A técnica da aplicação da fertirrigação está ganhando aceitação, principalmente nos sistemas de irrigação por gotejamento, devido às vantagens que apresenta como a possibilidade de controlar a nutrição das plantas, como é o caso do potássio, que é um dos fertilizantes mais empregados. Porém, a descrição do transporte de água e solutos sob condições reais apresenta grande complexidade, além dos altos custos envolvidos nas pesquisas de campo. Portanto, o presente trabalho teve como objetivo desenvolver um modelo matemático para simular o deslocamento simultâneo de água e potássio no solo aplicado sob fonte pontual. O estudo foi executado em três fases: desenvolvimento do modelo, validação experimental e análise de sensibilidade. A modelagem esteve baseada na solução numérica das equações que regem o movimento de água e o transporte de solutos no solo, aplicados a partir de fonte pontiforme, permitindo assim determinar a distribuição de água e dos solutos no solo em função tanto do espaço quanto do tempo. Estas equações foram resolvidas considerando um sistema de volumes de controle, caracterizado pelas dimensões radial e vertical, asumindo que o bulbo úmido está composto por uma série de anéis concêntricos. A validação do modelo foi conduzida no Laboratório de Física de Solo e em uma estufa plástica do Departamento de Engenharia Rural da Escola Superior de Agricultura “Luiz de Queiroz”, da Universidade de São Paulo, em Piracicaba. A análise de sensibilidade foi feita com respeito às variações individuais da condutividade hidráulica do solo saturado, umidade inicial e saturada do solo, dispersividade, fator de retardamento e vazão do emissor. Foi obtido um bom ajuste entre os valores simulados pelo modelo e os observados, indicando que o movimento e distribuição de água e potássio aplicados via irrigação por gotejamento podem ser modelados matematicamente a partir da solução das equações de fluxo transiente mediante o uso do método dos volumes de controle. O resultado da análise de sensibilidade revelou que o modelo, com relação à distribuição de água, é bastante sensivel à umidade de saturação e inicial do solo. A respeito da distribuição de potássio, é bastante sensível a variações negativas da condutividade hidráulica do solo saturado, vazão do gotejador e fator de retardamento do solo, e pouco sensível às variações da dispersividade do solo. / The technique of fertigation application is winning acceptance, mainly in trickle irrigation, due to the advantages that it presents as the possibility of controlling the nutrition of the plants, as the case of the potassium, that is one of the most used fertilizers. However, the description of the transport of water and solute under real conditions presents great complexity, besides the high costs involved in the field researches. Therefore, the present work had as objective develop a mathematical model to simulate the simultaneous displacement of water and potassium applied in the soil under a punctual source. The study was executed in three phases: model development, experimental validation and sensibility analysis. The modeling was based on the numeric solution of the equations that govern the movement of water and the solute transport in the soil, applied from a punctual source, allowing to determine the distribution of water and of the solute in the soil in function of the space and time. These equations were resolved considering a system of control volumes, characterized by the radial and vertical dimensions, considering that the humid bulb is composed for a series of concentric rings. The validation of the model was driven at Soil Physics Laboratory and in a plastic greenhouse of the Department of Rural Engineering of the Escola Superior de Agricultura "Luiz of Queiroz", of the São Paulo University, in Piracicaba - Brazil. The sensibility analysis was made with regard to the individual variations of the saturated soil hydraulic conductivity, initial and saturated soil humidity, dispersivity, retardation factor and emitter flow. It was obtained a good adjustment among the model simulated values and the observed ones, indicating that the movement and distribution of water and potassium applied in trickle irrigation can be modeled mathematically by the solution of the transient flow equations by using the control volumes method. The result of the sensibility analysis revealed that the model is quite sensitive to the soil saturation and initial humidity, regarding the distribution of water. Regarding the potassium distribution, it is quite sensitive to negative variations of soil saturated hydraulic conductivity, emitter flow and retardation factor of the soil, and little sensitive to the variations of the soil dispersivity.

Orientador: Átila Madureira Bueno / Resumo: O som é uma onda mecânica e como tal transporta energia que age sobre partículas devido às forças de radiação acústica. O princípio para suspender corpos é aplicar uma força de tal forma a equilibrar seu peso. Na técnica de levitação acústica (AcLev) uma pequena esfera pode ser suspensa pela força de radiação acústica gerada por uma onda estacionária, sendo que o ponto de levitação está localizado na região em que o potencial acústico é mínimo, que é condição necessária para levitar uma esfera com raio muito menor que o comprimento de onda. Levitação acústica (AcLev) é uma ferramenta importante para manusear objetos sem contêineres. Nos anos recentes muitos dispositivos foram desenvolvidos com sucesso devido ao comportamento estável dos dispositivos AcLev. Como resultado, a maioria dos trabalhos sobre Aclev se concentram sobre simulações numéricas ou testes experimentais para estudar a geometria e arranjos dos emissores acústicos, ou a influência de vários tipos de perturbações, e a maioria desses modelos matemáticos considera somente o potencial acústico. Neste trabalho, a equação não linear de movimento para uma partícula levitada imersa em campo acústico de eixo único foi desenvolvida, considerando também forças dissipativas. O espaço parâmetro foi examinado buscando a existência de bifurcações, e faixas de projeto para os ganhos do dispositivo AcLev foram determinadas a partir da condição de existência de pontos de equilíbrio. Em adição, o comportamento dinâmico do dispos... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Sound is a mechanical wave and aims to carry energy that acts on particles due to acoustic radiation forces, while the principle to suspend bodies is to apply a force in such a way as to balance their weight. In the acoustic levitation technique (Aclev) a small sphere can be suspended by the acoustic radiation force generated by a stationary wave and the levitation point is located in the region where the acoustic potential is minimal, which is a necessary condition for levitating a sphere with radius much smaller than the wavelength. AcLev is an important tool for handling objects without the use of containers. In recent years many devices have been successfully developed due to the stable behavior of AcLev. As a result, most works on Aclev focuses on numerical simulations and experimental tests to study the geometry and arrangement of acoustic emitters, or the influence of various kinds of perturbations, and most mathematical models consider only acoustic potential. In this work, the nonlinear equation of motion for a levitated particle immersed in an acoustic field with single axis was developed considering also dissipative forces. The parameter space was searched for the existence of bifurcations and the design range for AcLev device gains were determined from the condition of equilibrium points. In addition, the dynamic behavior of the AcLev device regarding gains has been studied, also considering the microgravity situation. Numerical simulations corroborated the analyt... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

El interés por las estructuras mixtas de hormigón y madera está plenamente justificado por su aplicación técnica en rehabilitación de forjados antiguos de madera, en nuevos forjados o en cualquier otra tipología estructural al amparo, entre otros, de criterios ambientales y de sostenibilidad, al ser la madera un material de menor coste energético que los clásicos hormigón o acero. En éste tipo de estructuras la conexión entre materiales es la que hace posible el trabajo conjunto de todos ellos. En la presente tesis se ha realizado una revisión pormenorizada de las características mecánicas de los conectores utilizados para este tipo de estructuras, en términos de resistencia a esfuerzo rasante, rigidez y modo de rotura, encontrando que estas propiedades mecánicas son manifiestamente mejorables. A partir de una idea preconcebida, se realizan ensayos con el material necesario y se desarrolla el diseño de un nuevo conector que, colocado inclinado respecto del plano de contacto entre materiales, trabaja a flexotracción y supera los inconvenientes de los precedentes. Se analiza con detalle cuáles han de ser sus características geométricas y cuáles son las propiedades mecánicas de la conexión resultante. Se comparan estas propiedades con las de algunas de las conexiones precedentes encontrando que su resistencia por unidad de área es superior a la de cualquier conexión anterior. Además con dicha disposición se moviliza un rozamiento en el plano de contacto que es en parte responsable de esas altas propiedades mecánicas conjuntas Mediante otra serie de ensayos se evalúa experimentalmente la magnitud del coeficiente de rozamiento para distintos acabados superficiales y sucesivos ciclos de carga. Se obtiene que la resistencia a rasante aportada por el rozamiento potencial puede llegar a ser del mismo orden que la propia resistencia del elemento en la dirección del deslizamiento. Se han fabricado dos prototipos de forjado mixto a escala real unidos con las conexiones diseñadas y se ensayan a flexión simple analizando su comportamiento, registrando en ambos casos las flechas resultantes en centro de vano. A partir de la teoría clásica de estructuras mixtas, se ha desarrollado un modelo matemático para el comportamiento a flexión del forjado con conexiones cuyo comportamiento rasante-deslizamiento se encuentra en rango elástico lineal, elastoplástico o plástico. Se ha aplicado a la conexión diseñada y, a pesar de las hipótesis realizadas para su desarrollo, el modelo predice con suficiente aproximación las flechas observadas y es, por tanto, una buena herramienta de diseño de los forjados de hormigón-madera.

[ES] El cáncer de mama es uno de los tumores más frecuentes en la población femenina, estableciéndose una prevalencia global en los países occidentales alrededor del 12,5%, es decir, aproximadamente una de cada ocho mujeres padecerá cáncer de mama a lo largo de su vida. En la lucha por la reducción del impacto de esta enfermedad en la sociedad y en las entidades sanitarias públicas, en los últimos años se han desarrollado diferentes propuestas, siendo la estratificación de la población general uno de dichos métodos. Estos sistemas de estratificación permiten clasificar a la población general en función del riesgo a padecer cáncer de mama de manera individual usando diferentes variables genéticas, fenotípicas o ambientales. En la presente tesis, partiendo de una cohorte caso - control retrospectivo, basado en población española femenina, se aplicarán diferentes modelos matemáticos utilizando variables genéticas, fenotípicas y combinando ambas. Estos modelos permitirán la estratificación de la población general femenina en función del riesgo individual a padecer cáncer de mama esporádico. En un primer estudio se evaluaron las variables genéticas como factor discriminante en la cohorte caso - control estudiado. Estas variables son variantes genéticas puntuales denominados SNPs (single nucleotide polymorphism). Estas variantes fueron seleccionadas mediante estudios GWAs (genome-wide association study) basados en cohortes casos-control, asociados a cáncer de mama esporádico y usando miles de mujeres de población general Caucásica. Estas alteraciones, estadísticamente significativas y asociadas a fenotipo, tienen escaso efecto funcional, poca penetrancia, son relativamente frecuentes en la población y con asociación individual a un riesgo bajo o moderado a padecer cáncer de mama. En la presente tesis, se utilizaron inicialmente 121 de estos SNPs descritos anteriormente y combinados mediante modelos "polygenic risk score" (PRS) para evaluar su poder discriminante en función del riesgo individual a padecer cáncer de mama esporádico en una cohorte caso-control representativa de la población española. En un segundo estudio se evaluaron las variables fenotípicas como factores discriminantes de la cohorte caso- control estudiado. Los factores de riesgo fenotípicos seleccionados se obtuvieron a partir de bibliografía científica mayoritariamente de población española y son; la densidad mamaria, el estatus de menopausia, la edad de la mujer, la edad de menarquia, edad el primer hijo nacido vivo y los posibles antecedentes familiares. En un tercer estudio se evaluó la significancia y el poder discriminante utilizando un modelo logístico que combina las variables genéticas agrupadas mediante un PRS, las variables fenotípicas, y la interacción de algunas de estas variables. Se evaluó la posible utilidad del modelo para la clasificación de la cohorte representativa de la población española en función del riesgo individual a padecer cáncer de mama esporádico. En la presente tesis se presenta un modelo matemático que combina factores genéticos y fenotípicos de riesgo a padecer cáncer de mama esporádico. En este estudio se demuestra la sinergia y la ausencia de colinealidad entre este tipo de variables, permitiendo obtener una capacidad discriminante entre las mujeresque desarrollaron cáncer de mama esporádico durante los siguientes cinco años después de la toma de los datos y mujeres sanas que no lo desarrollaron. Esta capacidad discriminante obtenida mediante estos modelos combinados de los factores de riesgo es mayor que la obtenida usando modelos basados solo en los factores de riesgo individuales. También permite, como prueba de concepto, valorar su posible utilidad en un sistema de cribado mediante la clasificación de la población general en diferentes categorías en función de su riesgo a padecer cáncer de mama esporádico / [CA] El càncer de mama és un dels tumors més freqüents en la població femenina, establintse una prevalença global als països occidentals al voltant del 12,5%, és a dir, aproximadament una de cada huit dones patirà càncer de mama al llarg de la seua vida. En la lluita per la reducció de l'impacte d'aquesta malaltia en la societat i en les entitats sanitàries públiques, en els últims anys s'han desenvolupat diferents propostes, sent l'estratificació de la població general un d'aquests mètodes. Aquests sistemes d'estratificació permeten classificar a la població general en funció del risc a patir càncer de mama de manera individual usant diferents variables genètiques, fenotípiques o ambientals. En la present tesi, partint d'una cohort case - control retrospectiu, basat en població espanyola femenina, s'aplicaran diferents models matemàtics utilitzant variables genètiques, fenotípiques i combinant ambdues. Aquests models permetran l'estratificació de la població general femenina en funció del risc individual a patir càncer de mama esporàdic. En un primer estudi es van avaluar les variables genètiques com a factor discriminant en la cohort case - control estudiat. Aquestes variables són variants genètiques puntuals denominats SNPs (single nucleotide polymorphism) . Aquestes variants van ser seleccionades mitjançant estudis GWAs (genome-wide association study) basats en cohorts casos-control, associats a càncer de mama esporàdic i usant milers de dones de població general Caucàsica. Aquestes alteracions, estadísticament significatives i associades a fenotip, tenen escàs efecte funcional, poca penetrancia, són relativament freqüents en la població i amb associació individual a un risc baix o moderat a patir càncer de mama. En la present tesi, es van utilitzar inicialment 121 d'aquests SNPs descrits anteriorment i combinats mitjançant models polygenic risk score (PRS) per a avaluar el seu poder discriminant en funció del risc individual a patir càncer de mama esporàdic en una cohort cas-control representativa de la població espanyola En un segon estudi es van avaluar les variables fenotípiques com a factors discriminants de la cohort case- control estudiat. Els factors de risc fenotípics seleccionats es van obtindre a partir de bibliografia científica majoritàriament de població espanyola i són; la densitat mamària, l'estatus de menopausa, l'edat de la dona, l'edat de menarquia, edat el primer fill nascut viu i els possibles antecedents familiars. En un tercer estudi es va avaluar la significança i el poder discriminant utilitzant un model logístic que combina les variables genètiques agrupades mitjançant un PRS, les variables fenotípiques, i la interacció d'algunes d'aquestes variables. Es va avaluar la possible utilitat del model per a la classificació de la cohort representativa de la població espanyola en funció del risc individual a patir càncer de mama esporàdic. En la present tesi es presenta un model matemàtic que combina factors genètics i fenotípics de risc a patir càncer de mama esporàdic. En aquest estudi es demostra la sinergia i l'absència de colinealidad entre aquesta mena de variables, permetent obtindre una capacitat discriminant entre les dones que van desenvolupar càncer de mama esporàdic durant els següents cinc anys després de la presa de les dades i dones sanes que no ho van desenvolupar. Aquesta capacitat discriminant obtinguda mitjançant aquests models combinats dels factors de risc és major que l'obtinguda usant models basats només en els factors de risc individuals. També permet, com a prova de concepte, valorar la seua possible utilitat en un sistema de garbellat mitjançant la classificació de la població general en diferents categories en funció del seu risc a patir càncer de mama esporàdic. / [EN] Breast cancer is one of the most common tumours in the female population, with a global worldwide incidence around 12.5%, that is, this means there is a 1 in 8 chance will suffer breast cancer throughout the live. In the investigation to reduce the impact of this disease on society and public health entities, in last years, different proposals have been developed, where the stratification of the general population being one of these methods. These stratification systems allow the general population to be classified based on the risk of suffering from breast cancer individually using different genetic, phenotypic or environmental variables. Was started from a retrospective case-control cohort based on the Spanish female population, different mathematical models will be applied using genetic and phenotypic variables and combining both of them. These models will allow the stratification of the general female population based on the individual risk of suffering sporadic breast cancer. In a first study, genetic variables were evaluated as a discriminating factor. These variables are genetic punctual variants called SNPs (single nucleotide polymorphism). These variants were selected using GWA (genome-wide association study) studies based on case-control cohorts, associated with sporadic breast cancer and using thousands of women from the general Caucasian population. These alterations, statistically significant and associated with phenotype, present modest functional effect, low penetrance, modest risk to development breast cancer and are relatively frequent in the general population. In this study, 121 of these previously described SNPs were initially used and combined using "polygenic risk score" (PRS) models to evaluate their discriminating capacity based on the individual risk of suffering sporadic breast cancer in a representative case-control cohort of the Spanish population. In a second part of the study, the phenotypic variables are evaluated as discriminating factors of the case-control cohort studied. The selected phenotypic risk factors were obtained from scientific literature, mainly from the Spanish population, and are: breast density, menopause status, age of the woman, age of menarche, age of first live birth and family history. In a third study, the significance and discriminant capacity were evaluated using a logistic model that combines the genetic variables grouped through a PRS score, the phenotypic variables, and the interaction of some of these variables. The possible usefulness of the model was evaluated for the classification of the representative cohort of the Spanish population based on the individual risk of suffering sporadic breast cancer. In this thesis, a mathematical model is presented where combines genetic and phenotypic risk factors for sporadic breast cancer. This study demonstrates the synergy and absence of collinearity between this type of variables, allowing obtaining a discriminant capacity between women who developed sporadic breast cancer during the following five years after data collection and healthy women. This discriminant capacity obtained using these combined models are greater than that obtained using models based only on the individual risk factors. It also allows, as a proof of concept, to assess its possible usefulness in a screening system by classifying the general population into different categories based on their risk of suffering sporadic breast cancer. / Triviño Pardo, JC. (2024). Estudio combinado de marcadores fenotípicos y genotípicos para la evaluación del riesgo individualizado a desarrollar cáncer de mama [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/205177

Este trabalho objetivou determinar a disponibilidade do aqüífero Serra Grande e estabelecer as diretrizes para o seu gerenciamento sustentável no município de Picos, localizado no sudeste do Estado do Piauí. Principal sistema de água subterrânea da região, este aqüífero é o único com capacidade para atender as demandas futuras da população. Porém, a falta de regras básicas na exploração dos seus recursos poderá comprometer sua sustentabilidade. O desenvolvimento deste estudo teve início com a elaboração do modelo conceitual da área e a análise das condições de uso dos recursos hídricos. Nesta etapa, verificando-se que os conceitos hidrogeológicos vigentes consideravam apenas o limite físico do sistema para definir sua disponibilidade, foi estabelecido um novo princípio para determinação do volume de recursos que pode ser explorado de um aqüífero, denominado de princípio sustentável, tendo como base os fatores econômicos envolvidos na sua exploração. Para determinação da disponibilidade física e econômica do aqüífero Serra Grande, primeiramente, foi estimado o déficit hídrico acumulado desde o início da exploração do sistema, estabelecida sua relação com a posição do nível potenciométrico e calculado o custo atual de produção da água. Em seguida, foram traçados dois cenários futuros para a exploração dos recursos hídricos no município, representando os modelos de gestão da oferta e gestão da demanda, para o período de 15 e 50 anos. Posteriormente, foi construído um modelo matemático para representar o sistema de subsuperfície, no qual foi simulada a evolução futura do nível d’água. Com base nos valores obtidos, foi estimado o volume de água a ser produzido do armazenamento, a quantidade de recursos que deverão ser incorporados ao sistema e o custo futuro de produção. Os resultados mostraram que o aqüífero precisará incorporar um volume significativo de recursos, que talvez não esteja disponível na região estudada, e que a elevação real do custo da água poderá comprometer a capacidade de pagamento da população para dispor destes recursos. Verificada esta situação, foram definidas as medidas que precisam ser implementadas para o gerenciamento sustentável do aqüífero estudado, de modo a garantir o abastecimento futuro do município e da região. Com a elaboração deste trabalho, concluiu-se que o aqüífero Serra Grande não é “intensamente explorado" em Picos, porém é mal explorado atualmente, o que deverá provocar prejuízos na exploração futura dos seus recursos. / This work’s goals were to determinate the availability of the Serra Grande aquifer and to establish the governess for its sustainable management in the municipality of Picos, located on the southeast of Piauí State. This aquifer, the region’s most important groundwater system, has an unique capacity of fulfilling the population’s future demand. However, the absence of basic rules for the exploitation of its resources would compromise its sustainability. The study began with the development of the conceptual model of the area and the analyses of the water resources use. During this step, after verify that the hydrological actual concepts only observe the physical limit of the system to define its availability, it was established a new principle to determinate the volume of resources that can be exploited from an aquifer, named sustainable principle, based on the economical factors involved in its exploitation. In order to determine the physical and economical availability of the Serra Grande aquifer, first, it was estimated the water deficit accumulated since the begging exploitation of the system, established its relationship with the potenciometric level and was calculated the present cost of water production. Later on, two hypothetical scenarios concerning future exploration of water resources were drawn, representing the models of supply and demand management, for a period of 15 and 50 years. Furthermore, a mathematic model was built to represent the subsurface system, which was simulated the evolution of the water level. Based on the values found, it was estimated the amount of water that should be produced from storage, the quantity of resources that have to be incorporated to the system and the future production cost. Moreover, the results showed that the aquifer will need to incorporate a meaningful quantity of resources, that may be not available in the studied region, and that the real increase of the cost of the water would compromise the payment capacity of the population to dispose those resources. After verify this situation, it was defined the actions that must be taken for the sustainable management of the studied aquifer, to guarantee the future water supply of the municipality and the region. In conclusion, this work confirmed that the Serra Grande aquifer is not “overexploited" in Picos, instead, it is not being correctly exploited, which will negatively affect the future exploitation of its resources.

O gerenciamento de uma escola-fazenda é atividade complexa, exigindo profissionais qualificados e ferramentas de apoio para tomada de decisão. O desafio é selecionar atividades agropecuárias que otimizem os recursos disponíveis. Nesse contexto, o objetivo deste estudo é desenvolver um modelo matemático para uma escola-fazenda aplicando a técnica de Programação Linear para identificar a combinação ótima de atividades agrícolas, pecuárias e agroindustriais de modo a atender a um mínimo custo - a demanda de alimentos da população que reside no local e possibilitar a realização de práticas pedagógicas. O modelo tem aplicação na Escola de Canuanã da Fundação Bradesco, localizada em uma área de 2.549,07 hectares, no município de Formoso do Araguaia, Tocantins. Na comunidade residem 1.173 pessoas, sendo 909 alunos que estudam em regime de internato. Os alunos do Ensino Médio fazem o Curso Técnico em Agropecuária de forma concomitante e para isso a escola-fazenda precisa proporcionar um ambiente de aprendizagem com diversidade de culturas vegetais, criação de animais e produção agroindustrial. A estruturação do modelo foi realizada paralelamente a um programa de formação técnica pedagógica para gestores e professores com encontros presenciais e videoconferências. A equipe escolar auxiliou na coleta de dados, acompanhou a modelagem e interpretação de resultados para utilizar a ferramenta com os alunos e validou o modelo em encontro presencial na Escola de Canuanã. O modelo matemático proposto é composto por uma função objetivo e cinco conjuntos de restrições que se referem à produção animal, vegetal e agroindustrial, refeições e disponibilidade de recursos. Destaca-se que foram necessárias restrições pedagógicas para garantir um mínimo de animais, culturas e produtos agroindustriais como recursos para as aulas práticas. Os resultados indicaram uma solução ótima com redução do número de algumas espécies animais e alterações nas áreas de produção vegetal, destacando-se maior investimento na horticultura. Ao comparar o custo médio atual da escola-fazenda com aquele indicado pelo modelo de otimização, nota-se que poderia haver redução de 54,2%, resultado de uma realocação dos recursos produtivos, sem comprometer o abastecimento da comunidade e a realização de práticas pedagógicas. Transformar sistemas reais de produção agropecuária em um conjunto de equações envolve habilidades do domínio cognitivo e afetivo. A elaboração do modelo proporciona mobilização de conhecimentos, troca de informações, estabelecimento de relações entre as atividades, avaliação dos dados para gerar parâmetros e criação de equações matemáticas, estimulando postura reflexiva. Esses processos são inerentes do ensino e aprendizagem, o que valida o emprego desta ferramenta na área pedagógica. Destaca-se ainda, que a modelagem propicia a multidisciplinaridade e identifica áreas que demandam pesquisas. Conclui-se que o modelo proposto é uma ferramenta de apoio à decisão com potencial para contribuir na gestão organizacional, na formação de técnicos e docentes em modelagem matemática e na elaboração de métodos para as práticas pedagógicas contribuindo com o processo de ensino-aprendizagem. / Management of farm-school is a complex activity requiring skilled professionals and support tools for decision making. The challenge lies in selecting agricultural activities to optimize available resources. In this context, the objective of this study is to develop a mathematical model for a farm-school using Linear Programming to identify the optimal combination of agricultural, livestock and food processing activities to provide food for the local population and to allow practical lessons. The model has application at the Canuanã School of Bradesco Foundation in area of 2,549.07 in Formoso do Araguaia, Tocantins state. There are 1173 inhabitants, of which 909 are studying in a boarding. The high school students are studying Agricultural Technician and the farmschool must provide a learning environment with a diversity of crops, livestock and food processing production. The model formulation was performed alongside a technical training program for managers and teachers with meetings and videoconferences. The school staff assisted in data collection followed the modeling and interpretation of results for using the tool with students and validated the model in meeting in Canuanã. The mathematical model consists of an objective function and five sets of constraints that refer to animal production, agricultural and food processing, food supply and resource availability. It is noteworthy that restrictions were necessary to ensure a minimum of animals, crops and agro-industrial products to practical lessons with students. The results indicated an optimal solution by reducing the number of some animal species and some changes in the agricultural, emphasizing greater investment in horticulture. When comparing the current average cost of farm-school with that indicated by the optimization model, we note that there could be a reduction of 54.2%, as a result of productive resources reallocation without compromising the food supply to the community and the realization of pedagogical practices. Transforming real systems of agricultural production in a set of equations involves skills of cognitive and affective domain. The model provides mobilization of knowledge, exchange of information, establishing relationships between activities, evaluating data to generate parameters and creating mathematical equations, encouraging reflective posture. These processes are inherent in teaching and learning, which validates the use of this tool. Note also, that modeling provides a multidisciplinary and identifies areas that require research. It is concluded that the proposed model is a decision support tool with the potential to contribute in organizational management, training of technicians and teachers in mathematical modeling and developing methods for teaching practices contributing to the process of teaching and learning.

Com o objetivo de propor um modelo para estimar a produtividade potencial (pastagem manejada sob condições ótimas e de forma intensiva) de fitomassa seca total de Brachiaria brizantha, variedades cultivadas Marandu e Xaraés, em função de radiação solar e temperatura do ar, bem como: (i) obter uma curva de resposta que represente a produtividade potencial de fitomassa seca de parte aérea e do sistema radicular em relação ao desenvolvimento relativo; (ii) caracterizar a produtividade de fitomassa seca de hastes, folhas e material senescente de parte aérea; (iii) identificar o momento adequado para o corte da pastagem; e (iv) caracterizar a variação temporal do índice de área foliar; foi conduzido experimento de campo na área experimental do Departamento de Produção Vegetal da Universidade de São Paulo, em Piracicaba, no período de 22 de novembro de 2003 a 26 de janeiro de 2004. Em função dos resultados obtidos, pode-se concluir que: (i) o modelo proposto simula satisfatoriamente a produtividade potencial de fitomassa seca total de Brachiaria brizantha, variedades cultivadas Marandu e Xaraés, em função do período do ano (a partir da data de corte), das variáveis climáticas (médias diárias de radiação solar global e temperatura do ar) e da latitude local; (ii) é possível obter a curva de resposta, através do trabalho conjunto de modelagem e experimentação de campo, que represente a produtividade potencial de fitomassa seca de parte aérea e do sistema radicular em relação ao desenvolvimento relativo, a partir dos valores observados de fitomassa seca de parte aérea e do sistema radicular, do índice de área foliar, da temperatura média do ar e da radiação solar global; (iii) as equações empíricas caracterizam de forma satisfatória a variação temporal de a produtividade de fitomassa seca de hastes, folhas e material senescente de parte aérea; (iv) o momento ótimo de utilização da pastagem (corte) é próximo a 64% do desenvolvimento relativo; visto que após esse instante, a produtividade de fitomassa seca de parte aérea é fortemente influenciada por haste e material senescente, em detrimento da folha, a qual diminui a taxa de acúmulo após esse momento; e (v) a variação temporal do índice de área foliar pode ser caracterizada pelo modelo exponencial. / With the main goal to purpose a model to estimate the total plant biomass (dry matter) potential productivity (forage removed under cutting management intensive system and optimal conditions) of Brachiaria brizantha, cultivars Marandu and Xaraés, as a function of global solar radiation and air temperature, besides the following goals: (i) acquiring a response curve that might show the shoot and root dried biomass potential productivity regarding to the relative development; (ii) characterizing the dry-matter productivity of leaves, stems and senescing structures of shoots; (iii) identifying the optimal time to pasture cutting; and (iv) characterizing the leaf area index temporal variation; field experiments were carried in Crop Production Department experimental area of Universidade de São Paulo (Piracicaba, SP, Brazil) from November 22nd of 2003 to January 26th of 2004. According to results acquired, it is possible to conclude: (i) the purposed model greatly simulates the total plant biomass (dry matter) potential productivity of Brachiaria brizantha, cultivars Marandu and Xaraés, as a function of year season (from cutting date), climatic variables (daily mean values of global solar radiation and air temperature) and local latitude; (ii) from modeling and field experiments taken together; it is possible to obtain a response-curve reporting the biomass potential productivity of shoot and root compartments as a function of relative development from observed shoot and root dry-matter values, leaf area index (LAI), air temperature and global solar radiation; (iii) the empirical equations greatly denote the productivity temporal variation of leaves, stems and senescing structures dry matter; (iv) the optimal time to both forage utilization (cutting) is around 64% of relative development due to after this moment the shoot dry-matter productivity is strongly affected by increases in stems and senescing structures productivities, otherwise leaf productivity rates decrease as much as relative development raises; and (v) the leaf area index temporal variation of both genotypes might be characterized as a exponential-growth response.

Este trabalho tem base na demanda de pesquisas e desenvolvimento de tecnologias de redes de comunicação (fieldbus) que visam à integração de sistemas de automação e controle para aplicações em sistemas agrícolas. Sistemas agrícolas relacionados com as práticas da agricultura de precisão, com sistemas embarcados em máquinas e implementos agrícolas e com sistemas de controle de estufas e criadouros. É fundamentado também pelos esforços conjuntos no sentido de promover padronização e implementação da norma ISO11783, baseada no CAN, que dê suporte às práticas agrícolas relacionadas com a aquisição e transmissão de grande quantidade de dados. Um dos principais desafios associados ao projeto e utilização de redes de comunicação como o CAN, está relacionado à dificuldade de definição dos parâmetros de configuração para um bom desempenho da rede. O dimensionamento desses parâmetros exerce forte influência no desempenho da rede analisada. Sob o contexto destas necessidades relacionadas, este trabalho apresenta a pesquisa e o desenvolvimento de uma ferramenta de análise de desempenho de redes fieldbus baseada no protocolo CAN para integração de dispositivos em aplicações em sistemas agrícolas. As etapas desse desenvolvimento consistem na sistematização e validação de um modelo matemático do enlace de dados da rede, na proposta de uma metodologia de análise de parâmetros de configurações relacionados com a rede e na implementação computacional dessa metodologia. Espera-se que a metodologia implementada seja uma ferramenta que facilite tarefas de análise e obtenção de dados referentes às aplicações. O resultado deste trabalho busca auxiliar no dimensionamento de parâmetros de configuração e na otimização de redes CAN, além de fornecer dados que ajudam no desenvolvimento de soluções baseadas no protocolo CAN e na norma ISO11783. / This work has base in the demand of research and development of data communication networks (fieldbus) to support the integration of control and automation devices for applications in agricultural systems. Agricultural systems related with the precision agriculture practices, with the embedded systems in agricultural machinery and with the greenhouses control and livestock systems. It is also guided by the efforts on the implementation of ISO11783 standard. The ISO11783 (also called ISOBUS) standard communication link is a common tendency to integrated different devices on agricultural machinery through an embedded control network. The ISOBUS use the controller area network (CAN) as a data link protocol to perform the data communication. The correct definition of the data link configuration parameters represents one of the main challenges related to the design of CAN-based networks. The definition of these parameters has influence in the performance of the analyzed network. This work presents the research and the development of a performance analysis tool of CAN-based networks for applications in agricultural systems. This development consists of the systematization and validation of a CAN mathematical model. An analysis methodology is proposed to use the mathematical model. A simulation software was built and implements the methodology. It is expected that the implemented methodology facilitates the analysis tasks of the configuration parameters of the applications. The result obtained may assist in the performance evaluation and in the definition of an optimized configuration for the network based on CAN protocol and ISO11783 standard.

A utilização de microtubos vem crescendo especialmente em países pobres da Ásia e África, onde organizações internacionais lutam pelo desenvolvimento dos pequenos agricultores por meio da implantação de tecnologias de baixo custo. Dentro desse contexto e com o intuito de oferecer embasamento técnico-científico para o desenvolvimento de uma irrigação de baixo custo e alto nível tecnológico, este trabalho teve como objetivos: desenvolver um modelo matemático para dimensionamento de microtubos em que a perda de carga localizada, a perda de carga no microtubo e a energia de velocidade estivessem explícitos na equação; desenvolver um software para dimensionamento de microtubos, com base no modelo proposto; apresentar os custos e verificar a viabilidade técnica da utilização de microtubos em duas condições de campo: irrigação localizada por gravidade para hortas e irrigação pressurizada para pomares; e realizar simulações hidráulicas para verificar a influência da temperatura no desempenho hidráulico do sistema com microtubos. O modelo matemático que considerou constante o coeficiente K da equação de perda carga localizada pode ser utilizado para representar o fenômeno de perda de energia no microtubo, o mesmo representou melhor este fenômeno do que o modelo que não considera a perda de carga localizada, portanto a perda de carga localizada é um fator que deve ser considerado. O software para o dimensionamento de linhas laterais com microtubos proporcionou precisão e rapidez nos cálculos. Em condição de campo o sistema de irrigação com microtubos apresentou bom desempenho técnico. A proposta de utilização do sistema de irrigação localizada com microtubos por gravidade demonstrou possuir também vantagens econômicas, devido ao baixo custo de investimento, mão-de-obra e operação do sistema. A proposta de utilização do sistema de irrigação localizada com microtubos em pomares apresentou uma redução de 45,7% no custo com linhas laterais e emissores em comparação com tubos-gotejadores. Dentro das condições estudadas, a vazão média foi o parâmetro que sofreu a maior influência com a variação de temperatura. A cada 5ºC de aumento na temperatura da água, a vazão média aumentou em 5%, já a Uniformidade de Distribuição de água sofreu um efeito reduzido, visto que um aumento de 5ºC reduziu em apenas 1,2% o seu valor. / The use of microtubes has been increasing especially in poor countries of Asia and Africa, where international organizations struggle for the development of small farmers through the insertion of low cost technologies. Within this context and with the intention of offering technical and scientific background for the development of a low cost and high technological level irrigation, this work presented the following goals: to develop a mathematical model for microtubes design in which the localized head loss, the head loss in the microtube and the velocity head are clear in the math equation; to develop a software for microtubes design based on the proposed model; to present the costs and to verify the technical viability of the use of microtubes in two field conditions: gravity drip irrigation for vegetable gardens and pressured irrigation for orchards; and to perform hydraulic simulations to verify the temperature influence in the hydraulic performance of the systems with microtubes. The mathematical model, that considered constant the K coefficient of the localized head loss equation, can be used to represent the phenomenon of the power loss in the microtube; it represented this phenomenon better than the model that does not consider the localized head loss, therefore the localized head loss needs to be consider in the phenomenon. The software for the laterals design with microtubes provided precision and swiftness. In the field condition the irrigation system with microtubes showed good technical performance. The proposition for the use of the gravity drip irrigation system with microtubes also showed economical advantages due to the low investment cost, labor and system operation. The proposition for the use of drip irrigation with microtubes in orchards showed a cost reduction of 45.7% with laterals and emitters compared to in line emitters. In the analyzed conditions, temperature variation influenced the average discharge rate of the system. With 5ºC of increase in the water temperature, the average discharge increased in 5%, but temperature variation had little influence in water distribution uniformity, because an increase of 5ºC reduced only 1,2% in your value.

O limiar de anaerobiose (LA) é definido como a intensidade de exercício físico em que a produção de energia pelo metabolismo aeróbio é suplementada pelo metabolismo anaeróbio. Este índice constitui-se de um delimitador fisiológico de grande importância para o fornecimento de informações concernentes aos principais sistemas biológicos do organismo, os quais estão envolvidos na realização de um exercício físico. O LA é um importante parâmetro de determinação da capacidade aeróbia funcional de um indivíduo. Diversos métodos são usados para estimar o LA durante exercício. Existem métodos invasivos, como a medida repetida da concentração de lactato sanguíneo; e métodos não-invasivos, por meio de análise de variáveis biológicas como medidas contínuas dos gases respiratórios, através da análise de mudança do padrão de resposta das variáveis ventilatórias e metabólicas, e também pela análise da mudança do padrão de resposta da freqüência cardíaca (FC) frente a um exercício físico incremental. O objetivo deste estudo foi comparar e correlacionar o LA determinado por métodos não-invasivos de análise visual gráfica das variáveis ventilatórias e metabólicas, considerado como padrão-ouro neste estudo, e pelo modelo matemático de regressão linear bi-segmentado utilizando o algoritmo de Hinkley, aplicado a série de dados de FC (Hinkley – FC) e da produção de dióxido de carbono ( CO2) (Hinkley – CO2). Metodologia: Treze mulheres jovens (24 ± 2,63 anos) e dezesseis mulheres na pós-menopausa (57 ± 4,79 anos), saudáveis e sedentárias realizaram teste ergoespirométrico continuo do tipo rampa em cicloergômetro (Quinton Corival 400), com incrementos de 10 a 20 Watts/min até a exaustão física. As variáveis ventilatórias e metabólicas foram captadas respiração a respiração (CPX-D, Medical Graphics), e a FC batimento a batimento (ECAFIX, ACTIVE-E). Os dados foram analisados por testes não paramétricos de Friedman, Mann-Whitney e correlação de Spearman. Nível de significância de ? = 5%. Resultados: Os valores das variáveis potência (W), FC (bpm), consumo de oxigênio relativo ( O2) (mL/kg/min), O2 absoluto (mL/min), CO2 (mL/min) e ventilação pulmonar ( E) (L/min) no LA não apresentaram diferenças significativas entre as metodologias (p > 0,05) nos dois grupos de mulheres estudadas. A análise de correlação dos valores de potência em W, FC em bpm, O2 em mL/kg/min, O2 em mL/min, CO2 em mL/min e E em L/min, entre o método padrão-ouro com o Hinkley – CO2 foram respectivamente: rs=0,75; rs=0,57; rs=0,48; rs=0,66; rs=0,47 e rs=0,46 no grupo jovem, e rs=-0,013; rs=0,77; rs=0,88; rs=0,60; rs=0,76 e rs=0,80 no grupo pós-menopausa. Os valores de correlação do método padrão-ouro com Hinkley – FC para as variáveis potência em W, FC em bpm, O2 em mL/kg/min, O2 em mL/min, CO2 em mL/min e E em L/min, obtidas no LA foram respectivamente: rs=0,58; rs=0,42; rs=0,61; rs=0,57; rs=0,33 e rs=0,39 no grupo de jovens, e rs=0,14; rs=0,87; rs=0,76; rs=0,52; rs=0,33 e rs=0,65 no grupo pós-menopausa. O grupo pós-menopausa apresentou melhores valores de correlação em relação ao grupo de jovens, exceto para as variáveis potência e consumo de oxigênio absoluto (mL/min). Este fato pode estar relacionado a uma maior taxa de variação e magnitude das variáveis analisadas em indivíduos jovens em relação aos de meia-idade, sendo, desta forma, obtida melhor adequação do modelo matemático estudado em mulheres de meia idade. Conclusão: O algoritmo matemático de Hinkley proposto para detectar a mudança no padrão de resposta da CO2 e da FC foi eficiente nos indivíduos de meia-idade, portanto, a metodologia matemática utilizada no presente estudo constitui-se de uma ferramenta promissora para detectar o LA em mulheres saudáveis, por ser um método semi-automatizado, não invasivo e objetivo na determinação do LA. / The anaerobic threshold (AT) is defined as the intensity level of physical exercise at which energy production by aerobic metabolism is supplemented by anaerobic metabolism. This index provides a physiologic delimitation of great importance to supply the organism biological systems information involved in physical exercise performance. The AT constitutes a most important determining of an individuals functional aerobic capacity. Several methods are used for estimating the AT during exercise. There are invasive methods that require repeated blood lactate accumulation; and there exist non-invasive methods by biological variables analysis, like continuous respiratory gases determination by analysis of changes in pattern respiratory and metabolic responses, and heart rate (HR) responses too. The aim of the present study was to compare AT obtained by a graphic visual method of ventilatory and metabolic variables, considered by gold standard method in the present study, with the bi-segmental linear regression mathematic model of Hinkley’s algorithm applied in a HR (Hinkley – HR) and carbon dioxide output ( CO2) (Hinkley – CO2) data. Methodology: Thirteen young women, 24 ± 2,63 years old, and sixteen postmenopausal women, 57 ± 4,79 years old, leading healthy and sedentary life style were submitted to an incremental test in a cicloergometer electromagnetic braking (Quinton Corival 400), with 10 to 20 W/min increments up to physical exhaustion. The ventilatory variables were registered breath-to-breath (CPX-D, Medical Graphics) and HR was obtained beat-to-beat (ECAFIX, ACTIVE-E), over real time. The data were analyzed by Friedman’s test and Spearman’s correlation test, with a level of significance set at 5%. Results: The Power output (W), HR (bpm), oxygen uptake ( O2) (mL/kg/min), O2 (mL/min), CO2 (mL/min) and pulmonary ventilation ( E) (L/min) data in AT have showed no significant differences (p > 0,05) between methods to determine AT in both women groups. The correlation analysis of power output in W, HR in bpm, O2 in mL/kg/min, O2 in mL/min, CO2 in mL/min and E in L/min values, determined by gold standard method and by Hinkley – CO2 data were respectively: rs=0,75; rs=0,57; rs=0,48; rs=0,66; rs=0,47 and rs=0,46 in young group, and rs=-0,013; rs=0,77; rs=0,88; rs=0,60; rs=0,76 and rs=0,80 in postmenopausal group. The correlation analysis by gold standard method and Hinkley – FC in AT of power output in W, HR in bpm, O2 in mL/kg/min, O2 in mL/min, CO2 in mL/min and E in L/min data were respectively: rs=0,58; rs=0,42; rs=0,61; rs=0,57; rs=0,33 and rs=0,39 in young group, and rs=0,14; rs=0,87; rs=0,76; rs=0,52; rs=0,33 and rs=0,65 in postmenopausal group. The postmenopausal group presents better correlations values than young group, except in power output and O2 (mL/min) data. This may be related to more variability rate and higher kinetics responses to variables studied in young group in relation to postmenopausal group. Nevertheless, there was obtained better mathematical model adequacy in middle-age women. Conclusion: the Hinkley’s mathematical algorithm proposed to detect the response patterns changes of CO2 and HR variables was efficient to detect AT in health postmenopausal women’s group, therefore, the mathematical methodology used in the present study showed be a promissory tool because this method represent a semi-automatized, non invasive and objective measure of AT determination.