O beneficiamento de carvão mineral para a utilização em termoelétricas gera grandes quantida-des de rejeitos, os quais contêm diversos minerais, entre eles a pirita (sulfeto de ferro - FeS2). A pirita, na presença de água e oxigênio se oxida, gerando a drenagem ácida de minas (DAM), principal fonte de contaminação dos aquíferos e do solo nas regiões carboníferas. Atualmente, a DAM é tratada pelo método de neutralização/precipitação de metais. Essa é uma técnica con-siderada “fim-de-tubo” com diversas desvantagens, entre elas o alto custo. Entretanto, através de técnicas preventivas, baseadas nos princípios da produção mais limpa, é possível, concomi-tantemente, minimizar a geração de DAM e agregar valor à parte ou totalidade dos rejeitos de carvão. Assim, o objetivo deste trabalho foi estudar a produção do coagulante sulfato férrico a partir da lixiviação de um concentrado de pirita oriundo de rejeitos de carvão via cristaliza-ção/solubilização de sulfato ferroso, comparando o processo para duas jazidas distintas de car-vão mineral. Amostras de concentrados de pirita foram obtidas de rejeitos de carvão das jazidas do Estado de Santa Catarina, minerados na cidade de Forquilhinha, e do Estado do Paraná, na cidade de Figueira A parte experimental foi realizada a partir de um reator de leito empacotado em planta-piloto e envolveu as seguintes etapas: produção de um lixiviado férrico, conversão do lixiviado férrico em ferroso, precipitação do Fe2+ e do sulfato na forma de cristais de sulfato ferroso heptahidratado com auxílio de etanol. Estudou-se, de forma detalhada, a proporção li-xiviado:etanol para o melhor rendimento do processo. Os cristais de sulfato ferroso produzidos a partir do concentrado de pirita catarinense apresentaram características semelhantes a um pa-drão analítico (menos de 1% de impurezas). Os cristais produzidos a partir da pirita paranaense apresentaram um índice levemente superior ao padrão estabelecido comercialmente (1,08%), além de apresentar alguns metais bastante perigosos à saúde, como arsênio. Também se estudou a produção do coagulante férrico via dissolução dos cristais de sulfato ferroso e oxidação do ferro pela adição de soluções aquosas com agentes ácidos e oxidantes. A melhor condição ob-tida foi a seguinte: 5 g de sulfato ferroso, 7,5 mL de água destilada, 1,5 mL de peróxido de hidrogênio e 5 gotas de ácido sulfúrico. Essa proporção proporcionou um coagulante com quase 12% de ferro, sendo que 97% deste ferro na forma férrica. O coagulante produzido foi utilizado no tratamento de água do corpo hídrico Guaíba, empregando-se como referência os padrões brasileiros de potabilidade (Portaria nº 2914 do Ministério da Saúde). Mostrando-se eficiente no tratamento de água para fins de abastecimento público. / The coal processing for use in power plants, generates amounts of residues, which contain var-ious minerals, such as pyrite (iron sulfide-FeS2). Pyrite, in the presence of water and oxygen, oxidizes, generating acid mine drainage (AMD), the main source of contamination of aquifers and soil in the carboniferous region of Santa Catarina. Currently, the AMD is treated by the method of neutralization/precipitation of metals. This is a technique considered "end-of-pipe" with many disadvantages, like the excessive cost. However, through preventive techniques, based on the principles of cleaner production, it is possible, at the same time, minimize the generation of AMD and to add value to a part or totality of coal waste. Thus, the objective of this work was to study the production of ferric sulphate coagulant from the leaching of a pyrite concentrate from coal tailings via crystallization / solubilization of ferrous sulphate, comparing the process to two distinct mineral coal deposits. Samples of pyrite concentrates were obtained from coal tailings from the State of Santa Catarina mines, mined in the city of Forquilhinha, and from the State of Paraná, in the city of Figueira The experimental part was carried out in a bed reactor packed in a pilot plant and involved the following steps: production of a ferric leachate, conversion of ferric leachate into ferrous, precipitation of Fe2 + and sulphate as crystals of ferrous sulphate heptahydrate. It was also studied, in detail, the proportion leached:ethanol for the best yield of the process. The ferrous sulphate crystals produced from the Santa Catarina pyrite concentrate showed characteristics similar to an analytical standard (less than 1% of im-purities). The crystals produced from the Paraná pyrite concentrate presented an index slightly higher than the commercially established standard (1.08%), besides presenting some metals very dangerous to health, such as arsenic. The production of ferric coagulant was also studied by dissolving the ferrous sulphate crystals and iron oxidation by adding aqueous solutions with acidic and oxidizing agents. The best condition obtained was as follows: 5 g of ferrous sulphate, 7.5 ml of distilled water, 1.5 ml of hydrogen peroxide and, 5 drops of sulfuric acid. This pro-portion provided a coagulant with almost 12% iron, with 97% of this iron in the ferric form. The coagulant produced was used in the water treatment of lake Guaíba, using as reference the Brazilian standards of potability. The coagulant produced showed to be efficient in the water treatment for public supply purposes.

A drenagem ácida proveniente de atividades mineiras ocorre em diferentes áreas da Bacia Carbonífera de Santa Catarina. As atividades de mineração de carvão deixaram um legado de mais de 6.700 ha de áreas afetadas em superfície, 15.000 ha de áreas de mineração subterrânea, mais de 800 aberturas de mina e 2.000 km de rios contaminados, que são distribuídos em três bacias hidrográficas. Acidificação do meio ambiente, perda de capacidade de uso do solo e toxicidade ao meio foram os impactos evidenciados e constatados em todas as áreas como sendo os principais riscos ambientais em áreas de passivo pela mineração de carvão. Para identificar quais são as áreas críticas em relação aos impactos identificados, foi definida uma equação de susceptibilidade aos riscos potenciais aplicando-se a metodologia AHP - Analytic Hierarchy Process de acordo com a hierarquia dos indicadores ambientais das áreas, obtendo matrizes cruzadas, com as quais as equações de susceptibilidade foram elaboradas. Os pesos de acordo com as caracteristicas dos resultados serviram para reclassificar os indicadores ambientais e assim a aplicação das equações. Após obtenção da equação e sua aplicação os resultados apontaram que as nove áreas estudadas estão enquadradas em alta e crítica suscetibilidade a risco, logo a metodologia AHP serve para a administração dos riscos em área de passivo ambiental, servindo para avaliação de risco e outras informações para determinar as opções e tomar decisões sobre como reduzir e eliminar riscos. Desta forma, a aplicação do AHP incorpora uma metodologia consistente no processo de escolha de áreas prioritárias para a recuperação ambiental. / Acid drainage from mining activities occurs in different areas of the Santa Catarina Carboniferous Basin. Coal mining activities have left a legacy of more than 6,700 ha of affected surface areas, 15,000 ha of underground mining areas, more than 800 mine openings and 2,000 km of contaminated rivers, which are distributed in three river basins. Acidification of the environment, loss of land use capacity and toxicity to the environment were the evidenced and verified impacts in all areas as the main environmental risks in areas of liabilities for coal mining. In order to identify the critical areas in relation to the identified impacts, a potential risk susceptibility equation was defined by applying the AHP - Analytic Hierarchy Process according to the hierarchy of the environmental indicators of the areas, obtaining cross-matrices, with which the susceptibility equations were elaborated. The weights according to the characteristics of the results served to reclassify the environmental indicators and thus the application of the equations. After obtaining the equation and its application the results indicated that the nine areas studied are framed in high and critical susceptibility to risk, so the AHP methodology is used to manage the risks in the area of environmental liabilities, serving for risk assessment and other information for determine options and make decisions about how to reduce and eliminate risks. In this way, the application of the AHP incorporates a consistent methodology in the process of choosing priority areas for environmental recovery.

A pesquisa voltada para a retroanálise de taludes de mineração está se tornando cada vez mais importante. As dimensões das atuais cavas de mineração visam sempre obter a melhor relação entre custo, benefício e segurança. Isso exige que por vezes o trabalho ocorra próximo destes limites. Neste trabalho o estudo de retroanálise consiste em um talude misto composto por aluvião e rocha em uma mineração de carvão localizada no município de Arroio dos Ratos, RS. O objetivo foi realizar um estudo de retroanálise onde se utilizou dois métodos de análise método dos Elementos Finitos (MEF) e o método do Equilíbrio Limite (EL). A metodologia adotada foi dividida em três fases: uma etapa de campo, para coleta do material e dados geométricos do talude, uma etapa de laboratório para caracterizar todo o material e a última etapa computacional onde foram gerados os modelos e simulações numéricas através dos softwares comerciais da empresa RocScience, sendo eles o SLIDE e o RS2. Os resultados encontrados mostraram que a porção do talude composta por aluvião apresentava seis camadas intercaladas de areias bem graduadas e argilas de média a alta plasticidade. Em relação as simulações, observou uma diferença entre o MEF e EL devido ao grande número de camadas presentes no talude e a interação entre elas. Foram criados quatro diferentes cenários para observar o comportamento do talude, com presença e ausência de água. O MEF mostrou uma superfície de ruptura próxima a encontrada porem com a presença de água o Fator de Segurança (FS) sofreu uma grande depreciação. O EL considerou uma superfície de ruptura satisfatória, nas simulações com presença de água FS sofreu uma depreciação mínima mesmo com máxima saturação de água no talude. Apesar das diferenças ambos os métodos são confiáveis mas devem ser usados de forma adequado ao tipo de problema existente. Situações mais simples e com taludes mais homogêneos o EL trona-se mais indicado, para problemas de maior complexidades e interações entre camadas o MEF se mostrou satisfatório e com boa resposta. O resultados através do MEF se aproximaram mais da situação real encontrada em campo. / A research focus on retro analysis on mine slopes is becoming increasingly important. The dimensions of current mining caves aim to always obtain the best cost benefit ratio as well as the highest safety level. This demands that the work sometimes is done within these limits. In this paper the study of retro analysis is made up of a mixed slope composed of alluvial and rocks, in a coal mine in Arroio dos Ratos, RS. The goal was to carry out a retro analysis study using two analysis methods: The Finite Element Method (FEM) and Limit Equilibrium analysis (LE). The methodology adopted was split into three phases: a field stage for the sample collection and slopes geometric , a laboratory stage to classify all the material and a final computacional stage were model and numerical simulations were created by way of commercial software, Slide and RS2, by RocScience. The results showed that the portion of the slope composed of alluvium had six layers interspersed with well graded sands and high plasticity clays. The simulations observed a difference between the FEM and LE due to the number of layers present in the slope and the interaction among them. Four different scenarios were created in order to observe the behavior of the slope. The FEM presents surface failure similar to one found in the field. The LE always takes into consideration the overall critical surface which is not observed in the field, it also show high security factor levels above one 1.3 that does not reflect a real situation since the slope is collapsed. In spike of the differences, both methods are reliable but they must be used according to the existing problems. For simpler situations with homogeneous slopes LE is recommended while move complex problems and interactions among lawyers calls for FEM.

Os custos de produção de minério de ferro possuem variações de acordo com a especificidade de cada mina. Na fase mina, dois dos maiores custos de produção estão associados aos índices: distância média de transporte e a relação estéril minério. A implantação do projeto de múltiplas minas e correias transportadoras em Itabira visa diminuir os custos associados a estes dois indicadores. O método de alimentação da planta de beneficiamento oriundo de múltiplas minas foca em reduzir a relação estéril minério global do complexo e a implantação de correias transportadoras mitiga o aumento da distância média de transporte. O presente trabalho tem seu enfoque em uma proposta de lavra de múltiplas minas e de uma pilha de minério para alimentação de três diferentes usinas. Propõem-se um modelo de programação linear por metas que determinará a melhor alimentação das usinas, menor distância média de transporte e menor relação estéril minério. Este modelo de otimização foi elaborado utilizando o software LINGO com interface com EXCEL, e avalia cenários diversificados entre o transporte por caminhões fora de estrada e o transporte misto entre caminhões fora de estrada e transportadores de correia de longa distância. Os resultados apresentados mostram que o método de múltiplas minas é uma saída técnica e economicamente viável para melhor aproveitamento das jazidas do Complexo Minerador de Itabira, apresentando uma economia que varia de US$82M até US$118M dependendo do local de instalação das unidades de Britagem Semimóvel (BSMs). / Production costs of iron ore varies according to the specificity of each mine. In the mining phase, some of the largest operational costs are associated to the haulage distance and the stripping ratio. In this context, the implementation of the multiple mines project and the conveyor belts at the Itabira Complex Mines aims to optimize these two indicators. The multiple mines methodology focuses on reducing the overall stripping ratio of the complex, and the implementation of conveyor belts mitigates the increase of the haulage distance. Two mines and a stock pile are available to feed three different concentration plants. The goal is to achieve the best way to feed the plants considering the economic aspects. A linear goal programming model is proposed to determine the best iron ore mass feeding the plants from different mines, taking into account the least haulage distance and the smallest stripping ratio. This optimization model was developed using LINGO Software to interface with EXCEL and evaluate diversified scenarios. The results showed that the method of multiple mines is a technical and economically viable method for mine planning at the Itabira Complex.

A Colômbia tem uma das maiores reservas de carvão do mundo, sendo o quinto exportador mundial do carvão de tipo térmico. Nos processos de extração de carvão a céu aberto, uma grande quantidade de material particulado (PM), constituído por partículas de pó, hidrocarbonetos e metais pesados, é liberada à atmosfera, onde pode formar misturas complexas e constituir um risco significativo para a saúde, tanto dos indivíduos com exposição ocupacional quanto dos que habitam em proximidade das áreas de mineração. No entanto, em populações humanas, a grande maioria dos dados sobre os efeitos da exposição ao carvão tem sido gerada a partir de estudos em populações com exposição ocupacional, o que faz com que os possíveis efeitos sobre as populações com exposição ambiental sejam desconhecidos. Considerando a pouca informação sobre o tipo de efeitos gerados pela exposição ambiental à resíduos de mineração de carvão, e com a finalidade de melhorar o conhecimento sobre o possível mecanismo do dano em diferentes tecidos, este trabalho teve como objetivo avaliar os efeitos genotóxicos e citotóxicos em populações de indivíduos com exposição ambiental à misturas complexas geradas nos sistemas de mineração de carvão a céu aberto do Departamento de Guajira, Colômbia. Para isso, foram coletados sangue e mucosa oral de 98 indivíduos residentes nas proximidades de uma mina de carvão a céu aberto e de 41 indivíduos não expostos ao carvão. O teste de CBMN-Cyt em linfócitos e BMNCyt em mucosa oral, o ensaio cometa alcalino convencional e modificado com endonucleases (FPG, ENDO III), imunocoração com anticorpos anti-centrômero (CREST), bem como o conteúdo de elementos traço e metais pesados foram avaliados nas amostras. Adicionalmente, as concentrações de PM10 e PM2.5 nas áreas de coleta nas proximidades da mina foram estabelecidas e avaliadas para a presença de metais e matéria orgânica. A análise dos biomarcadores do CBMN-Cyt em linfócitos evidenciou um aumento significativo na frequência de micronúcleos em células binucleadas (MNBN) e células mononucleadas (MNMONO) dos indivíduos com proximidade residencial às áreas de exploração de carvão a céu aberto. As análises sobre a origem dos MN demostraram um aumento significativo de 45.27% na frequência de CREST+ MN nos indivíduos expostos, sugerindo a exposição à substâncias com potencial aneugênico. Particularmente, as frequências de MNBN e a indução de CREST+ MN em residentes expostos demonstraram uma correlação altamente significativa com os níveis de PM2.5, mas não com as concentrações de PM10. A análise geoespacial demonstrou que esta correlação é proporcional à distância entre as populações e as zonas de mineração e que o relevo e a velocidade do vento estão envolvidos na distribuição do PM e o nível de efeito observado em algumas áreas avaliadas. A composição química do PM2.5, avaliada pela técnica de PIXE, evidenciou a presença de elementos traço altamente enriquecidos como o S, e metais pesados moderadamente enriquecidos como Cr, Cu e Zn. O PM2.5 das regiões de mineração também apresentou altas concentrações de matéria orgânica (EOM) com características apolares. Da mesma forma que nos linfócitos, a mucosa oral também mostrou um aumento significativo na frequência de todos os parâmetros do BMNCyt, enquanto que a %Tail DNA, avaliadas no ensaio Cometa convencional e modificado com o uso de endonucleases (FPG e ENDO III), também mostrou um aumento significativo em indivíduos com proximidade residencial às minas de exploração de carvão à céu aberto. Entre os indivíduos expostos, foram detectadas elevadas concentrações sanguíneas de Cr, Ni, Mn e Br quando comparados com os indivíduos não expostos. Os valores de %Tail DNA no ensaio Cometa convencional foram altamente correlacionados com as concentrações de Al, Mn e Br no sangue, enquanto que o %Tail DNA no ensaio Cometa modificado com FPG foi relacionado com as concentrações de Mn. Assim, o dano ao DNA observado nos indivíduos com exposição ambiental à resíduos de mineração de carvão pode ser consequência do dano oxidativo resultante da exposição aos resíduos do carvão, especialmente metais e matéria orgânica contidos na fração fina do material particulado. / Colombia has one of the world's largest coal reserves being the fifth biggest thermal coal exporter world-wide. In opencast coal mining extraction, large amounts of particulate matter (PM) constituted by dust particles, hydrocarbons and heavy metals are released into the atmosphere, where they can form complex mixtures, representing a significant health risks to both, occupationally exposed workers and populations living in proximity to mining areas. However, in human populations, most of the data on the effects of exposure to coal residues have been obtained from studies involving occupationally exposed populations, causing a scarcity of data examining the impact of these industrial operations in populations with environmental exposure. Considering the lack of information in regard to the effects of environmental exposure to coal mining residues, and in order to improve our knowledge on the possible damaging mechanism, the aim of this study was to evaluate the genotoxic and cytotoxic effects caused by environmental exposure to complex mixtures generated in open-cast coal mining systems located in the Department of Guajira-Colombia. We collected blood and oral mucosa cells from 98 individuals residents in proximity to an open-pit coal mine and 41 unexposed individuals. We assessed the CBMN-Cyt parameters in lymphocytes and BMNCyt parameters in oral mucosa, the alkaline and endonucleases modified comet assay (FPG, ENDO III), the immunofluorescent antikinetochore staining (CREST) and trace and heavy metals content in samples from exposed individuals. Additionally, PM10 and PM2.5 concentrations were established in sampling areas around the mining zone and metals and organic matter content determined. Analysis of CBMN-Cyt parameters revealed a significant increase in micronuclei frequency in binucleated (MNBN) and mononucleated (MNMONO) cells of individuals with residential proximity to open-pit coal mines compared to residents from non-mining areas. Results on the mechanism of micronucleus formation, showed a statistically significant increase in CREST+ MN (45.27%) in exposed individuals, suggesting the exposure to aneuploidy-inducing substances. Particularly, MNBN frequency and CREST+ MN induction were highly correlated to PM2.5 levels but not to PM10. Spatial interpolation analysis showed that this correlation is proportional to the distance between populations and mining areas. Local wind speed and topography were identified as major contributors to PM dispersion and damage distribution in some areas. Chemical composition of PM2.5 by PIXE demonstrated the presence of highly enriched elements like S and moderate enrichment of heavy metals like Cr, Cu and Zn. Mining regions had also higher concentrations of extractable organic matter (EOM) related to nonpolar and polar compounds. Like in lymphocytes, oral mucosa cells also showed a significant increase of all BMNCyt parameters, while %TailDNA in conventional and endonuclease modified comet assay (FPG and ENDO III) also showed a significant increase in individuals living in proximity to open-pit coal mining areas. Exposed individuals showed higher concentrations of Cr, Ni, Mn and Br in blood compared to unexposed controls. %Tail DNA in conventional Comet assay was highly correlated with Al, Mn and Br concentrations, while %Tail DNA in the FPG Comet assay was correlated to Mn concentrations. These results suggest that DNA damage detected in environmentally exposed individuals may be caused by oxidative damage caused by exposure to coal mining residues, particularly metals and organic matter contented in the fine fraction of the particulate matter.

O motivo da dissertação “Desenvolvimento de um Modelo de Dimensionamento de Equipamentos de Escavação e de Transporte” surgiu da necessidade de apoiar no processo de decisão de dimensionamento dos principais equipamentos de mineração. Este trabalho apresenta um modelo simples e direto para dimensionar os equipamentos principais de mineração (escavadeiras e caminhões) através de uma rotina criada denominada EXCEsimulator, concebido para o cálculo da capacidade das caçambas das escavadeiras, do número dos equipamentos de escavação e de transporte, bem como os tempos de espera das unidades de transporte em carregar. Para tal, definem-se os parâmetros de produtividade e caraterísticas dos equipamentos; calcula-se aplicando um modelo determinístico de produção; e faz-se o levantamento de equipamentos existentes no mercado, reunindo as suas características e serviços prestados pelos representantes ou fabricantes das marcas. Para demostrar a funcionalidade do modelo desenvolvido, o presente trabalho demonstrou, através de um estudo de caso, o dimensionamento de uma frota de carregamento e transporte para uma mineração a céu aberto utilizando indicadores de produção, e uma comparação entre o uso de equipamentos de pequeno e grande porte no aspeto da demanda de equipamento. O estudo foi desenvolvido a partir de uma empresa de mineração hipotética baseada em dados realista. O modelo desenvolvido é aplicável a qualquer tipo de equipamento de escavação e de transporte, independente do seu porte e capacidade de produção. Como conclusão, pretende-se com esta dissertação fornecer uma ferramenta útil para o apoio à decisão de dimensionamento de equipamentos e frotas de escavação e de transporte capaz de suprir a necessidade de uma consulta de mercado. / The reason for the dissertation "Development of an Estimating Model for Excavation and Transport Equipment" arose from the need to support the decision-making process for the size of the main mining equipment. This work presents a simple and direct model for sizing the main mining equipment (excavators and trucks) through a routine created called EXCEsimulator, designed to calculate the capacity of excavator buckets, number of excavation and transport equipment, and As the waiting times of the transport units on loading. For this, the parameters of productivity and characteristics of the equipment are defined; Is calculated by applying a deterministic model of production; And it is made the survey of existing equipment in the market, gathering its characteristics and services provided by the representatives or manufacturers of the brands. To demonstrate the functionality of the developed model, the present study demonstrated, through a case study, the design of a loading and transport fleet for open pit mining using production indicators, and a comparison between the use of small equipment And large in the aspect of equipment demand. The study was developed from a hypothetical mining company based on realistic data. The developed model is applicable to any type of excavation and transportation equipment, regardless of its size and production capacity. In conclusion, it is intended with this dissertation to provide a useful tool to support the decision on sizing equipment and excavation and transport fleets capable of supplying the need for a market consultation.

Este trabalho fez parte de um projeto de pesquisa financiado pelo ITV - Instituto Tecnológico Vale, realizado em parceria com a UFRGS. Devido a heterogeneidade dos carvões, partículas que apresentam baixo ou nenhum contéudo de carbono estão misturadas ao carvão de excelente qualidade podendo representar uma parcela significativa do carvão ROM, implicando em aumento de custos no processamento de estéreis e transporte de rejeitos. Diante da disponibilidade de equipamento comerciais utilizados na separação de minerais grosseiros em unidades móveis ou semi-móveis junto as minas, estima-se que a técnica de SBS possa ser utilizada na pré-concentração de carvões Moçambicanos, com objetivo de reduzir a quantidade de rejeitos enviados a planta de beneficiamento, reduzindo custos operacionais e impactos ao meio ambiente, uma vez que a pré-concentração é realizada a seco. A técnica de SBS foi aplicada a 4 diferentes camadas do carvão da mina de Moatize e sua eficiência avaliada. Os resultados demonstraram ser possível reduzir o teor de cinzas da alimentação de minério ROM. Por meio da remoção de minério de baixa qualidade foi possível reduzir de 10 a 14% da massa, promovendo a redução do teor de cinzas de 10 a 20%, na fração grosseira estudada. / This research is part of a project financed by ITV - Vale Technological Institute, in partnership of UFRGS. Due to coal heterogeneity, particles with low or no content of carbon are mixed with high quality coals and constitute a significant part of the run of mine, which promotes an increase in costs of waste processing and transportation. Commercially available mobile and semi-mobile sorting equipments for mining ores implement dry processes for preconcentration. Therefore, it is estimated that the SBS technique could be used in preconcentration of Mozambique's coal, with the aim to reduce the waste sent to the concentration plant, thus reducing operational costs and environmental impacts. The SBS technique was applied to four different coal's of the Moatize Mine seam and the efficiency was evaluated. The results shows it is possible reduce the ash content in the coarse fraction from feed plant. Through removal of the low quality ore was possible reduce 10 to 14% of mass, which promoted the reduction of ash content from 10 to 20% in coarse fraction feeding the concentration plant.

Este trabalho apresenta os resultados de uma pesquisa que teve como objetivo avaliar o desempenho de métodos de mineração de textos na previsão e detecção de Eventos Adversos (EA). A primeira etapa foi a revisão sistemática da literatura que buscou identificar os métodos de mineração de textos e as áreas da saúde que esses estão sendo aplicados para prever e detectar EA. Após essa etapa foi realizada uma aplicação de métodos de mineração de textos para prever Infecções do Sítio Cirúrgico (ISC) a partir do texto livre de descrições cirúrgicas no Hospital de Clínicas de Porto Alegre (HCPA). Por fim, métodos de mineração de textos foram aplicados para detectar ISC a partir do texto das evoluções de pacientes 30 (trinta) dias após uma cirurgia. Como resultados, destaca-se a identificação dos melhores métodos de pré-processamento e mineração de textos para prever e detectar ISC no HCPA, podendo ser aplicados a outros EA. O método Stochastic Gradient Descent (SGD) apresentou o melhor desempenho, 79,7% de ROC-AUC na previsão de EA. Já para detecção de EA o melhor método foi o Logistic Regression, com desempenho 80,6% de ROC-AUC. Os métodos de mineração de textos podem ser usados para apoiar de maneira eficaz a previsão e detecção de EA, direcionando ações de vigilância para a melhoria da segurança do paciente. / This work presents the results of a research that aimed to evaluate the performance of text mining methods in the prediction and detection of Adverse Events (AE). The first step was the systematic review of the literature that sought to identify the methods of text mining and the health areas they are being applied to predict and detect AE. After this step, an application of text mining methods was performed to predict Surgical Site Infections (SSI) from the free text of medical records at Hospital de Clínicas de Porto Alegre (HCPA). Finally, text mining methods were applied to detect SSI from the text of medical records 30 (thirty) days after surgery. As results, is highlight the identification of the best methods of pre-processing and text mining to predict and detect SSI in the HCPA, and can be applied to other AE. The Stochastic Gradient Descent (SGD) presented the best performance, 79.7% of ROC-AUC in the prediction of AE. Already for the detection of AE the best method was the Logistic Regression, with performance 80.6% of ROC-AUC. Text mining methods can be used to effectively support the prediction and detection of AE by directing surveillance actions to improve patient safety.

Orientador: Roberta Spolon / Banca: Kelton Augusto Pontara da Costa / Banca: Anderson Francisco Talon / Resumo: No início desta década havia cerca de 5 bilhões de telefones em uso gerando dados. Essa produção global aumentou aproximadamente 40% ao ano no início da década passada. Esses grandes conjuntos de dados que podem ser capturados, comunicados, agregados, armazenados e analisados, também chamados de Big Data, estão colocando desafios inevitáveis em muitas áreas e, em particular, no campo Machine Learning. Algoritmos de Machine Learning são capazes de extrair informações úteis desses grandes repositórios de dados e por este motivo está se tornando cada vez mais importante o seu estudo. Os programas aptos a realizarem essa tarefa podem ser chamados de algoritmos de classificação e clusterização. Essas aplicações são dispendiosas computacionalmente. Para citar alguns exemplos desse custo, o algoritmo Quality Threshold Clustering tem, no pior caso, complexidade O(�����������������5). Os algoritmos hierárquicos AGNES e DIANA, por sua vez, possuem O(n²) e O(2n) respectivamente. Sendo assim, existe um grande desafio, que consiste em processar grandes quantidades de dados em um período de tempo realista, encorajando o desenvolvimento de algoritmos paralelos que se adequam ao volume de dados. O objetivo deste trabalho é apresentar a paralelização do algoritmo de hierárquico divisivo DIANA. O desenvolvimento do algoritmo foi realizado em MPI e OpenMP, chegando a ser três vezes mais rápido que a versão monoprocessada, evidenciando que embora em ambientes de memória distribuídas necessite de... / Abstract: Earlier in this decade there were about 5 billion phones in use generating data. This global production increased approximately 40% per year at the beginning of the last decade. These large datasets that can be captured, communicated, aggregated, stored and analyzed, also called Big Data, are posing inevitable challenges in many areas, and in particular in the Machine Learning field. Machine Learning algorithms are able to extract useful information from these large data repositories and for this reason their study is becoming increasingly important. The programs that can perform this task can be called classification and clustering algorithms. These applications are computationally expensive. To cite some examples of this cost, the Quality Threshold Clustering algorithm has, in the worst case, complexity O (n5). The hierarchical algorithms AGNES and DIANA, in turn, have O (n²) and O (2n) respectively. Thus, there is a great challenge, which is to process large amounts of data in a realistic period of time, encouraging the development of parallel algorithms that fit the volume of data. The objective of this work is to present the parallelization of the DIANA divisive hierarchical algorithm. The development of the algorithm was performed in MPI and OpenMP, reaching three times faster than the monoprocessed version, evidencing that although in distributed memory environments need synchronization and exchange of messages, for a certain degree of parallelism it is advantageous ... / Mestre

A simulação geoestatística por múltiplos pontos é um campo de pesquisa bastante ativo e tem sido aplicada com sucesso na indústria petrolífera. Entretanto, poucos estudos foram direcionados para o seu emprego em depósitos minerais. A simulação multipontual é um método promissor que supera as principais desvantagens dos métodos tradicionais. Por ser um método estocástico, ela gera diversas realizações equiprováveis que permitem a inferência de incertezas. E a integração de mapas de probabilidade local como dados secundários permite que a deficiência das simulações em precisão local seja superada. Além de tudo, diferentemente da krigagem e da simulação clássica, que são baseadas em estatísticas de segunda ordem (bipontuais), a simulação multipontual é capaz de representar estruturas geológicas complexas, ao extrair de training images padrões estatísticos de alta ordem. Nesta dissertação, os contatos litológicos dos envelopes de minério de três depósitos minerais reais e de um depósito sintético foram estimados por krigagem e simulados por um método de simulação tradicional e por um método de simulação multipontual. Constatou-se que a simulação multipontual pode ser facilmente aplicada a depósitos minerais e o desempenho dos três métodos foi comparado em situações de diferentes densidades amostrais. Apesar da melhor adequação teórica da simulação multipontual para a representação de geologias complexas, os resultados obtidos para um depósito complexo foram insatisfatórios. A solução para esse caso pode estar entre os diversos algoritmos de simulação multipontual que têm sido recentemente desenvolvidos. Por outro lado, a aplicação da simulação multipontual nos três depósitos de geologia mais simples foi muito exitosa. Os resultados mostraram contornos geologicamente plausíveis e muito mais definidos do que com os métodos tradicionais. Os modelos gerados foram tão precisos quanto os oriundos de métodos determinísticos e possibilitaram a avaliação de incertezas por meio de uma média de realizações, como qualquer método estocástico. Outra vantagem do método multipontual foi a incorporação de mapas de probabilidade local como dados secundários que permitiram definir a zona de incerteza desejada nos modelos. Todo o procedimento empregado foi descrito e justificado detalhadamente. / Geostatistical multiple-point simulation (MPS) is a very active field of research that has been applied successfully in the oil industry. However, few studies about its application in mineral deposits have been conducted. MPS is a promising method that overcomes the main drawbacks of traditional methods. Because it is a stochastic method, it generates several equiprobable realizations that allow uncertainties inference. And the integration of local probability maps as secondary data allows the lack of local precision in simulations to be overcome. Furthermore, unlike kriging and classical simulation, which are based on second-order (two-point) statistics, a MPS is able to reproduce complex geological features by high-order statistical patterns extraction from training images. In this thesis, ore envelopes lithological contacts of three real mineral deposits and of a synthetic deposit were estimated by kriging and simulated by a traditional simulation method and by a MPS method. It was verified that the MPS can be easily applied to mineral deposits and the performances of the three methods were compared in situations of different sample densities. Despite the theoretical suitability of the MPS for the representation of complex geological structures, the results obtained for a complex deposit were unsatisfactory. The solution for this case may be among the several MPS algorithms that have been recently developed. On the other hand, the application of MPS in the three simple geology deposits was very successful. The results showed geologically plausible contours much more defined than those obtained through the traditional methods. The models created were as accurate as those derived from the deterministic methods and enabled the evaluation of uncertainties by means of a mean of realizations, like any stochastic method. Another advantage of the multiple-point method was the incorporation of local probability maps as secondary data that allowed setting the zone of uncertainty desired in the models. The entire procedure was described and explained in detail.