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Orientadores: Rubens Maciel Filho, Aline Carvalho da Costa / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-08T00:17:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 CcopaRivera_ElmerAlberto_D.pdf: 3934194 bytes, checksum: 1c6032aefcc3c385ecff9996d19bfe11 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Esta tese aborda aplicações de modelagem, metodologias sistemáticas e confiáveis de otimização, além de ferramentas computacionais. Estas áreas podem capturar características quantitativas essenciais dos bioprocessos e possuem grande impacto nas práticas modernas da melhoria de desempenho dos processos petroquímicos e mecânicos. É evidente que o mesmo deve ocorrer com os bioprocessos, uma área em que ainda poucos estudos e desenvolvimentos foram feitos. Porém, espera-se que os bioprocessos construídos em cima dos métodos que consideram a análise do problema, codificados como uma ferramenta matemática apropriada para o uso das ferramentas da engenharia de processos assistida por computador, convertam resultados numéricos em soluções de engenharia úteis para produzir, finalmente, uma melhor compreensão de tais sistemas. Diferentes tipos de metodologias, apropriadas para aplicações em computador, foram estudadas com esta finalidade. Os métodos propostos foram aplicados ao desenvolvimento e otimização da produção de bioetanol. A parte central desta tese consiste de artigos científicos (Capítulos 3 - 8). O Capítulo 3 concentra-se nas técnicas de otimização para estimar os parâmetros do modelo cinético do processo de fermentação alcoólica em batelada para a produção de etanol usando Saccharomyces cerevisiae. O Algoritmo Quasi-Newton (QN) e o Algoritmo Genético de código real (RGA) foram usados para resolver o problema de estimação e encontrar uma solução ótima. O Capítulo 4 fornece um modelo híbrido adaptativo que considera o efeito da temperatura na cinética da fermentação alcoólica, representada por redes neurais. O potencial de um RGA e de um algoritmo genético de código binário (BGA), para re-estimar os parâmetros da rede neural, foram avaliados. O desempenho destes algoritmos foi comparado com o algoritmo Quasi-Newton (QN). No Capítulo 5 foi avaliado um procedimento para o desenvolvimento de um modelo matemático robusto para um processo de fermentação alcoólica industrial. O modelo proposto é um modelo híbrido neural, que combina equações de balanço de massa e energia com redes do tipo Functional Link Network para descrever a cinética. Estas redes apresentaram uma boa capacidade de aproximação não-linear, embora a estimação dos seus pesos seja linear. O Capítulo 6 propõe uma nova metodologia para estimação de parâmetros cinéticos. A primeira etapa consiste na obtenção de valores iniciais para todos os parâmetros do modelo. Conseqüentemente, um RGA foi usado para a estimação simultânea dos parâmetros. Na terceira etapa, os parâmetros mais significativos foram identificados usando o planejamento Placket-Burman (PB). Finalmente, os parâmetros mais significativos foram otimizados usando o algoritmo QN, que converge para o ótimo muito mais rápido que o RGA. No Capítulo 7 a modelagem de processos biotecnológicos foi estudada com foco no desenvolvimento das metodologias que podem ser usadas sempre que uma reestimação dos parâmetros seja necessária. O desempenho de um modelo híbrido neural e de um modelo fenomenológico, ambos considerando o efeito da temperatura na cinética, foi avaliado não somente em termos de sua exatidão em descrever os dados experimentais, mas principalmente pelas dificuldades envolvidas na adaptação de seus parâmetros. No Capítulo 8, o modelo não-linear de um processo de fermentação alcoólica extrativa, representado por Redes Neurais Multilayer Perceptron foi otimizado, usando RGA e BGA, para encontrar condições ótimas de operação. A fim de verificar a validade do modelo neural, os resultados foram comparados à otimização de um modelo determinístico, onde os parâmetros cinéticos foram determinados experimentalmente como funções da temperatura. Adicionalmente, o Apêndice A apresenta informações suplementares a respeito da verificação do comportamento não-linear das variáveis do processo extrativo de fermentação alcoólica. Com a finalidade de comparar os resultados de otimização deste processo empregando algoritmos genéticos, o Apêndice B apresenta os resultados de otimização usando Programação Quadrática Sucessiva / Abstract: This thesis addresses the issues of modeling, systematic and reliable optimization methodologies, analysis and computational tools. These fields can capture essential quantitative features of the processes and have a great impact on the modern practices of petrochemical and mechanical process performance improvement. It is evident that the same should occur with bioprocesses, a field in which very little studies and developments has been made. However, it is expected that the bioprocesses built upon methods that consider the problem analysis, codified into a mathematical tool appropriate for the use of computer aided process engineering tools, will transform numerical results into useful engineering solution to finally produce a better understanding of the bioprocess. Different types of models, suitable for computer-aided applications, have been studied for this purpose. The proposed methods are applied to the development and optimization of bioethanol production. The main part of the thesis consists of journal papers (Chapters 3 - 8). Chapter 3 focuses on the optimization techniques to estimate the kinetic model parameters of batch fermentation process for ethanol production using Saccharomyces cerevisiae. The potential of Quasi-Newton (QN) and Real-Coded Genetic Algorithm (RGA) to solve the estimation problem is considered to find out the optimal solution. Chapter 4 provides an adaptive hybrid model that considers the effect of temperature on the kinetics of alcoholic fermentation, represented by neural networks. The potential of a RGA and a binary-coded genetic algorithm (BGA) to re-estimate the parameters of the neural network is evaluated. These algorithms were compared to the quasi-newton algorithm (QN) in terms of performance of the hybrid model. In the Chapter 5 a procedure for the development of a robust mathematical model for an industrial alcoholic fermentation process was evaluated. The proposed model is a hybrid neural model, which combines mass and energy balance equations with Functional Link Networks to describe the kinetics. These networks have been shown to have a good non linear approximation capability, although the estimation of its weights is linear. Chapter 6 proposes a new methodology to estimation of kinetic parameters. The first step is to obtain initial values for all parameters in the model and then a RGA is used to calculate the parameters in the model. The third step is to identify the most significant of the parameters using Plackett and Burman design (PB) and finally the most significant are optimized using a QN algorithm, which converges much more quickly than RGA to the optimal. In the Chapter 7 the modeling of biotechnological processes is studied with focus on developing methodologies that can be used always that a re-estimation of parameters is necessary. The performance of a hybrid neural model and a first-principles model, both considering the effect of temperature on the kinetics, are evaluated not only by their accuracy in describing experimental data, but mainly by the difficulties involved in the adaptation of their parameters. In the Chapter 8 the non-linear model of an extractive alcoholic fermentation process, represented by neural networks, is optimized using RGA and BGA to determine the optimal operational conditions. In order to check the validity of the computational modeling, the results were compared to the optimization of a deterministic model, whose parameters were experimentally determined as functions of the temperature. Furthermore, Appendix A provides additional information regarding the verification of the non-linear behavior of the variables of the extractive alcoholic fermentation process. With the purpose to compare the optimization performances of this process by genetic algorithms, Appendix B presents the results of optimization using successive quadratic programming / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Liliane Maria Ferrareso Lona / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-07T23:37:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Franco_IvanCarlos_M.pdf: 1044560 bytes, checksum: 8f4fdd66626d63245a2131f55b09f807 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Polimerização via radical livre controlada (CRP) tem recebido cada vez mais atenção como uma técnica para produção de polímeros com micro estrutura altamente controlada. Em particular, distribuições de pesos moleculares estreitas são obtidas, com polidispersidade muito próxima de um, sendo um campo promissor na ciência de polimerização com estruturas controladas. Um importante requisito para engenharia de polimerização e desenvolvimento de polímeros é a construção de modelos matemáticos úteis, especialmente aqueles de natureza mecanística, com validação experimental. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de modelos matemáticos abrangentes para simulação de polimerização para mecanismo RAFT. Metacrilato de metila em benzeno a 60°C na presença de 2,2-cianopropil 1- pirrolecarboditioato (agente RAFT) e com AIBN como iniciador em um reator batelada será considerado como estudo. Os pesos moleculares foram calculados utilizando o método dos momentos. Uma análise paramétrica considerando o efeito da concentração de iniciador e da concentração de agente RAFT foi realizada. O modelo predito está de acordo com os dados experimentais da literatura, o que atesta sua validade para ser utilizado no controle de estruturas poliméricas obtidas no processo RAFT / Abstract: Lately, Living Free Radical Polymerization (LFRP) has been detached as a technique for the production of polymers with highly controlled microstructure. In particular, narrow distributions of molecular weights are obtained, with polydispersity values next to one. So, this technique is a promising field in the science of polymerization with controlled structures. An important requirement for engineering of polymerization and polymer development is the construction of useful mathematical models, especially those of mechanistic nature, with experimental validation. The objective of this work was to develop comprehensive mathematical models to simulate polymerization from RAFT mechanism. Methyl Methacrylate in benzene at 60°C in the presence of 2-cyanoprop-2-yl 1-pyrrolecarbodithioate (agent RAFT) and with AIBN as the initiator in a batch reactor was considered. The molecular weights have been calculated using the method of moments. A parametric analysis considering the effect of the initiator and agent RAFT concentrations was performed. Models prediction showed good agreements with experimental data from literature, what certifies its validity in being used in the control of polymeric structures in RAFT process / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Mestre em Engenharia Química

Os problemas de corte e empacotamento são frequentes em diferentes processos produtivos, por exemplo, na produção de roupas, de calçados, de peças metálicas e de móveis. Seu objetivo mais frequente e a minimização do desperdício de matéria-prima. No entanto, em algumas situações, o problema de determinação do caminho de corte e fundamental para eciência do planejamento da produção. Este problema consiste em determinar a trajetória de corte que minimize, por exemplo, o tempo total de corte de um plano de corte previamente estabelecido. Devido a existência de poucas abordagens para este problema, nosso objetivo e propor modelos matemáticos para resolver o problema de determinação do caminho de corte. Além disso, uma variação do problema que considera a utilização de grafos dinâmicos também é abordada. Os resultados obtidos são comparados com resultados da literatura. / Cutting and packing problems are frequent in dierent productive process, for example, in the garment, shoe, metallic pieces and furniture production. Its most common objective is the minimization of the raw material waste. However, in some situations, the cutting path determination problem is fundamental to the eciency of the production planning. This problem consists in determining the cutting trajectory that minimizes, for example, the total cutting time of a previously established cutting plane. Due to the few existing approaches to this problem, our objective is to propose mathematical models to solve the cutting path determination problem. Furthermore, a variation of the problem that considers the use of dynamic graphs is also adressed. The obtained results are compared with those from the literature.

No Brasil, a área de pastagens ocupa cerca de 180 milhões de hectares. Desses, 70 a 80 % são formados por gramíneas do gênero Brachiaria. O desenvolvimento dos sistemas de produção animal gera a necessidade de novos espécies ou cultivares forrageiros que se adaptem em diferentes condições de clima, solo e manejo. A intensificação desses sistemas exige do produtor ferramentas que o auxiliem no processo de tomada de decisão. Dentre essas ferramentas os modelos de simulação podem auxiliar o controle das etapas de produção. O objetivo deste trabalho foi gerar informações sobre produção de forragem e características morfológicas de quatro genótipos de Brachiaria brizantha (Hochst. ex A. Rich) Stapf (cultivares Marandu, Xaraés, Arapoty e Capiporã) e parametrizar modelos simples de predição da produção de forragem para esses cultivares, buscando assim associar características agronômicas e variáveis ambientais no processo de tomada de decisão. Para isso, foram realizados dois experimentos com delineamento experimental inteiramente casualizado com quatro tratamentos (cultivares) e quatro repetições . No primeiro experimento com parcelas irrigadas, foram avaliados o acúmulo de forragem e a composição morfológica da forragem colhida a cada quatro semanas a 20 cm do nível do solo. No segundo experimento com parcelas em crescimento livre o acúmulo e a composição morfológica da forragem acumulada foram medidos aos 28, 42, 56, 70 e 84 dias de crescimento. No primeiro experimento, as maiores produções acumuladas em nove cortes foram de Arapoty e Capiporã com 8380 e 7130 kg MS ha-1 respectivamente, seguidos de Xaraés e Marandu, com 6210 e 5860 kg MS ha-1 respectivamente. Em crescimento livre, aos 84 dias, os cultivares não diferiram quanto à produção de forragem sendo que, após os 56 dias de crescimento o aumento de massa foi oriundo principalmente do maior acúmulo de hastes e material morto. Visando conciliar maior produção de folhas e menor produção de haste e material morto, Arapoty, Xaraés e Capiporã devem ser cortados quando apresentarem altura entre 45 e 50 cm. Marandu deve ser colhido com altura variando de 35 a 40 cm do nível do solo. O fotoperíodo foi um forte determinante da taxa de acúmulo de forragem dos cultivares. As temperaturas mínimas e médias do ar tiveram menor influência e a insolação não foi significativa. Os valores de R2 dos cultivares Arapoty e Marandu foram 0,64 e 0,59 para Tmin (temperatura mínima) e 0,50 e 0,41 para Tmed (temperatura média), respectivamente. Para os cultivares Capiporã e Xaraés, a influência da temperatura mínima e temperatura média na taxa de acúmulo de forragem foram mais pronunciadas, com R2 de 0,83 e 0,74 para Tmin e 0,53 e 0,63 para Tmed respectivamente. A análise comparativa dos modelos completos e reduzidos revelou coincidência entre os modelos de Tmin, Tmed, GD (graus-dia) e UF (unidades fototérmicas) para um nível de significância de 5%. Para os modelos de fotoperíodo (Nm) a análise demonstrou que os modelos não são coincidentes, indicando que para essa variável, a utilização de um modelo específico para cada cultivar fornecerá melhores estimativas para a taxa de acúmulo de forragem. No crescimento livre os modelos baseados em GD e UF mostram-se viáveis para estimativa do acúmulo de forragem, apresentando altos coeficientes de determinação. A análise comparativa desses modelos revelou que para as duas variáveis climáticas (GD e UF), os modelos específicos (completos) fornecerão melhores estimativas que os modelos genéricos (reduzidos). Quanto ao início do desenvolvimento reprodutivo, os cultivares podem ser classificados como: precoce (cv. Arapoty), médio (cv. Marandu) e tardios (Xaraés e Capiporã). Estudos devem ser conduzidos visando explorar as características morfológicas e fenológicas inerentes a cada genótipo, buscando acima de tudo, conhecer a ecofisiologia e entender os processos de crescimento, desenvolvimento e senescência. / Pastures make up for 180 million ha in Brazil. Of those, 70 to 80% are established with grasses of the Brachiaria genus. The successful development of new animal production systems would benefit from the availability of improved forages that are adapted to a range of conditions regarding climate, soil, and management. Intensification of these systems requires that decision-making tools are available to producers. Among these tools, simulation models may be useful in monitoring and controlling forage production. The objective of this research was to study forage productivity and morphology of four Brachiaria brizantha cultivars ('Marandu', 'Xaraés', 'Arapoty', and 'Capiporã') and to parameterize simple models to predict forage production, in an attempt to associate agronomic traits and environmental variables to support decision-making. Two experiments were carried out using a completely randomized experimental design with four treatments (grass cultivars) and four replications. In the first experiment, irrigated plots were harvested every four weeks at 20 cm and the accumulated forage was characterized in terms of mass and plant part composition. In the second experiment a single regrowth was monitored and both forage mass and plant part composition from these unharvested plots were characterized on days 28, 42, 56, 70, and 84 of regrowth. In the first experiment, total forage accumulation after nine harvests was greater for Arapoty (8380 kg DM ha-1) than for Xaraés (6210 kg DM ha-1) and Marandu (5860 kg DM ha-1), but not higher than that of Capiporã (7130 kg DM ha-1). In the unharvested plots, forage mass was not different across cultivars on the 84th day. After the 56th day, increases in forage mass were accounted for by increases in the stem and dead material components. In managing these grasses, if objectives include maximization of leaf proportion and minimization of stem and dead material, Arapoty, Xaraés, and Capiporã should be harvested at sward heights between 45 and 50 cm. Marandu should be harvested at sward heights of 35 to 40 cm. Daylength impacted herbage accumulation rates markedly, while the low and mean daily air temperatures affected that response to a lower degree. Solar radiation did not affect herbage accumulation rate. The R2-values of the prediction models for forage accumulation rates of Capiporã and Xaraés were 0.64 and 0.59 for the low-temperature (Tmin) model, and 0.50 and 0.41 for the mean-temperature (Tmed) model, respectively. On Capiporã and Xaraés, the impact of both Tmin and Tmed on the rates of forage accumulation was higher, with R2 of 0.83 and 0.74 for Tmin and 0.53 and 0.63 for Tmed, respectively. Comparative analyses of both full and reduced models showed coincidence among the Tmin, Tmed, GDD (growing degree-days), and PU (photothermal units), at the 5% significance level. The daylentgth (Nm) models were not coincident, suggesting that cultivar-specific Nm models are stronger predictors of forage accumulation rate than a single reduced Nm model. The GDD and PU models built with data from the unharvested plots were found to be good predictors of forage accumulation. Analysis showed that for both independent variables, cultivar-specific (full) models give better estimates than the reduced models. With regard to the initiation of reproductive development, Arapoty is an early cultivar, whereas Marandu is medium and Xaraés and Capiporã are late. Further research is needed in order to provide a better description of cultivar morphology and phenology, and, ultimately, to allow for a fuller understanding of the inter-relationships among growth, development, and senescence.

[EN] Most of the structures used in building are built with reinforced concrete and structural steel. The massive use of these materials is a waste of energy. Given that most of the load carried in residential buildings is due to its own weight, the opportunity arises for other lighter materials, also complying with current regulatory specifications, have a lower energy demand for incorporation to work. The laminated wood is a great alternative to conventional structural systems. The first part of the thesis deals with the development of a model of finite element to simulate the orthotropic two-dimensional structural behavior of cross-laminated timber with later contrast to laboratory tests to bending and compression models by a calculation for a system of linear elastic response. With the model validated above calculation, we have performed a structural analysis on these three structural systems to comply with the structural requirements of the Eurocodes. Subsequently the demand for primary energy and CO2 emissions are quantified, either in the construction phase and the period of use of the building. The chapters are studied structure and building envelope. Have been used as displays two types of housing representing the current case mix in residential building. For the period of energy use is simulated sample. The result shows greater energy efficiency in laminated wood with primary energy savings of up to 35% and CO2 emissions by about 97%. To the results obtained in structural efficiency, the imminent question arises about the possibility of building the entire housing stock in laminated wood. To resolve this issue in a rigorous way, the last part of the thesis presents a mathematical model to enables the analysis of a simulation of the sustainability of the use of timber as a major structural component in construction. Thus, using a unique model, which could be adapted to the particular characteristics of any country, the viability of a sustainable use of woodland can be verified, with extraction rates below 100%, in order to supply an industry, which accounts for a high percentage of the carbon dioxide emissions released into the atmosphere. In the specific case of Spain, the demographic forecasts for the next 40 years were used as the basis on which to establish the operational period of the model. / [ES] La mayor parte de las estructuras utilizadas en edificación se construyen con hormigón armado y acero estructural. El empleo masivo de estos materiales supone un derroche de energía. Teniendo en cuenta que la mayor parte de la carga soportada en los edificios de viviendas es debida a su peso propio, surge la oportunidad para otros materiales más ligeros que, igualmente cumpliendo con las especificaciones normativas actuales, tienen una menor demanda de energía para su incorporación a la obra. La madera contralaminada es una gran opción frente a los sistemas estructurales convencionales. La primera parte de la tesis doctoral versa sobre el desarrollo de un modelo de cálculo por elementos finitos que simule el comportamiento estructural ortotrópico y bidimensional de las losas de madera contralaminada, con su posterior contraste con ensayos de laboratorio a flexión simple y compresión, mediante un cálculo para un sistema de respuesta lineal elástico. Con el modelo de cálculo anterior validado, se ha realizado un cálculo estructural en los tres sistemas estructurales mencionados, hasta el cumplimiento de los requi-sitos estructurales exigidos por los Eurocódigos. Posteriormente se ha cuantificado la demanda de energía primaria y emisiones de CO2, sea en la fase de construcción como en la fase de utilización del edificio. Los capítulos estudiados son estructura y cerramientos del edificio. Se han utilizado como muestra dos tipologías de vivienda que representan la actual casuística en materia de edificación residencial. Para el periodo de utilización se han simulado energéticamente las muestras. El resultado demuestra una mayor eficiencia energética en la madera contralaminada. Ante los resultados obtenidos en materia de eficiencia estructural, surge la inminente pregunta sobre la posibilidad de construir el completo parque inmobiliario en madera contralaminada. Para resolver esta cuestión de un modo riguroso la última parte de la tesis doctoral presenta un modelo matemático que permite el análisis simulado de la sostenibilidad en la producción de madera talada para su uso como elemento estructural masivo en edificación. De este modo, mediante un modelo único adaptable en determinados aspectos a cualquier nación, se puede obtener la viabilidad de una explotación sostenible de los bosques, con tasas de extracción inferiores al 100%, para dar servicio a todo un sector edificación, que representa un elevado porcentaje de las emisiones de CO2 a la atmósfera. Para el caso concreto de España, se han utilizado las previsiones demográficas de los próximos cuarenta años como periodo del modelo. Los resulta-dos demuestran en el caso de España una mayoría de escenarios sostenibles en el periodo de ensayo. / [CAT] La major part de les estructures utilitzades en edificació es construïxen amb formigó armat i acer estructural. L'ocupació massiva d'estos materials suposa un malbaratament d'energia. Tenint en compte que la major part de la càrrega suportada en els edificis de vivendes és deguda al seu pes propi, sorgix l'oportunitat per a altres materials més lleugers que, igualment complint amb la normativa actual, tenen una menor demanda d'energia per a la seua incorporació a l'obra. La fusta contralaminada és una gran opció enfront dels sistemes estructurals convencionals. La primera part de la tesi doctoral versa sobre el desenrotllament d'un model de càl-cul per elements finits que simule el comportament estructural ortotrópic i bidimensional de les lloses de fusta contralaminada amb el seu posterior contrast amb assajos de laboratori a flexió simple y compressió, per mitjà d'un càlcul per a un sistema de resposta lineal elàstic. Amb el model de càlcul anterior validat, s'ha realitzat un càlcul estructural en els tres sistemes estructurals mencionats, fins al compliment dels requisits estructurals exigits pels Eurocodis. Posteriorment es quantifica la demanda d'energia primària i emissions de CO2, siga en la fase de construcció com en el període d'utilització de l'edifici. Els capítols estudiats són estructura i tancaments de l'edifici. S'han utilitzat com a mostra dos tipologies de vivenda que representen l'actual casuística en matèria d'edificació residencial. Per al període d'utilització s'ha simulat energèticament la mostra. El resultat demostra una major eficiència energètica en la fusta contralaminada. Davant dels resultats obtinguts en matèria d'eficiència estructural, sorgix la imminent pregunta sobre la possibilitat de construir el complet parc immobiliari en fusta contralaminada. Per a resoldre esta qüestió d'una manera rigorosa, l'última part de la tesi presenta un model matemàtic que permet l'anàlisi simulat de la sostenibilitat en la producció de fusta talada per al seu ús com a element estructural massiu en edificació. D'esta manera, per mitjà d'un model únic adaptable en determinats aspectes a qualsevol nació, es pot obtindre la viabilitat d'una explotació sostenible dels boscos, amb taxes d'extracció inferiors al 100%, per a donar servici a un sector que representa un elevat percentatge de les emissions de CO2 a l'atmosfera. Per al cas concret d'Espanya, s'han utilitzat les previsions demogràfiques dels pròxims quaranta anys com a període del model. Els resultats demostren en el cas d'Espanya una majoria d'escenaris sostenibles en el període d'assaig. / Fernández Forcada, M. (2015). La madera contralaminada como alternativa en sistemas de baja energía estructural [Tesis doctoral no publicada]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/59387 / TESIS

Orientador: Eliana Marques Zanata / Resumo: O presente trabalho teve por objetivo desenvolver e avaliar a usabilidade um aplicativo no formato de jogo, como uma ferramenta de apoio para a aprendizagem, tendo como público-alvo adolescentes com deficiência intelectual, cursando do sexto ano do ensino fundamental a terceira série do ensino médio, que recebem atendimento educacional especializado. Foram conduzidos dois estudos, o primeiro sendo o desenvolvimento do aplicativo – Mix Games e o segundo a aplicação do produto educacional desenvolvido e a avaliação da execução e usabilidade do mesmo. O app Mix Game foi desenvolvido para dispositivos móveis que utilizam o sistema Android, visto que 65% dos participantes da pesquisa tem celular ou tablet e 30% utiliza de algum familiar ou amigo. Para a avaliação da usabilidade do produto foram utilizados como instrumento de avaliação dois diferentes questionários do System Usability Scale (SUS), um modelo para professores e outro modelo adaptado para alunos com perguntas sobre o jogo e a escala Likert adaptada com a utilização de emotions para sua classificação. Pudemos verificar que tanto alunos quanto os professores consideraram o aplicativo aprovado quanto a execução e usabilidade do produto. / Abstract: This work aimed to develop an application in the game format, as a support tool for the learning of students with intellectual disabilities, targeting adolescent students with intellectual disabilities, from the sixth grade of elementary school to the third grade of education medium, who receive specialized educational assistance. We conducted two studies, the first being the development of the application - Mix Games and the second the application of the developed educational product and the evaluation of its execution and usability. The Mix Game app was developed for mobile devices that use the Android system, since 65% of the survey participants have a cell phone or tablet and 30% use a family member or friend. To evaluate the usability of the product, two different questionnaires of the System Usability Scale (SUS) were used as an assessment tool, a model for teachers and another model for students adapted with simple and clear questions about the game and the Likert scale adapted with the use of emotions for your rating. We were able to verify that both students and teachers considered the application approved as the execution and usability of the product. / Mestre

En esta tesis se indaga sobre el uso que hacen estudiantes para maestro del conocimiento matemático para enseñar, cuando interpretan respuestas de estudiantes de Educación Primaria en el contexto de las estructuras multiplicativas, y en particular, en problemas de división-medida. Ello permitirá obtener información para potenciar en los programas de formación inicial de profesores el desarrollo de la competencia mirar de una manera profesional el pensamiento matemático de los estudiantes cuando éstos resuelven problemas de estructura multiplicativa.

Cada vez es mayor la presión de la sociedad demandando una mejora del entorno ambiental, por lo que es necesario emprender una serie de acciones preventivas contra la contaminación en todas las áreas. Con el fin de preservar los recursos naturales para el presente y el futuro, logrando de esta manera un crecimiento de las agroindustrias de manera sustentable, el manejo integral de los residuos generados debe ser un objetivo central para lograr un aprovechamiento de los subproductos producidos durante el procesamiento de alimentos. En la presente tesis se aborda el problema de los residuos sólidos y efluentes líquidos que se generan en una planta de elaboración de jugos durante el procesamiento de manzanas y peras para la obtención de concentrados. Se implementó un sistema de tratamiento por compostaje para los residuos sólidos que además permitió verificar que existe una mejora en las propiedades del suelo luego de aplicar esta enmienda orgánica en agricultura. Los efluentes líquidos se tratan biológicamente en un sistema de tratamiento por lagunaje. Para representarlo se formuló un modelo matemático biogeoquímico de gran tamaño basado en primeros principios, el cual fue calibrado con datos experimentales para resolver problemas de optimización dinámica. En ambos casos, se aporta nueva información científica para la bibliografía y se representan detalladamente los sistemas de tratamiento de residuos sólidos y efluentes líquidos de la planta de jugos utilizada como estudio de caso. En cada capítulo de la tesis se presentan enseñanzas obtenidas de la resolución de los problemas diarios que se fueron presentando, junto con las estrategias adoptadas para tratar de resolver dichas dificultades, tratando de cumplir con las exigencias ambientales externas e internas. Los estudios realizados fueron llevados a cabo en la empresa JUGOS S.A., la agroindustria más importante del Alto Valle de Río Negro, que abrió las puertas para el desarrollo de esta tesis doctoral, convirtiéndose de esta manera en una empresa pionera en el tratamiento integral de los residuos agroindustriales. / There is an increasing pressure from the society for environmental care during industrial operations. For this reason, it becomes necessary to undertake a series of preventive actions to minimize the amount of contaminated waste in all areas. To preserve the natural resources for the present and future, achieving a sustainable growth of agroindustries, the integral management of the waste generated must be a central objective, as well as being a mean to find utility of the by-products produced during the food processing. This thesis addresses the problem of solid and liquid waste generated by a juice production plant during the processing of apples and pears used in the manufacturing of concentrated juices. A composting treatment system for solid waste was implemented which allowed for an improvement of soil properties when applied as organic amendment. On the other hand, for the liquid residues a lagoon treatment system is used to treat the wastewater. A large biogeochemical mathematical model based on first principles was formulated, which was calibrated with experimental data to solve dynamic optimization problems. New scientific information is provided, and solid waste and liquid effluent treatment systems are presented for the case study. Each chapter of the thesis presents the lessons learned facing and solving day- to-day problems that arose during the operation of the plant, together with strategies adopted for the solution, while complying with external and internal environmental requirements. All studies were carried out in JUGOS S.A. Company, the most important agroindustry of Alto Valle de Río Negro. To allow for carrying out the work required in this Thesis, they opened the installations of the company facilitating data and a site for experiments. This company became a pioneer in the integral treatment of agro-industrial waste.

Son numerosas las investigaciones realizadas sobre los factores que influyen en el fracaso y el éxito escolar en Educación Primaria y Educación Secundaria. La Sociedad Americana de Salud y Medicina de la Adolescencia (SAHM), ubica a la adolescencia entre los 10 y los 21 años, y la Organización Mundial de la Salud (OMS), la ubica entre 10 y 19 años. Relacionado con esto, Güemes-Hidalgo, González-Fierro y Hidalgo (2017): afirmaron que, a pesar de las diferencias en el comienzo y el final de este período, todos están de acuerdo en que ésta es una etapa crucial y significativa en la supervivencia humana. Es por ello, que autores como Morán, Urchaga, Manga y Fínez (2018): mencionaron que la adolescencia es fundamental para establecer la personalidad. Así mismo, revelaron que esta estructura está conformada por la relación interpersonal entre padres e iguales. La importancia del autoconcepto se ha demostrado en cualquiera de las etapas del ciclo vital, pero mucho más durante la etapa de la adolescencia (Molero et al., 2010). El hecho de que las variables de personalidad estén relacionadas con el rendimiento académico está bien establecido en la literatura. El estudio experimental de H. Eysenck’s (1967) sobre la naturaleza de la Extraversión (E)-Introversión (I) ha generado numerosos estudios que estudian las características de personalidad asociadas con el éxito en general y el éxito académico. Así mismo, el rendimiento académico alto puede estar relacionado íntimamente con altos niveles de autoconcepto y autoestima (Aguilar, Navarro, Rodríguez y Trillo, 2013). Se concluye que sí existe una relación entre autoconcepto y rendimiento académico, considerando los hallazgos obtenidos en los estudios realizados (Gallardo López et al., 2009; Leuke, 2010; Padilla Carmona et al., 2010). Los objetivos generales de la presente investigación fueron analizar la relación entre las variables de personalidad (Eysenck, 1975), las variables de autoconcepto académico (Marsh, 1992) y diversos indicadores del rendimiento académico (calificaciones académicas y repetición de curso) en una muestra de estudiantes españoles de Educación Secundaria Obligatoria (E.S.O.). Se reclutó una muestra de 1.498 estudiantes de 1º a 4º de E.S.O., con un rango de edad de 12 a 16 años, de centros de estudio de la Región de Murcia y la provincia de Alicante, que cumplimentaron el Cuestionario de Personalidad de Eysenck (EPQ; Eysenck Personality Questionnaire), el cual evalúa tres dimensiones básicas de personalidad: Extraversión, Neuroticismo y Psicoticismo, más una medida adicional de Sinceridad. El EPQ fue contestado anónima y colectivamente en el aula. Para el análisis de autoconcepto académico la muestra definitiva se compuso de 1.228 estudiantes, los cuales cumplimentaron el Cuestionario de Autodescripción (Self Description Questionnnaire, SDQ-II; Marsh, 1992). Este instrumento está compuesto por 102 ítems que se contestan mediante una escala de respuesta de seis puntos (1 = falso; 6 = verdadero). El cuestionario consta de 11 escalas, tres académicas, siete no académicas y una que evalúa la concepción global del sujeto sobre sí mismo, aunque para este estudio se utilizaron los factores de autoconcepto académico: autoconcepto verbal, autoconcepto matemático y autoconcepto académico general. De manera resumida se exponen en este apartado las conclusiones más significativas extraídas de los estudios realizados: En primer lugar, las tasas de éxito académico (aprobar todas las asignaturas, obtener calificaciones altas y no repetir curso) son significativamente más bajas en estudiantes inestables emocionales que en estudiantes estables emocionales, en estudiantes introvertidos que en estudiantes extravertidos, así como en estudiantes con alta dureza que en estudiantes con baja dureza, tanto en ambos géneros, como en la muestra total y cada uno de los cursos académicos que conforman la E.S.O. En segundo lugar, las tasas de éxito académico (aprobar todas las asignaturas, obtener calificaciones altas y no repetir curso) son significativamente más altas en estudiantes con altas puntuaciones en autoconcepto matemático, autoconcepto verbal y autoconcepto académico general que en sus compañeros con bajas puntuaciones, tanto en ambos géneros, como en la muestra total y cada uno de los cursos académicos que conforman la E.S.O. En tercer lugar, se ha visto que los factores de personalidad del Cuestionario de personalidad de Eysenck pueden pronosticar el éxito académico (aprobar todas las asignaturas), tanto en ambos géneros, como en la muestra total y cada uno de los cursos académicos que conforman la E.S.O., siendo la alta dureza (psicoticismo) un predictor negativo y significativo del éxito académico, tanto en ambos géneros, como en la muestra total y cada uno de los cursos académicos que conforman la E.S.O. Finalmente, se ha comprobado que los factores de autoconcepto académico del SDQ-II pronostican el éxito académico (aprobar todas las asignaturas), tanto en ambos géneros, como en la muestra total y cada uno de los cursos académicos que conforman la E.S.O., siendo el autoconcepto académico general un predictor significativo y positivo del éxito académico, tanto en ambos géneros, como en la muestra total y cada uno de los cursos académicos que conforman la E.S.O. / Financiación: RTI2018-098197-B-100