dokazano da postoji uticaj svih faktora na brzinu su&scaron;enja uzoraka. Dokazano je sa<br />statističkom vjerovatnoćom od 99% da vrijeme trajanja osmotskog su&scaron;enja ima uticaj na<br />zapreminsko skupljanje četvrtina dunje, dok uticajni faktori temperatura i koncentracija<br />rastvora imaju uticaj sa statističkom vjerovatnoćom od 95%.<br />Analizom rezultata mjerenja veličina tokom eksperimenta konvektivnog su&scaron;enja<br />evidentno je da se sa vi&scaron;om temperaturom vazduha postiže brže sniženje vlažnosti<br />četvrtina dunje. Povećanjem vremena trajanja osmotskog predtretmana, smanjuje se<br />brzina konvektivnog su&scaron;enja. UtvrĎeno je da kori&scaron;ćenje osmotskog predtretmana sa<br />vi&scaron;om temperaturom rastvora i većom koncentracijom rastvora dovodi do smanjenja<br />brzine konvektivnog su&scaron;enja. Na osnovu disperzione analize konvektivnog su&scaron;enja sa<br />statističkom vjerovatnoćom od 99% dokazano je da postoje uticaji predtretmana i<br />temperature vazduha na brzinu su&scaron;enja i zapreminsko skupljanje četvrtina dunje. Uticaj<br />faktora brzine vazduha ispred sloja materijala nije dokazan disperzionom analizom, ali je<br />na osnovu kinetički krivih evidentan uticaj ovog faktora na brzinu su&scaron;enja, pri vi&scaron;im<br />vlažnostima materijala i vi&scaron;oj temperaturi konvektivnog su&scaron;enja. Najvjerovatniji razlog<br />ovakvih rezultata disperzione analize su male vrijednosti brzine vazduha za su&scaron;enje,<br />odnosno njihova mala razlika vrijednosti (0,5 m/s).<br />Kinetika prenosa mase tokom kombinovane tehnologije su&scaron;enja dunje u formi<br />četvrtine je matematički opisana, modelovanjem kinetike osmotskog su&scaron;enja i kinetike<br />konvektivnog su&scaron;enja. U okviru kinetike osmotskog su&scaron;enja četvrtina dunje, obavljeno je<br />matematičko modelovanje promjene vlažnosti u odnosu na suvu bazu i modelovanja<br />zapreminskog skupljanja. Za kinetiku konvektivnog su&scaron;enja četvrtina dunje, obavljeno je<br />matematičko modelovanje promjene vlažnosti u odnosu na suvu bazu tokom vremena<br />konvektivnog su&scaron;enja. Za svaku veličinu koja se modeluje usvojeno po tri matematička<br />modela, a modeli su pro&scaron;ireni uticajnim faktorima u bezdimenzionom obliku. Izvedeni<br />modeli su imali dobro slaganje sa eksperimentalnim rezultatima, &scaron;to pokazuju visoke<br />vrijednosti koeficijente korelacije. Primjena svih modela je jednostavna, gdje je uz pomoć<br />standardnih računara moguće brzo izračunavanje svih modelovanih veličina.<br />Primjenom osmotskog predtretmana u kombinovanoj tehnologiji su&scaron;enja dunje,<br />dobijaju se neke pozitivne osobine su&scaron;enog proizvoda. Smanjenje zapremine je manje<br />izraženo, nego primjenom samo konvektivnog su&scaron;enja. Vlažnost u voćnom tkivu je<br />ravnomjernije rasporeĎena i manje je presu&scaron;ivanje spoljnjih slojeva voćnog tkiva.<br />Stvaraju se manji unutra&scaron;nji naponi izmeĎu slojeva tkiva, uslijed čega nastaju manje<br />deformacije oblika. U povr&scaron;inskom sloju voćnog tkiva postoje adsorpcione veze vlage,<br />rastvorka i suve materije, a ove veze utiču na povećanje vrijednosti vlažnosti pri kojima<br />se osu&scaron;eni proizvod bezbjedno skladi&scaron;ti.</p> / <p>Drying of the quince as a fruit species is not common in practice due to its increased hardness<br />and firmness. Previous researches on quince drying have indicated that osmotic drying, within<br />the combined drying technology, enables favourable mechanical properties of dried products.<br />Planned experiments of the osmotic and convective drying of quince quarters were conducted.<br />The osmotic drying experiment was based on three significant experimental factors: the<br />temperature of osmotic solution, the concentration of osmotic solution, and the duration of<br />osmotic drying. The convective drying experiment was also based on three experimental<br />factors entailing the applied pretreatment, the temperature of drying air and the velocity of<br />drying air in front of material layers.<br />The measurement results obtained during the osmotic drying experiment indicate that an<br />increase in the temperature and the concentration of osmotic solution accelerates the drying<br />process, as expected. A dispersion analysis of the osmotic drying indicated the effects of<br />experimental factors on the drying speed and the volume shrinkage of quince quarters. With a<br />statistical probability of 99%, it was proven that all factors influence the speed of drying.<br />Moreover, with a statistical probability of 99%, it was proven that the duration of osmotic<br />drying influences the volume shrinkage of quince quarters, whereas the significant factors such<br />as the temperature and the concentration of osmotic solution exert influence with a statistical<br />probability of 95%.<br />The analysis of measurement results obtained during the convective drying experiment shows<br />that an increase in the air temperature accelerates a decrease in the moisture content of quince<br />quarters. An increase in the duration of osmotic pretreatment decelerates the convective drying<br />process. It was determined that the application of the osmotic pretreatment with higher<br />solution temperature and concentration decelerates the convective drying. On the basis of a<br />dispersion analysis of the convective drying with a statistical probability of 99%, it was proven<br />that the pretreatment and the air temperature affect the speed of drying and the volume<br />shrinkage of quince quarters. The effects of the air velocity in front of the material layer was<br />not determined by means of the dispersion analysis, nevertheless kinetic curves indicate the<br />influence of this factor on the drying speed, especially in the instance of higher moisture<br />content of the material and higher temperature of the convective drying. The most probable<br />causes of such dispersion analysis results are low values of the drying air velocity, i.e. a slight<br />difference in the values (0.5 m/s).<br />The kinetics of mass transfer during the combined drying of quince quarters was<br />mathematically described by means of the modelling of the kinetics of osmotic drying and the<br />kinetics of convective drying. The kinetics of osmotic drying of quince quarters was expressed<br />via the mathematical modelling of moisture content change in relation to dry basis and the<br />modelling of volume shrinkage. The kinetics of convective drying of quince quarters was<br />expressed via the mathematical modelling of moisture content change in relation to dry basis<br />during the convective drying. Three mathematical models were established for every modelled<br />value, and the models were extended by significant non-dimensional experimental factors. The<br />developed models had a good fit with the experimental results, which was indicated by the<br />high values of the correlation coefficient. The application of all models is simple and standard<br />personal computers can be used for rapid calculations of modelled values.<br />The application of the osmotic pretreatment in the combined quince drying enables<br />favourable properties of dried products. Volume shrinkage is slighter in comparison with the<br />convective quince drying. The moisture content in the fruit tissue is more evenly distributed<br />and the dehydration of the outer layers of the fruit tissue is lower. The tension between the<br />layers of the tissue is reduced thus reducing the shape defects. Within the surface layers of fruit<br />tissues, the adsorption bonds of moisture, solute and dry matter are formed. These bonds<br />increase the moisture content value, which enables the safe storage of dry products.</p>