No contexto de refino de petróleo, alquilação é o processo pelo qual se produz uma corrente de hidrocarbonetos chamada de alquilado, na faixa da gasolina, a partir de olefinas leves (propeno, butenos) e isobutano. A demanda por alquilado como corrente integrante do pool de gasolinas de uma refinaria tem aumentado ao longo das duas últimas décadas devido a diversos fatores, sendo o principal a adoção de normas mais restritivas para a qualidade de combustíveis automotivos. No presente trabalho foi desenvolvido e validado um modelo matemático fenomenológico capaz de representar adequadamente as reações químicas envolvidas no processo de alquilação catalítica que utiliza ácido fluorídrico como catalisador, bem como estimar o rendimento de produto e subprodutos da reação e a qualidade do alquilado, representada pelo teor de tri-metil-pentanos (TMP) e di-metil-hexanos (DMH) no alquilado. A construção do modelo foi baseada em balanços de massa e energia no conjunto reacional, utilizando mecanismos cinéticos disponíveis na literatura, sendo os seus parâmetros cinéticos estimados por regressão não linear a partir de literatura. O modelo foi validado com dados obtidos em uma unidade industrial de propriedade da Petrobrás, localizada em Cubatão. Os resultados obtidos permitem afirmar que o modelo apresentou boa resposta para a identificação do consumo de reagentes e rendimento de produtos. Sua resposta tendeu a subestimar a quantidade de frações pesadas do alquilado. / Alkylation is the process which light hydrocarbons (like butenes and iso-bute) are transformed into heavier hydrocarbons, called alkylate. The alkylate demand as a gasoline component has been growing since the middle 90s, mostly due to more severe quality requirements for gasoline. This work proposes a mathematical model that accounts for the main chemical reactions for a HF Alkylation Unit. The alkylate yield and quality, described by its composition, are also represented as well. This model as based on mass and energy balances for the alkylation reactor, using the most accepted kinetic mechanism available at literature. The model constants were estimated by non-linear regression with available data from literature. The model validation was performed comparing the simulation results with data collected at an industrial Alkylation unit at Cubatão, Brazil, without further parameter adjustment. The results show a good model response for the consumption of reagents and alky yield. The model, however, underpredicts the yield of heavier fractions.

Submitted by Willian Valmorbida (willianvalmorbida@hotmail.com) on 2010-11-10T13:18:45Z No. of bitstreams: 1 AlexandreAndreFeil.pdf: 985168 bytes, checksum: 67be61085e10f14e3c1180cceefed44a (MD5) / Made available in DSpace on 2010-11-10T13:18:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AlexandreAndreFeil.pdf: 985168 bytes, checksum: 67be61085e10f14e3c1180cceefed44a (MD5) / O presente estudo apresenta a evolução do consumo de água da parcela da zona urbana do município de Lajeado/RS, abastecida unicamente pela Companhia Riograndense de Saneamento (CORSAN), no período de 2000 a 2007. Paralelamente, é apresentado o crescimento populacional total e o abastecimento da mesma área de estudo através dos dados fornecidos pelo Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento (SNIS), pela Fundação Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE), CORSAN e Centro de Informações Hidrometeorológicas (CIH) da UNIVATES. A partir destes dados, objetivamos caracterizar o Sistema de Abastecimento de Água (SAA) da CORSAN de Lajeado/RS, elaborar um modelo matemático que simule a linha de tendência do volume de consumo (C) de água em função da população total e do tempo, para verificar a possibilidade ou não de um colapso por escassez de água e determinar o volume do consumo per capita (L/hab.dia). A metodologia empregada na fase da caracterização foi a tabulação e pareamento dos dados coletados através do software Microsoft® Excel 2003¹. Já na fase da previsão dos dados entre 2008 a 2032 foi utilizado o software LAB Fit Ajuste de Curvas² que apresenta as funções ordenadas pelo menor valor de x² red. (Qui-quadrado reduzido), apresentando o perfil de crescimento, o valor de x² (Qui-quadrado) enquadrado na área de não rejeição e os coeficientes r (Correlação) e r² (Determinação). Os resultados da fase da caracterização foram satisfatórios e na fase da previsão constatou-se que a estrutura instalada no ano de 2007 terá capacidade de abastecer a população projetada até meados de 2026, caso sejam mantidos os mesmos patamares de produção e consumo.

Submitted by Ana Paula Lisboa Monteiro (monteiro@univates.br) on 2011-12-21T19:54:40Z No. of bitstreams: 1 JeisonRodrigo.pdf: 16729997 bytes, checksum: 526cda1c0bd428f9ef30f8e779deb6bb (MD5) / Approved for entry into archive by Willian Valmorbida(willianvalmorbida@hotmail.com) on 2011-12-23T13:44:03Z (GMT) No. of bitstreams: 1 JeisonRodrigo.pdf: 16729997 bytes, checksum: 526cda1c0bd428f9ef30f8e779deb6bb (MD5) / Made available in DSpace on 2011-12-23T13:44:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JeisonRodrigo.pdf: 16729997 bytes, checksum: 526cda1c0bd428f9ef30f8e779deb6bb (MD5) / A preocupação com o ensino esta levando pesquisadores a procurarem novos métodos que ensino que levem os alunos a uma significação no processo de ensino e aprendizagem. O estudo em questão apresenta uma alternativa utilizando a metodologia de ensino da Modelagem Matemática para o estudo dos conteúdos da Geometria de forma a tornar-se potencialmente significativa para o aluno relacionar seus conhecimentos adquiridos fora do ambiente escolar com o conhecimento teórico, favorecendo a Aprendizagem Significativa. Este estudo caracteriza-se como um Estudo de Caso realizado com alunos do 3o ano do Ensino Médio da EJA, e a partir das intervenções pedagógicas realizadas com esses alunos, foram realizadas coletas de dados através dos seguintes instrumentos: observações efetuadas na realização das atividades; material desenvolvido pelos alunos no transcorrer das atividades, tais como, questionário preenchido pelos alunos; áudios gravados durante as atividades; fotos e o vídeo gravado no dia da apresentação dos trabalhos, cartazes e maquetes. Foram realizadas um total de oito intervenções pedagógicas neste estudo, sendo todas desenvolvidas com os alunos em pequenos grupos: A primeira intervenção ficou destinada a medição da área da escola por parte dos alunos no local destinado a construção do prédio novo; A segunda atividade constitui na definição das medidas das novas salas de aula e demais dependências, em que os alunos tiveram que seguir alguns critérios definidos em consenso pelo grande grupo, a forma de trabalho ficou a critério de cada grupo. A terceira atividade constitui nos grupos definirem o formato geométrico do prédio novo, uma vez que estavam munidos das medidas da área do terreno e dos cálculos das medidas das salas definidas pelos próprios grupos, não se esquecendo de levar em consideração alguns apontamentos feitos pelo grande grupo. A quarta atividade constitui nos grupos calcularem a quantidade de um determinado tijolo a serem utilizados em seus projetos para a construção do prédio novo. A quinta atividade constitui nos grupos definirem o tamanho e a quantidade de piso cerâmico a serem utilizados nos projetos. A sexta atividade ficou destinado aos grupos definirem a partir de critérios definidos pelo grande grupo, a encontrarem valores que determinassem o tamanho de caixa d’água a ser utilizada em seus projetos. A penúltima atividade constitui nos grupos apresentarem os cálculos desenvolvidos nas atividades anteriores e, seguindo sugestão do grande grupo, em que eles confeccionariam maquetes apresentando o formato geométrico de seus projetos para a construção do prédio novo, em que a turma foi convidada a realizar esta atividade no saguão da escola para as demais turmas. A última atividade constitui no preenchimento do questionário de forma individual, que foi a última evidência coletada na realização deste estudo. Os dados foram analisados com base no referencial teórico e como resultado, podemos destacar que a partir do modelo Matemático “construção de um prédio novo” os alunos conseguiram relacionar ao conteúdo de Geometria. Destacamos como exemplos: a atividade em que os alunos determinaram a quantidade de tijolos a serem utilizados em seus projetos, onde utilizaram de cálculos de área para a realização da mesma e a outra atividade eles deveriam determinar o tamanho do reservatório de água de acordo com a quantidade de alunos, para isto utilizaram cálculos de volume; a atividade em que era para determinar o tamanho da sala de aula.

Submitted by FERNANDA DA SILVA VON PORSTER (fdsvporster@univates.br) on 2016-09-06T18:04:33Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) 2015ErikaBrandhuberGoulart.pdf: 1776556 bytes, checksum: a5bab44065a6009ba46e89eecc9a0071 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Lisboa Monteiro (monteiro@univates.br) on 2016-09-12T17:41:46Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) 2015ErikaBrandhuberGoulart.pdf: 1776556 bytes, checksum: a5bab44065a6009ba46e89eecc9a0071 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-12T17:41:46Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) 2015ErikaBrandhuberGoulart.pdf: 1776556 bytes, checksum: a5bab44065a6009ba46e89eecc9a0071 (MD5) Previous issue date: 2016-09 / A presente pesquisa possui abordagem qualitativa e envolve a temática formação continuada de professores e a Modelagem Matemática. O estudo teve como objetivo a investigação das implicações de um curso de formação continuada, com foco na Modelagem Matemática, na prática pedagógica de professores da educação básica. Nesse contexto, foi proporcionado um curso de formação continuada de vinte horas, a cinco professores de Matemática dos sextos e sétimos anos do ensino fundamental de uma Escola Municipal de Ensino Fundamental na cidade de Ariquemes, Rondônia. Esse curso teve como principal objetivo fomentar a exploração da Modelagem Matemática como uma alternativa metodológica no ensino dessa disciplina na educação básica. Para conhecer os significados e experiências dos professores em relação ao tema, foram utilizados dois questionários abertos e anotações em diários de campo. Os dados coletados a partir desses instrumentos e os encontros realizados durante a formação foram descritos e analisados a partir dos pressupostos da análise descritiva. Os resultados apontam que a formação continuada deveria ser uma praxe no cenário educacional, e que a Modelagem Matemática pode ser utilizada como alternativa metodológica para o ensino de Matemática, pois pode proporcionar melhoria nos processos de ensino e de aprendizagem dessa disciplina na Educação Básica. / This research has a qualitative approach and involves the continuing education of teachers and Mathematical Modeling theme. The study had as objective the investigation of the implications of a continuing education course, with a focus on Mathematical Modeling in pedagogical practice of basic education teachers. In this context, it was provided a continuing education course of twenty hours, to five teachers of Mathematics of the sixth and seven years of the elementary education of a Municipal Elementary School in Ariquemes City, Rondônia. This course had as main goal to encourage the exploration of Mathematical Modeling as an alternative methodology in the teaching of this subject in basic education. For knowing the meanings and experiences of teachers in relation to the theme, were used two opened questionnaires and notes on field diaries. The data collected from these instruments and the meetings held during the training were described and analyzed from the assumptions of the descriptive analysis. The results show that continuing formation should be a practice in the educational setting, and the Mathematical Modeling can be used as alternative methodology for Mathematical teaching, because it can provide improvement in teaching and learning processes of this subject in Basic Education.

Biorreatores, que são explorados desde a antiguidade, são sistemas capazes de realizar a fermentação de compostos orgânicos, continuam sendo amplamente utilizados atualmente devido à diversidade de aplicações. Esses sistemas podem operar em diferentes modos de fermentação, entretanto, os mais utilizados são: fermentação contínua, semicontínua e descontínua. Esse último, juntamente com o processo de digestão anaeróbia (ausência de oxigênio), permitem que uma determinada matéria orgânica seja degradada e transformada em biogás, um dos fatores chave para geração de energia limpa. Percebe-se, portanto, que o estudo de biorreatores em modo de operação descontínuo e em processo de digestão anaeróbia é fundamental para o desenvolvimento de pesquisas relacionadas à geração de energia renovável. Para facilitar o entendimento desse processo, alguns autores propuseram estudos baseados na identificação de parâmetros em modelos não-lineares descritivos, do tipo caixa-branca, que hoje são vastamente utilizados na modelagem de biorreatores. A grande limitação dessa abordagem é que o processo de identificação de sistemas utilizando esses modelos pode ser complexo e demorado, ou, ainda, os parâmetros dos sistemas representados podem não ser identificáveis, inviabilizando o procedimento. Tentando amenizar essas dificuldades, propomos neste trabalho a utilização de modelos polinomiais NAR e NARMA do tipo caixa-preta para a modelagem de biorreatores em modo de fermentação descontínua. Modelos caixa-preta representam sistemas reais por meio de sua saída, sem informação sobre os mecanismos internos desse sistema, simplificando a identificação. Frente a esse contexto, o objetivo deste estudo é investigar a predição e, por consequência, realizar o monitoramento da produção de metano utilizando os modelos caixa-preta propostos em sistemas de biorreatores em modo descontínuo e em processo de digestão anaeróbia. Realizamos estudos que abarcam a investigação de dados simulados e de dados reais. Num primeiro momento são propostos modelos polinomiais dos tipos NAR e NARMA. A partir desses modelos são estimados os parâmetros dos sistemas simulados, com e sem ruído na saída, baseados em condições iniciais propostas na literatura, que denominamos Grupo de Controle. Posteriormente realizamos as validações desses modelos. Em seguida, passamos à etapa de investigação do domínio de validade dos modelos caixa-preta propostos, realizando um estudo em que modificamos as condições iniciais do sistema que representa biorreatores em modo de fermentação descontínua. Por fim, utilizamos dados de um experimento real para realizar o processo de estimação de parâmetros e de validação dos modelos. Os resultados mostraram que os modelos polinomiais NAR e NARMA são bastante adequados para predição de metano em biorreatores em modo de fermentação descontínua em processo de digestão anaeróbia, tanto para os dados simulados quanto para os dados reais. / Bioreactors, which are explored since antiquity, are systems that are capable of performing the fermentation of organic compounds. Nowadays, they are widely applied due to its diversity of applications. These systems can operate in different fermentation modes: continuous, fed-batch and batch. This last fermentation method along with the process of anaerobic digestion allow organic matter to be degraded and converted into biogas, which is a key factor for clean energy generation. It is thus realized that the study of bioreactors in batch mode and anaerobic digestion process is crucial to the development of research related to renewable energy generation. For a better understanding of the process, some authors have proposed studies based on parameters identification in descriptive nonlinear models, white-box models, which are widely used in bioreactors modeling. The main limitation of this approach is that the system identification procedure using these models can be complex and time-consuming, or even the parameters of the systems may not be identifiable. In order to overcome these difficulties, we propose in this work the use of black-box polynomial models for bioreactor modeling in batch mode, with NAR and NARMA model structures. Black-box models represent real systems using its output, without explicitly considering the inner mechanisms of the system, simplifying the identification procedure. Thus, the aim of this work is to investigate the prediction and monitoring methane production using the black-box models proposed using bioreactor systems in batch and anaerobic digestion process. The investigation uses numerical simulation and experimental data. At first, polynomial models of the types NAR and NARMA are proposed. The parameters from these models using simulation data with and without noise at the output, based on initial conditions proposed in the literature, are estimated. Subsequently we perform validations of these models. The next step is the study of the validity domain of the proposed black-box models, which is performed by testing many different initial conditions of the system that represents bioreactors in batch fermentation mode. Finally, we used real experimental data to perform the estimation of the parameters from the process and validation of models. The results, both simulated and experimental, indicate that the polynomial models NAR and NARMA are appropriate for prediction of methane fermentation in batch bioreactors.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:37:52Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo3811_1.pdf: 1870062 bytes, checksum: a96b4453d906b771290ab59f23b1d412 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2008 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho está focado na modelagem matemática e simulação de um robô bípede. Parte da nossa modelagem matemática visa calcular as posições e velocidades de cada ponto do robô bípede, em cada instante de tempo, nos seus aspectos cinemáticos a partir de dados obtidos de sensores inerciais. Neste trabalho essa modelagem foi feita através da utilização de um sistema auxiliar de coordenadas 3D. E também da construção e utilização de um integrador numérico para as velocidades angulares e acelerações lineares desse sistema, solidário a cintura do robô bípede, com isso poderemos conhecer deslocamentos e rotações sofridos por todas as partes do robô em relação a um sistema global de coordenadas. A estratégia é primeiro obter o deslocamento da origem e as rotações dos eixos do sistema local de coordenadas, para, então, a partir das rotações dos motores obter o movimento das outras partes. Com isto pode-se reconstituir toda a dinâmica em tempo suficiente para qualquer atitude de controle ou avaliação de desempenho do mesmo

A brucelose bovina é uma zoonose que apresenta importância econômica por ocasionar perdas reprodutivas nas espécies animais acometidas. Em 2001, no Brasil, foi criado o Programa Nacional de Controle e Erradicação da Brucelose e da Tuberculose Animal. Uma das principais medidas instituídas pelo programa é a vacinação de fêmeas entre três e oito meses de idade pela cepa B19. Posteriormente, em 2007, ficaram definidas as normas para a utilização da cepa RB51 em fêmeas maiores que oito meses de idade, e em propriedades que apresentem foco da doença. Sabe-se que esta medida, se utilizada, abreviaria o período de tempo necessário para que a redução da prevalência da brucelose bovina fosse atingida. A fim de estimar a magnitude desta redução, bem como aferir o acumulado de animais a serem protegidos para que a diminuição na prevalência ocorra, foi realizado um modelo matemático associando a proteção de 80% das bezerras por B19, à proteção de 10, 40 e 80% das demais fêmeas por RB51. Para as simulações, foram consideradas as Unidades Federativas que apresentam prevalência da brucelose bovina acima de 2%. Comparando os cenários analisados, pôde-se concluir que a redução do período de tempo necessário para que se atingisse 2% de prevalência pouco diferiu quanto à cobertura vacinal de 40 ou 80% das fêmeas vacináveis. Isto faz com que a primeira alternativa possa, economicamente, ser tida como mais interessante, uma vez que abrangeria um acumulado menor de animais protegidos. Considerando o Estado de Goiás, que apresenta prevalência de 3,01% e um efetivo de 8.336.632 fêmeas bovinas, a proteção das fêmeas jovens por B19 juntamente à proteção de 40% das demais por RB51, faria com que a redução da prevalência alcançasse 2% em quatro anos, com um acumulado de 1.302.130 animais protegidos. Em relação ao Estado de Mato Grosso, que apresenta a maior prevalência, 10,25%, e 8.377.433 fêmeas com mais de 24 meses de idade, foi observado que a frequência da brucelose chegaria a 2% em quinze anos caso a proporção de fêmeas protegidas por RB51 fosse 40%, resultando em um acumulado de 1.656.098 animais. Em comparação à utilização da B19 como única medida preventiva, utilizando a RB51 em 40% das fêmeas vacináveis, se reduziria o período de tempo para se atingir 2% de prevalência de sete para quatro anos no Estado de Goiás, e de 22 para 15 anos no Mato Grosso. Além disso, a determinação dos acumulados a serem vacinados permite que se avalie economicamente a viabilidade ao uso da RB51 / Bovine brucellosis is a zoonosis that play important economic role for causing reproductive losses on animal species that are affected. In 2001, in Brazil, Brazilian National Program for the Control and Eradication of Bovine Brucellosis and Tuberculosis was created. One of the main action proposed by the program is vaccination of female between three to eight months of age by B19 strain. Later, in 2007, were defined the roles for RB51 strain use in females older than eight months, and in herds that are in outbreak situation. It is known that this measure, if used, would short the time needed for bovine brucellosis reduction. In order to estimate the magnitude of this reduction, as well as to measure the accumulated of protected animals for brucellosis prevalence decrease, a mathematical model was done associating protection by B19 in 80% of heifers, to protection by RB51 in 10, 40 and 80% of other females. For simulations, states that presented brucellosis prevalence superior than 2% were considered. Comparing these scenarios was possible to conclude that the time needed to reduce prevalence to 2% were similar between 40 and 80%. This turns the former alternative economically more interesting, once it will cover lower number of protected animals. Considering Goiás State, that presents prevalence of 3.01% and a amount of 8336,632 female bovine, protection of 80% of heifers by B19, along protection of 40% of other females by RB51, would make prevalence reach 2% in four years, with a total of 1302,130 protected animals. Relative to Mato Grosso State, that has the major prevalence, 10.25%, and 8377,433 female older than 24 months of age, were observed that brucellosis frequency would reduce to 2% in 15 years in case of 40% of female protected by RB51, resulting in an amount of 1656,098 animals. In comparison with the use of B19 as single preventive measure, time to reduce prevalence to 2% will reduce from seven to four years in Goiás, and from 22 to 15 years in Mato Grosso. Moreover, determination of accumulated of protected animals allows that RB51 use would be economically evaluated

O presente estudo se propôs a responder à questão de investigação: como a Modelagem Matemática pode contribuir como um meio do educando ser protagonista da sua aprendizagem, aspirando a sua autonomia? A pesquisa apresenta uma proposta de sequência de tarefas em um ambiente de aprendizagem de Modelagem Matemática, dividida em três partes, que são: o convite para realizar modelagem, uma experiência com a temática água e uma experiência com um tema de livre escolha. O estudo foi desenvolvido durante o segundo semestre de 2016, com uma turma de terceiro ano do Ensino Médio de uma escola municipal de Sapucaia do Sul, no horário regular de aula. Apoiada na teoria da Modelagem Matemática em uma perspectiva Sócio-crítica de Barbosa (2001), elaboração de perguntas em um ambiente de Modelagem Matemática de Sant’Ana e Sant’Ana (2009) e na Pedagogia da Autonomia de Paulo Freire (1996), e utilizando o estudo de caso como metodologia, o presente trabalho evidenciou que os estudantes podem ser ativos na construção dos seus conhecimentos. Além disso, percebeu-se, como resultados, que quando lhes é oportunizado um ambiente de liberdade e consideração, que respeita as suas escolhas, os alunos vão assumindo sua responsabilidade pela sua aprendizagem, construindo, aos poucos, suas preferências, suas opções e sua autonomia. / The present study aims to answer the research question: how can Mathematical Modeling contribute as a way for the learner to be the protagonist of their learning by aspiring to their autonomy? The research presents a task sequence proposal in a mathematical modeling-learning environment, divided into three parts. Such parts are the invitation to perform modeling, an experience with water theme, and an experiment with a theme of free student’s choice. The study was developed during the second semester of 2016, with a third year High School class from a municipal school in Sapucaia do Sul, at regular school hours. Based on the theory of Mathematical Modeling in a Socio-critical perspective of Barbosa (2001), elaboration of questions in an environment of Mathematical Modeling of Sant'Ana and Sant'Ana (2009) and in the pedagogy of autonomy of Paulo Freire (1996), and using the case study as a methodology, the present study showed that students can be active in the construction of their knowledge. In addition, it was noticed that, when it is offered an environment of freedom and consideration, respecting their choices, students will assume their responsibility for their learning, gradually building their preferences, their choices and their autonomy.

O desenvolvimento de queimadores de baixo NOx é baseado na compreensão da interação entre a cinética química da combustão e o campo do escoamento. Escoamentos rotacionais (swirling flows) são caracterizados pela presença de gradientes de pressão radiais e axiais, e tem sido aplicados como técnica de combustão para a minimização desses poluentes. Neste trabalho é apresentada a modelagem numérica de uma câmara de combustão cilíndrica com queimador dotado com swirler de blocos móveis. O modelo, composto pela equação de continuidade, balanços da quantidade de movimento em três dimensões, o transporte da energia cinética turbulenta e da vorticidade, transporte de espécies químicas e energia, foi implementado numericamente sob a plataforma computacional Fluent. A câmara foi simulada considerando propano combustível e os resultados comparados a dados experimentais de uma câmara cilíndrica operada com GLP. Como principal resultado foi possível identificar a ocorrência da ZCR no escoamento e a influência do número de swirl sobre as características da combustão. / The development of low NOx burners is based on the comprehension of the interaction between combustion kinetics and flow field. Swirling flows are characterized by radial and axial pressure gradients, which improve the recirculation of the hot products into the flame region, and then enhance the combustion efficiency have being proposed as a mean to reduce NOx emissions from these equipment’s. This work presents the numerical modeling of cylindrical combustion chamber equipped with movable blocks burner. The model includes the continuity equation along with the 3D momentum balance equations, the k-ω shear stress transport turbulence model equations, the energy balance and the equations for transport chemical species. Results of the simulation of the swirling reactive flow in the combustion chamber, performed using Fluent CFD package, are validated by comparison with experimental data obtained elsewhere. As a main result, it was possible to identify the occurrence of a CRZ in the flow and to discuss the influence of the swirl number on the combustion characteristics.

Biorreatores, que são explorados desde a antiguidade, são sistemas capazes de realizar a fermentação de compostos orgânicos, continuam sendo amplamente utilizados atualmente devido à diversidade de aplicações. Esses sistemas podem operar em diferentes modos de fermentação, entretanto, os mais utilizados são: fermentação contínua, semicontínua e descontínua. Esse último, juntamente com o processo de digestão anaeróbia (ausência de oxigênio), permitem que uma determinada matéria orgânica seja degradada e transformada em biogás, um dos fatores chave para geração de energia limpa. Percebe-se, portanto, que o estudo de biorreatores em modo de operação descontínuo e em processo de digestão anaeróbia é fundamental para o desenvolvimento de pesquisas relacionadas à geração de energia renovável. Para facilitar o entendimento desse processo, alguns autores propuseram estudos baseados na identificação de parâmetros em modelos não-lineares descritivos, do tipo caixa-branca, que hoje são vastamente utilizados na modelagem de biorreatores. A grande limitação dessa abordagem é que o processo de identificação de sistemas utilizando esses modelos pode ser complexo e demorado, ou, ainda, os parâmetros dos sistemas representados podem não ser identificáveis, inviabilizando o procedimento. Tentando amenizar essas dificuldades, propomos neste trabalho a utilização de modelos polinomiais NAR e NARMA do tipo caixa-preta para a modelagem de biorreatores em modo de fermentação descontínua. Modelos caixa-preta representam sistemas reais por meio de sua saída, sem informação sobre os mecanismos internos desse sistema, simplificando a identificação. Frente a esse contexto, o objetivo deste estudo é investigar a predição e, por consequência, realizar o monitoramento da produção de metano utilizando os modelos caixa-preta propostos em sistemas de biorreatores em modo descontínuo e em processo de digestão anaeróbia. Realizamos estudos que abarcam a investigação de dados simulados e de dados reais. Num primeiro momento são propostos modelos polinomiais dos tipos NAR e NARMA. A partir desses modelos são estimados os parâmetros dos sistemas simulados, com e sem ruído na saída, baseados em condições iniciais propostas na literatura, que denominamos Grupo de Controle. Posteriormente realizamos as validações desses modelos. Em seguida, passamos à etapa de investigação do domínio de validade dos modelos caixa-preta propostos, realizando um estudo em que modificamos as condições iniciais do sistema que representa biorreatores em modo de fermentação descontínua. Por fim, utilizamos dados de um experimento real para realizar o processo de estimação de parâmetros e de validação dos modelos. Os resultados mostraram que os modelos polinomiais NAR e NARMA são bastante adequados para predição de metano em biorreatores em modo de fermentação descontínua em processo de digestão anaeróbia, tanto para os dados simulados quanto para os dados reais. / Bioreactors, which are explored since antiquity, are systems that are capable of performing the fermentation of organic compounds. Nowadays, they are widely applied due to its diversity of applications. These systems can operate in different fermentation modes: continuous, fed-batch and batch. This last fermentation method along with the process of anaerobic digestion allow organic matter to be degraded and converted into biogas, which is a key factor for clean energy generation. It is thus realized that the study of bioreactors in batch mode and anaerobic digestion process is crucial to the development of research related to renewable energy generation. For a better understanding of the process, some authors have proposed studies based on parameters identification in descriptive nonlinear models, white-box models, which are widely used in bioreactors modeling. The main limitation of this approach is that the system identification procedure using these models can be complex and time-consuming, or even the parameters of the systems may not be identifiable. In order to overcome these difficulties, we propose in this work the use of black-box polynomial models for bioreactor modeling in batch mode, with NAR and NARMA model structures. Black-box models represent real systems using its output, without explicitly considering the inner mechanisms of the system, simplifying the identification procedure. Thus, the aim of this work is to investigate the prediction and monitoring methane production using the black-box models proposed using bioreactor systems in batch and anaerobic digestion process. The investigation uses numerical simulation and experimental data. At first, polynomial models of the types NAR and NARMA are proposed. The parameters from these models using simulation data with and without noise at the output, based on initial conditions proposed in the literature, are estimated. Subsequently we perform validations of these models. The next step is the study of the validity domain of the proposed black-box models, which is performed by testing many different initial conditions of the system that represents bioreactors in batch fermentation mode. Finally, we used real experimental data to perform the estimation of the parameters from the process and validation of models. The results, both simulated and experimental, indicate that the polynomial models NAR and NARMA are appropriate for prediction of methane fermentation in batch bioreactors.