Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2015 / Made available in DSpace on 2016-04-15T13:12:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 337982.pdf: 2096938 bytes, checksum: 6f7155e7c0fbcd225ece5e9f60b6ea39 (MD5) Previous issue date: 2015 / A técnica de polimerização em miniemulsão tem se destacado muito nas últimas décadas diante das inúmeras possibilidades de aplicação da mesma, especialmente em virtude do mecanismo de nucleação das gotas. Mesmo assim, muitos aspectos desta técnica ainda não estão bem escla-recidos. Neste trabalho é apresentado o desenvolvimento de um modelo matemático para o estudo da cinética de reação e da distribuição de massa molar em sistemas de polimerização em miniemulsão com iniciadores or-ganossolúveis. O modelo matemático proposto permite a obtenção de dis-tribuições completas de massa molar com cadeias de até 100.000 meros em tempos computacionais próximos de 12 min, abrangendo todo o es-pectro do regime cinético observado nos sistemas de polimerização em miniemulsão. O modelo foi validado a partir de dados experimentais para representar a polimerização dos monômeros metacrilato de metila e esti-reno na presença de pequenas e grandes quantidades de coestabilizadores saturados e/ou insaturados. Na sequência, utilizou-se o modelo para o es-tudo do efeito de variáveis como diâmetro de partícula, temperatura e concentrações de iniciador e coestabilizador na cinética de reação e na massa molar do polímero. As simulações mostraram que o aumento da temperatura e da concentração de iniciador levam ao aumento da veloci-dade de reação e à obtenção de massas molares menores. Porém, para as polimerizações do estireno, o aumento da velocidade de reação mediante o aumento da quantidade de iniciador somente ocorreu a partir do início do efeito gel, devido ao forte efeito da compartimentalização de radicais. A avaliação da influência do tamanho das partículas sobre o regime ciné-tico das polimerizações em miniemulsão para nanoesferas mostrou que tanto a velocidade de reação quanto a massa molar diminuem com o au-mento do diâmetro das partículas, até o diâmetro limite a partir do qual não há mais variação na velocidade de reação e na massa molar com o aumento do diâmetro e a polimerização passa a se comportar como bulk. O modelo matemático foi capaz de mostrar que o diâmetro limite para a massa molar pode ser maior que o obtido para a conversão, indicando que a distribuição da massa molar é mais sensível à compartimentalização de radicais. Para nanocápsulas de poli(metacrilato de metila), o efeito gel inicia logo no começo da reação devido à diminuição no volume livre do meio orgânico, diminuindo o diâmetro limite em relação às nanoesferas; já para as nanocápsulas de poliestireno, o fraco efeito gel e o efeito plas-tificante provocado pelo coestabilizador retardam o início da segregação de fases, aumentando o diâmetro limite. Na polimerização em miniemul-são do metacrilato de metila na presença de ácido oleico, considerou-se aocorrência de reações de adição direta e de transferência de cadeia para moléculas de ácido oleico, resultando em radicais pouco reativos. Os re-sultados mostraram que a presença do ácido graxo insaturado leva à di-minuição da velocidade de reação e da massa molar em relação a sistemas com hexadecano, em decorrência da formação dos radicais pouco reati-vos. Além disso, esta diminuição é intensificada com o aumento da rela-ção ácido oleico/monômero.<br> / Abstract : Miniemulsion polymerization technique has been highlighted over the last decades on the several possibilities of applications, mainly due to the nucleation mechanism of the droplets, which eliminates the requirement for mass transfer between phases. Though many aspects of this technique are still poorly understood. This work presents the development of a mathematical model for the study of reaction kinetics and molar mass dis-tribution in miniemulsion polymerization systems using oil-soluble initi-ators. The proposed mathematical model allows to obtain a complete mo-lar mass distribution with chains size of up to 100,000 mers in computa-tional time near 12 min while covers the entire range of the kinetic regime observed in miniemulsion polymerization systems. The model was vali-dated using experimental data to represent the polymerization of mono-mers methyl methacrylate and styrene in the presence of small and large amounts of saturated and/or unsaturated costabilizers. Then the model was used to study the effects of variables such as particle diameter, tem-perature, initiator and coestabilizer concentrations on kinetics and molar mass. Simulations showed that the increase of temperature and initiator concentration increased reaction rate and decreased molar mass. How-ever, the reaction rate of styrene polymerization only began to increase due to the increasing on initiator amount when gel effect starts, since the strong effect of radicals compartmentalization keeps the average number of radicals per particle the same until this point. Evaluation of particle size effects on the kinetic regime of miniemulsion polymerization to nan-ospheres showed that both the reaction rate and the molar mass decrease with the increasing of particle diameter, up to the limiting diameter from which no more variation in reaction rate and molar mass occurs with the increasing of diameter, then polymerization begins to behave as bulk. The mathematical model was able to show that the limiting diameter for molar mass can be bigger than that obtained for conversion, indicating that the molar mass distribution is more susceptible to radicals compartmentali-zation. For poly(methyl methacrylate) nanocapsules, the gel effect starts at the beginning of reaction due to the decrease in free volume of the or-ganic medium, decreasing the limiting diameter in respect of nano-spheres; on the other hand, for polystyrene nanocapsules, the less pro-nounced gel effect and the plasticizer effect of costabilizer delay the start of phases segregation, hence increasing the limiting diameter. For minie-mulsion polymerization of methyl methacrylate in the presence of oleic acid, it was considered the occurrence of direct addition and chain transferreactions to oleic acid molecules, resulting in less reactive radicals. Re-sults showed that the presence of unsaturated fatty acid leads to a decrease in reaction rate and molar mass compared to systems with hexadecane, due to the formation of the less reactive radicals. Moreover, this drop in-creases with the increasing ratio of oleic acid/monomer.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:31:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-03-26Bitstream added on 2014-06-13T21:03:10Z : No. of bitstreams: 1 angelo_cl_dr_sjrp.pdf: 564904 bytes, checksum: 9040fba17d4908e178486458c8c99f84 (MD5) / Nesta pesquisa nos propomos a fazer uma leitura das falas de alunos do Ensino Fundamental II de escolas mantidas pelo município de Bagé-RS, produzidas em torno de questões que remetem à escola, à matemática e à aula de Matemática. Para tanto, nos valemos de noções como significado, objeto, legitimidade e espaço comunicativo, que compõem o Modelo dos Campos Semânticos (LINS, 1999, 2004, 2008; LINS; GIMENEZ, 1997) para criarmos um ensaio da história de Peter Pan, que nos permitisse falar dos significados que estavam emergindo das falas desses alunos. Tal ensaio, juntamente com as noções do Modelo dos Campos Semânticos e a leitura de outros trabalhos que têm como foco as falas de alunos e/ou de professores, possibilitou-nos compor uma leitura, permeada por excertos das falas dos alunos, na qual mostramos que muitos deles estão na escola e particularmente na sala de aula de Matemática, mas o mundo deles é diferente do mundo do professor. Por mais que eles produzam significados que vão em direção ao mundo dos professores de que a escola e a Matemática são importantes, os interesses deles são outros e muitas vezes se chocam com a lógica com que o professor entende a escola e a sala de aula de Matemática / In this research we propose to have a reading of the students’ speech in the secondary schools supported by the municipality of Bagé-RS, produced around issues related to the school, the mathematics and the Mathematics class. Thus, we were based on notions such as meaning, object, legitimateness and communicative space which compose the Model of Semantic Fields (LINS, 1999, 2004, 2008; LINS; GIMENEZ, 1997) to create an essay of the Peter Pan’s story, so that we could speak about the meanings that were emerging from those students. Such essay, together with the notions of the Model of Semantic Fields and the reading of other works that have as a focus the students and/or teachers’ speech, permitted us to compose a reading permeated by excerpts from the students’ speech. This way we could show that a lot of them are at school and particularly in the Mathematics class, but their world is different from the teacher’s world. However much they produce meanings that go forward the teacher’s world with reference to the importance of the school and the Mathematics, their interests are others and many times they crashed into the logic the teacher understands the school and the Mathematics class

Orientador : Prof. Dr. Cassius Tadeu Scarpin / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Métodos Numéricos em Engenharia. Defesa: Curitiba, 10/02/2017 / Inclui referências : f.86-94 / Resumo: Nesse trabalho, aplicou-se uma estratégia baseada na heurística relax-and-fix como método de solução para o Problema de Roteamento em Arcos Capacitado e Periódico (Periodic Capacitated Arc Routing Problem - PCARP). Considerou-se o caso especial em que os veículos não têm a necessidade de voltar ao depósito no final de um período e, ainda, têm a possibilidade de folgar em qualquer dia do horizonte de tempo. O PCARP é um problema pouco explorado na literatura. Configura-se como um problema NP-hard, sendo comumente aplicado em coleta de resíduos urbano, inspeção de linhas de força, despejo de sal em vias com neve, monitoramento de rodovias, inspeção de ferrovias, irrigação de árvores entre outros. Desenvolveu-se 5 estratégias diferentes para heurística relax-and-fix e uma variação denominada enhanced relax-and-fix avaliando-se seus desempenhos. Os testes computacionais realizados indicaram que as estratégias propostas para heurística são rápidas na determinação de soluções iniciais para o problema estudado. Destaca-se que das 23 instâncias testadas em nenhum caso se esgotou a memória do computador, fato que ocorre com frequência na tentativa de resolver o problema por métodos exatos. Palavras-chave: Relax-and-Fix. Problema de Roteamento em Arcos Capacitado e Periódico. Heuristica. Relaxation Induced Neighborhood Search. / Abstract: On this research it was applied a strategic solution approach based on the heuristic relax-and-fix for the Periodic Capacitated Arc Routing Problem (PCARP). A special case was considered on which the vehicles do not need to return to a depot when finishing the route. In addition there is the possibility of some vehicles that do not work in any day during the time horizon. The PCARP is not so explored in the literature. It is a NP-Hard Problem, usually applied in urban waste collection, inspection of power lines, winter gritting, road monitoring, inspection of railroads and watering trees. To tackle the problem, it was developed five different strategies for the relax-and-fix heuristic and one variation named enhanced relax-and-fix. All these approaches had their performance evaluate and the computational results show that they are fast to find initial solutions. It is important to highlight that the solver, while running, did not stop by running out of memory, this fact frequently occurs when solving this problem by exact methods. Key-words: Relax-and-Fix. Periodic Capacitated Arc Routing Problem. Heuristic. Relaxation Induced Neighborhood Search.

Made available in DSpace on 2014-08-27T14:36:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-09-30Bitstream added on 2014-08-27T15:57:10Z : No. of bitstreams: 1 000773044.pdf: 2451816 bytes, checksum: b701a7f19da8a81c222abcc4e993e346 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / The study of population dynamics in space includes a description of the mechanisms of different movement strategies. These strategies are in?uenced by a variety of factors, such as the landscape features, animal behavior and physiology. One of the most active areas that focuses on the spatial dynamics of populations is the incorporation of these factors into the description of population dynamics. Namely, one seeks ways to incorporate these in?uences to individual models of animal movements, and then, determine the corresponding population level models describing the patterns of space and time use. This thesis refers to the study of spatial redistribution of animals populations. We are interested in knowing how the heterogeneity of the space and the in?uence of spatial memory of individuals affect the dynamic dispersion of a population, related to diffusion or anomalous diffusion, and the generation of patterns, related to ecological behaviors such as sedentarism, migration and nomadism. With this purpose, we have developed two models, one is centred on individuals and the other is at the population level. For the model centered on individuals, we have de?ned movement rules that depend on the spatial memory of individuals that move on a dynamic heterogeneous environment. From these rules we have performed computer simulations and we associate our results to patterns of ecological behaviors. To model the population level, we have also de?ned rules for movement dependent on the memory of individuals and we “translated” these rules into partial differential equations. Through numerical analysis we could associate our results to the diffusive and superdiffusive dispersal patterns. In this thesis, we use the tools of physics and mathematics and biology principles to understand the mechanisms for animals movement and to ?nd a way to relate them to patterns of population redistribution. Our results... / FAPESP: 09/01156-7

O objetivo deste trabalho é estudar os efeitos eletromagnéticos e fluido-dinâmicos induzidos no aço, decorrentes do uso de um agitador eletromagnético. Para tal, foi proposta a construção de um modelo numérico que resolva, de forma acoplada, os problemas de eletromagnetismo e fluido-dinâmica. O modelo numérico do problema eletromagnético, em elementos finitos, foi construído utilizando-se o software Opera-3d/Elektra da Vector Fields. O mesmo foi validado com medidas experimentais de densidade de fluxo magnético feitas na usina. O escoamento decorrente da agitação eletromagnética foi resolvido fazendo-se o acoplamento das forças de Lorentz com as equações de Navier-Stokes. Essas últimas foram resolvidas pelo método de volumes finitos, usando-se o software CFX-4 da AEA Technology. O modelo eletromagnético mostrou que existe um torque máximo dependente da freqüência do campo magnético. Também foi observado que a força magnética aumenta em quatro vezes seu valor, quando a corrente é duplicada. O perfil de escoamento produzido no molde, sob agitação eletromagnética, indica, que as situações de lingotamento testadas, não propiciam o arraste da escória. A velocidade crítica de arraste, determinada via modelo físico, não foi atingida para nenhum caso testado. O modelo fluido-dinâmico e térmico apresentou um aumento do fluxo de calor cedido pelo fluido para a casca solidificada com o uso do agitador eletromagnético. Como conseqüência, observou-se uma queda na temperatura do banho. Também foi observado, que o uso do agitador propicia a remoção de inclusões das camadas mais externas do tarugo. Ao mesmo tempo, notou-se que o uso do agitador aumenta o índice de remoção de inclusões para as duas seções de molde analisadas.

Além de armazenar e distribuir o aço líquido para os moldes, uma das funções do distribuidor de lingotamento contínuo é a flotação e separação das inclusões para uma melhor qualidade do produto final. A eficiência e otimização deste processo requer o conhecimento das características do escoamento do aço líquido dentro do distribuidor. Esta dissertação trata do modelamento matemático do escoamento do aço num distribuidor DELTA-T, sem e com modificadores de fluxo e inibidores de turbulência, em condições isotérmicas e não isotérmicas em diferentes situações de vazão e condições térmicas. O software CFX-4 foi utilizado para resolver as equações de movimento, continuidade e transferência de calor utilizando modelo k-ε de turbulência para uma geometria tri-dimensional. A validação de modelo matemático com o modelo físico foi feita através da comparação de planos de laser entre os vetores de velocidade. Para a trajetória do escoamento foi utilizado no modelo físico a técnica do corante. Para a obtenção das curvas DTR – distribuição de tempos de residência no modelo físico foi usada a técnica de injeção de pulso, enquanto que no modelo numérico esta mesma técnica foi aplicada para um escoamento multifásico homogêneo. O perfil de temperatura calculado do aço na superfície foi comparado com medidas experimentais realizadas na usina O objetivo deste trabalho é caracterizar o escoamento do aço através dos perfis de velocidade, energia cinética de turbulência, perfis de temperatura e curvas de distribuição de tempos de residência, avaliando os tempos mínimo e médio de residência e as porções de volumes característicos. Os resultados obtidos indicam que o uso de modificadores de fluxo e inibidores de turbulência são eficientes no controle da emulsificação. É observado que o escoamento apresenta diferenças quando tratado isotermicamente e não isotermicamente.

El objetivo principal que se persiguió fue la minimización de los costos de distribución a los distintos centros de salud, sin perder el nivel de servicio actual que posee la Empresa y teniendo siempre presente los costos de existencias en las bodegas centrales como también en las bodegas centrales como también en las bodegas regionales.

El principal coste en la industria biotecnológica se produce en I+D, alcanzando un 53% de los ingresos en USA y 63% en Europa (1997-1999). Esto se explica por la complejidad de las técnicas utilizadas, como en algunos procesos de separación y purificación de proteínas. Para disminuir los costes en I+D, se puede reducir el tiempo de diseño de éstas utilizando modelos. Dos técnicas utilizadas extensamente para la separación de proteínas son la cromatografía de interacción hidrofóbica (HIC) y los sistemas de dos fases acuosas (ATPS), para las cuales existen diversos modelos predictivos que se basan en una o más propiedades del sistema y/o la molécula a separar. Las principales limitantes de estos modelos son la capacidad predictiva, y la cantidad y coste de la información requerida. En los modelos que utilizan hidrofobicidad, una limitante adicional es la escala de hidrofobicidad utilizada. Por esto, el presente trabajo tiene como objetivo generar nuevas escalas de hidrofobicidad que mejoren el poder predictivo de modelos reportados para el tiempo de retención adimensional (DRT) de proteínas en HIC, y el coeficiente de partición (K) de proteínas en cuatro tipos de sistemas ATPS. Se analizó un grupo reportado de 74 escalas de propiedades aminoacídicas (APVs), mediante los siguientes algoritmos de clustering: Growing Neuronal Gas (GNG), Growing Grid (GG), Hierarchical Clustering, Bisection Algorithm, Restricted Neigbouhood Search Algorithm, y Markov Clustering Algorithm. Se utilizó también el algoritmo de optimización Genetic Algorithm (GA). Para la predicción de DRT y K, en cada caso se utilizó un modelo que requiere la estructura tridimensional de las proteínas y tres modelos que solo requieren la composición aminoacídica, los que calculan o predicen la hidrofobicidad superficial media (ASH). El poder predictivo de los modelos se calculó mediante validación cruzada de Jacknife. A través de la metodología empleada se obtuvo 308.000 nuevas escalas, de las cuales un 93% se generó con GNG, GG y GA, incluyendo las escalas más exitosas. En general, la utilización de las nuevas escalas permitió desarrollar modelos con un mejor poder predictivo que los basados en escalas reportadas en literatura. Estas mejoras se reflejaron en un aumento del poder predictivo entre un 11% y un 99,6% en un 81% de los casos con respecto al caso base. De forma simultánea, dentro de los modelos con aumento del poder predictivo se obtuvo mejoras en el nivel de ajuste, medido a través del Coeficiente de Pearson, de un 4% a un 300% en 28 de 42 casos (67%). A partir del estudio de las mejores escalas obtenidas y los APVs, se concluyó que existe transferencia de propiedades desde estos últimos a las escalas generadas con GNG y GG. Por otro lado, se descartó transferencia de propiedades a las escalas generadas con GA, sin embargo, se validó su uso. Se determinó que las mejores escalas contienen información de APVs asociados a estudios de: hidrofobicidad en sistemas físicoquímicos (HIC y ATPS), hidrofobicidad de aminoácidos en proteínas, y propensión conformacional de aminoácidos en proteínas. Los resultados obtenidos sugieren que incluir APVs del tipo conformacional permite mejorar las escalas obtenidas, disminuyendo el sesgo introducido por el uso de la ASH. Lo anterior sugiere que una escala que refleje la probabilidad de ocurrencia de cada aminoácido en distintos tipos de estructurasconfiguraciones existentes en la superficie de las proteínas, y que incorpore el potencial hidrofóbico de cada de éstas, podría ser útil para mejorar el poder predictivo de los modelos. En conclusión, a través del uso de algoritmos de clustering y optimización se logró un aumento significativo del poder predictivo de los modelos para HIC y ATPS, el que incluso es mayor al que se obtiene con otros modelos que incorporan directamente más información experimental, lo que permite reducir costes en I+D. La contribución realizada postula nuevas interrogantes y sugiere caminos que amplían y perfeccionan la búsqueda de metodologías para generar mejores modelos predictivos del comportamiento de proteínas en sistemas de separación, que requieren sólo la composición aminoacídica de las proteínas.

Neste trabalho apresentam-se pocedimentos para análise não linear de estruturas de materiais compostos laminados reforçados por fibras. A formulação é baseada em uma descrição cinemática incremental Lagrangeana Total, que permite o tratamento de deslocamentos arbitrariamente grandes com pequenas deformações, utilizando elementos finitos tridimensionais degenerados deduzidos para a análise de cascas. As estruturas são consideradas como submetidas a cargas mecânicas e a ações de temperatura e de umidade. O material é suposto elástico linear com propriedades dependentes, ou não, dos valores da temperatura e da concentração de umidade, ou viscoelástico linear com uma relação constitutiva em integral hereditária , e com comportamento higrotermo-reologicamente simples. As lâminas são consideradas como sujeitas a falhas, as quais são detectadas através de critérios macroscópicos, baseados em tensões ou em deformações. As equações não lineares de equilíbrio são resolvidas através de procedimentos iterativos e as deformações dependentes do tempo são avaliadas pelo método das variáveis de estado. Diversos exemplos numéricos de estruturas submetidas à flexão, flambagem elástica e viscoelástica e falhas são apresentados. / This work presents procedures for nonlinear analysis of laminated composite materiaIs reinforced by fibers. The formulation is based on a Total Lagrangean incremental description which allows the treatment of arbitrarily large displacements and small strains, using three-dimensional degenerated finite elements derived for the shell analysis. The structures are considered as subjected to mechanics, thermal and hygroscopic loads. The material is considered as linear elastic with mechanical properties dependent, or not, of the temperature and moisture concentration, or linear viscoelastic with a constitutive relation defined by a hereditary integral and with hygrothermal-rheologically simple behavior. The layers can be subjected to , failures, which are detected by macroscopic failure cri teria based on stress or strain components. The nonlinear equilibrium equations are solved by iterative procedures and the time dependent strains'are determined by a'state' variables apprdach. Several numerical examples of structures subjected to bending, elastic and viscoelastic buckling and failures are presented.

Esta dissertação tem por objetivo propor melhorias no desempenho térmico de condensadores evaporativos a partir do estudo de dois modelos desenvolvidos para representar a transferência de calor e a efetividade deste tipo de equipamento, chamados de Ajuste Global e Psicrométrico. São elaborados dois aplicativos computacionais para a simulação dos modelos. Dados experimentais obtidos em uma bancada de testes são usados para o ajuste dos modelos. São apresentados gráficos comparativos do erro relativo de cada modelagem com relação ao experimental. É verificado que os dois modelos apresentam boa exatidão e podem ser utilizados para representar o equipamento. A técnica de análise de incertezas é aplicada no intuito de verificar a influência das diferentes grandezas no cálculo da taxa de transferência de calor do condensador. A temperatura de condensação do fluido refrigerante, juntamente com as vazões de amônia e do ar são os principais parâmetros que apresentam uma maior incerteza, necessitando mais cuidado em sua aquisição. Uma tabela de correção de capacidades é elaborada a partir do modelo Psicrométrico para prever o comportamento do condensador operando em faixas de condições de temperatura de condensação e temperatura de bulbo úmido do ar, diferentes das condições nominais. São propostas modificações na atual estrutura física do condensador evaporativo a fim de melhorar seu desempenho térmico, baseadas no estudo dos modelos e também dos diferentes ensaios realizados na bancada de testes. / The present work aims to propose improvements in the thermal performance of evaporative condensers from the study of two mathematical models developed to represent its heat transfer and effectiveness, called here Global adjustment and Psychometric model. It was elaborated two programs using EES to simulate both models. Experimental data was collected for the adjustment of both approaches. It was presented several graphs comparing the error of each model to the experimental. It was verified that both models presented good accuracy and they may be used to represent the equipment. Uncertainty analysis was realized to verify which variable affects mostly the heat transfer rejected by the evaporative condenser. The ammonia temperature of condensation, the air and ammonia mass flows are the variables presenting dominant influence on the uncertainty being necessary good care in the measurement of those values. A correction table was elaborated using Psychometric model to predict heat transfer in the EC operating in different ammonia temperature of condensation and air wet bulb temperature, different from the nominal ones. Concluding the study, some modifications are proposed in the current structure of the evaporative condenser aiming to improve its performance, based on both models and also the tests realized.