Orientador: João Francisco Escobedo / Banca: João Paulo Papa / Banca: Alexandre dal Pai / Resumo: O presente trabalho tem como objetivo avaliar a estimação da radiação solar ultravioleta diária (UV) utilizando técnicas de aprendizado de máquina em Botucatu/SP/Brasil. Para a geração dos modelos foram utilizadas as redes neurais artificiais com função linear (RNA), a máquina de vetores de suporte com função linear (SVM-Linear) e a máquina de vetores de suporte com função RBF (SVM-RBF). Como entrada, para cada uma das técnicas, foram testados cinco grupos contendo diferentes variáveis meteorológicas medidas como rotina na estação de radiometria solar de Botucatu. A maior precisão na estimação da UV foi obtida utilizando a SVM-RBF e, como variáveis de entrada, foram utilizados dados de insolação, umidade relativa, temperatura do ar, precipitação, fotoperíodo, radiação solar no topo da atmosfera, radiação ultravioleta no topo da atmosfera, radiação solar global, transmissividade atmosférica e massa ótica relativa. Este modelo apresentou MBE = 0,321%; RMSE = 5,712%; d = 0.991 e R² = 0.969, porém o conjunto de entradas utilizando apenas a radiação global, radiação solar no topo da atmosfera e radiação ultravioleta no topo da atmosfera merece atenção por apresentar resultados próximos a partir de apenas uma variável medida (radiação global) e duas calculadas. Este grupo apresentou MBE = 1,614%; RMSE = 6,749%; d= 0,989 e R² = 0,959. Tais resultados foram comparados com modelos encontrados na literatura e se mostraram equivalentes aos que utilizaram técnicas de aprendizado de máquina para estimar a radiação UV em outras cidades e superiores aos modelos estatísticos gerados com o intuito de estimar a UV para a cidade de Botucatu / Abstract: In this papper is evaluated the estimation of daily solar ultraviolet radiation (UV) using machine learning techniques in Botucatu / SP / Brazil. To develop the model was utilized the artificial neural networks with linear function, the support vector machine with linear function and with RBF function. As input to each of the techniques, were tested five groups containing different weather variables measured as routine in Botucatu radiometry solar station. A more precise estimation of UV was obtained using the SVM-RBF and as input variables, we used data of insolation, relative humidity, air temperature, precipitation, photoperiod, solar radiation at the top of the atmosphere, ultraviolet radiation at the top of atmosphere, solar radiation, atmospheric transmissivity and relative optical mass. This model presented MBE = 0.321%; RMSE = 5.712%; d = 0991 and R²=0969, but the set of entries using only the global radiation, solar radiation at the top of the atmosphere and ultraviolet radiation at the top of the atmosphere deserves attention for presenting similar results from only one measured variable (global solar radiation) and two calculated. This group presented MBE = 1.614%; RMSE = 6.749%; d = 0.989 and R²=0.959. These results were compared to models found in the literature and proved equivalent to that used machine learning techniques to estimate the UV radiation in other cities and higher than the statistical models generated in order to estimate the UV to the Botucatu city / Mestre

Orientador: Márcia Justino Rossini Mutton / Coorientador: Maria da Graça Stupiello Andrietta / Banca: Leonardo Lucas Madaleno / Banca: Henrique Vianna de Amorim / Resumo: Este trabalho, realizado em escala plena de uma planta industrial de fermentação, com biorreatores operados em batelada alimentada, teve como objetivo verificar como os fatores operacionais tempo de alimentação, temperatura e concentração de levedo influenciam a velocidade de conversão dos açúcares em etanol. Comparou-se também rendimento e produtividade dos ensaios realizados, além de verificar a interação entre a produção de etanol e glicerol na cinética fermentativa e como esses fatores podem ser otimizados de forma a aumentar a produção de etanol com redução de perdas de carbono na formação de outros produtos. E por fim, buscou-se um modelo cinético que se ajustasse satisfatoriamente aos dados experimentais obtidos. Para os ensaios utilizou-se o levedo que estava no processo industrial e o mosto do processo, proveniente de uma mistura de caldo e mel residual da produção de açúcar. O delineamento experimental seguiu um planejamento fatorial 2³, totalizando oito ensaios, mais três repetições do ponto central. Os parâmetros avaliados foram: concentração de substratos, etanol, glicerol e células. Para avaliação cinética utilizou-se um modelo do tipo não estruturado considerando apenas uma fonte de substrato (ART) e um modelo considerando duas fontes de substratos (glicose e frutose). Os resultados obtidos indicaram que a produção de glicerol está relacionada linearmente com a produção de etanol e essas duas rotas estão vinculadas à regeneração de NAD pela levedura e que essa correlação sofre interferência de condições de processo. O tempo de alimentação teve efeito significativo e foi inversamente proporcional à relação de produção entre glicerol e etanol. Os dois modelos cinéticos utilizados foram bem flexíveis, ajustando-se bem aos pontos experimentais e o modelo para dois substratos apresentou menores desvios entre os dados e as curvas ... / Abstract: The present work, which was carried out in a full scale plant for industrial fermentation with bioreactors operated as fed-batch, had the objective to verify how the operational factors such as feeding time, temperature and yeast concentration may influence the sugar conversion velocity into ethanol. Also compared the yield and productivity of the essays, the interaction of between ethanol and glycerol in the fermentative kinetics and hoe these factors could be optimized in order to increase the ethanol production with low losses of carbon as by other products. Additionally, a kinetic model that best fitted in the obtained data was proposed. For the essays it was used an east already in used at the industrial process and its must, which came from an mixture of juice and residual molasse from sugar process phase. The experimental design followed and factorial planning 2³ resulting in eight essays plus three repetition of the central point. The studied parameters were: substrate concentrations, ethanol, glycerol and cells. A non structured model was used for kinetic evaluation considering just one substrate source (ART) and another one considering two substrate sources (glucose and fructose). The results indicated that the glycerol production was linearly related to the ethanol production and these two routes are linked to the regeneration of NAD by yeast and this relation may be influenced by process conditions. The feeding time had significant effect and conversely proportional to the glycerol and ethanol production relation. The two kinetic models used were very flexible, adjusting well to the experimental points and the model for two substrates smallest deviations between the data and the curves adjustment, emphasizing the consumption differential between glucose and fructose / Mestre

Orientador: Ângelo Caporalli Filho / Co-orientador: Anselmo Monteiro Ilkiu / Banca: Peterson Luiz Ferrandini / Banca: Miriam de Lourdes Noronha Motta Melo / Resumo : O presente trabalho apresenta um modelo matemático para a análise da conformação de chapas metálicas por dobramento considerando o atrito entre a ferramenta e a peça, com o objetivo de obter uma estimativa para a carga de conformação e do valor do coeficiente de atrito no processo de conformação por dobramento . O modelo foi desenvolvido com base nas teorias plásticas pelo método da energia de conformação utilizando o critério de escoamento de von-Mises, conforme apresentado por Chakrabarty, Mellor e Al-Qureshi. Para a análise dos resultados, foram consideradas as propriedades geométricas que definem a peça e a matriz de conformação, bem como as propriedades do material. Os resultados teóricos para a tensão residual para o trabalho total de conformação, para a força de conformação e para o raio final de conformação são obtidos em função das propriedades geométricas do processo e das propriedades do material / Abstract: The present work presents, a mathematical model for analysis the conformation of sheet metal folding considering the friction between the tool and workpiece to obtain an estimate for the conformation load and the value to coefficient friction. The model was developed based on the theories the energy method of the plastic deformation using the yield criterion of von Mises as presented by Chakrabarty, Mellor e Al-Qureshi. For the analyze the results, were considered the geometric properties that define the workpiece, the conformation tool and the material properties. The theoretical background for the residual strain the total work of conformation, force of conformation and the forming results, are obtained according the process, the geometrical properties and material properties / Mestre

Orientador: Jamil Viana Pereira / Banca: Thiago de Melo / Banca: Márcio de Jesus Soares / Resumo: Esta dissertação tem por finalidade oferecer um método alternativo para o ensino de Geometria Euclidiana para estudantes dos Ensinos Fundamental e Médio. Este método proporciona: momentos de descontração, melhora da concentração, aprimoramento das funções motoras e da performance dos estudantes, incorporando novos elementos a linguagem formal da Matemática / Abstract: This work aims to offer an alternative method for teaching Euclidean Geometry for Middle and High School students. This method includes: relaxation techniques, enhancement of concentration, improving motor function and academic performance of students, incorporating new elements to the formal language of Mathematics / Mestre

Orientador: Maria Lucia Gonsales da Costa Araujo / Banca: Daniela Alonso Bocchini Martins / Banca: Rosineide Gomes da Silva Cruz / Resumo: Streptomyces clavuligerus é uma espécie produtora de múltiplos metabólitos secundários de interesse terapêutico: ácido clavulânico, um potente inibidor de beta-lactamases, e outras vinte clavamas, várias delas com atividade antifúngica; cefamicina C, um antibiótico beta-lactâmico usado para produzir vários antibióticos semissintéticos com ação contra bactérias anaeróbias; tunicamicina, uma mistura de homólogos de nucleosídeos inibidores da glicosilação de proteínas em procariotos e eucariotos; holomicina, uma ditiolopirrolona com atividades bacteriostática e citotóxica em mamíferos. Neste projeto foram estudadas as linhagens de S. clavuligerus ATCC 27064 (selvagem) e Hol.80 (mutante) em cultivos submersos. Os dados experimentais dos cultivos foram utilizados para análise cinética, na qual foram determinados parâmetros cinéticos e coeficientes de rendimento, e para simulação de distribuição de fluxos metabólicos, empregando-se modelo metabólico previamente construído em Tese de Doutorado e com o auxílio de programa computacional designado para esta finalidade. Cultivos da linhagem selvagem em biorreator convencional operado em batelada utilizando-se a combinação de maltose e lisina resultaram em produções de cefamicina C e ácido clavulânico de, respectivamente, 90 e 100 mgL-1, sem produção de holomicina. Sob mesmas condições, a linhagem mutante produziu 50 e 60 mgL-1 de cefamicina C e holomicina, respectivamente. Por outro lado, a combinação maltose, lisina e glutamato estimulou a produção de holomicina pela linhagem selvagem (95 a 110 mgL-1) e reduziu a produção tanto de cefamicina C como de ácido clavulânico em cerca de 65%. O mutante cultivado neste mesmo meio produziu cerca de 120 mgL-1 de cefamicina C e 75 mgL-1 de holomicina, com produção desprezível de ácido clavulânico. Estes resultados mostraram que diferentes fontes de... / Abstract: Streptomyces clavuligerus is a species that produces multiple secondary metabolites of therapeutic interest: clavulanic acid, a potent inhibitor of beta-lactamases, and other twenty clavams, several of them with antifungal activity; cephamycin C, a beta-lactam antibiotic used to produce various semi synthetic antibiotics with activity against anaerobic bacteria; tunicamycin, a mixture of homologues nucleoside that inhibits protein glycosylation in prokaryotes and eukaryotes; holomycin, a dithiolopyrrolone with bacteriostatic and cytotoxic activities in mammals. In this project we compared the behavior of strains ATCC 27064 of S. clavuligerus and Hol.80 mutant, non producer of clavulanic acid in submerged cultures. Kinetic parameters and yield coefficients were determined. The experimental data of the cultures were used to simulate the metabolic fluxes distribution for each strain. It was employed a metabolic model previously built up in a Doctoral Thesis and the simulation was carried on with the aid of a computer program designed for this purpose. Batch cultivations with the wild strain in conventional bioreactor using a combination of maltose and lysine resulted in a production of 90 mgL-1 of cephamycin C and 100 mgL-1 of clavulanic acid, without holomycin production. At same conditions, the mutant produced 50 and 60 mgL-1 of cephamycin C and holomycin, respectively. The same combination (maltose and lysine) supplemented with glutamate stimulated the production of holomycin by the wild strain (95 to 110 mgL-1), with a production of cephamycin C and clavulanic acid 65% lower. The mutant produced in the same medium approximately 120 mgL-1 of cephamycin C and 75 mgL-1 of holomycin. These results showed that different nitrogen sources promote the production of various bioactives. The most significant data obtained from the model simulations indicated that the holomycin biosynthesis... / Mestre

Orientador: Nelson Callegari Júnior / Banca: Ernesto Vieira Neto / Banca: Marta Cilene Gadotti / Resumo: O objetivo principal deste trabalho é mostrar a importância da Teoria da Transformada de Fourier Discreta como ferramenta nas análises de dados obtidos de simulações numéricas com modelos de Sistemas Dinâmicos em Mecânica Celeste. Mostraremos as principais motivações e justi cativas presentes no desenvolvimento das Transformada de Fourier contínua, discreta, e de algoritmos computacionais para Fast Fourier Transform. Esse desenvolvimento será aplicado na dinâmica de rotação de satélites naturais / Abstract: The main objective of this work is to show the importance of Discrete Fourier Transformation as a tool in the analyses of data obtained from numerical simulations of Dynamical Systems models in Celestial Mechanics. We will show the main motivations and justi- cations presented in development of continuous and discrete Fourier Transform, and computational algorithms to Fast Fourier Transform. We will apply these theoretical development in dynamics of rotation of naturals satellites / Mestre

Orientador: Marcos Silveira / Banca: Paulo José Paupitz Gonçalves / Banca: Samuel da Silva / Resumo: O objetivo deste trabalho é estudar o comportamento dinâmico de sistemas de suspensão veicular que empregam amortecimento viscoso assimétrico, com foco na melhoria do conforto para os passageiros, considerando não linearidade geométricas presentes no sistema. Estudos anteriores comprovam que o uso de amortecedores assimétricos nestes tipos de sistema pode ser vantajoso com relação ao conforto dos passageiros. Porém, nota-se que há uma deficiência no entendimento do comportamento dinâmico deste tipo de sistema. Portanto, análises mais aprofundadas deste problema devem ser realizadas. A modelagem e o comportamento de duas configurações de suspensões, uma com amortecimento viscoso simétrico e outra com amortecimento viscoso assimétrico são apresentados e comparados. As simulações são feitas usando um modelo de quarto de carro para analisar a dinâmica vertical. A configuração geométrica de um sistema de suspensão é levada em consideração na modelagem da força de amortecimento e da força da mola, de forma a incluir não linearidade geométricas no modelo. O perfil de pavimento é introduzido no sistema através de uma excitação harmônica. Diversos valores de frequência de excitação são utilizados para descrever as diferentes irregularidades de diferentes tipos de pavimento. Os modelos matemáticos referentes aos sistemas de suspensão descritos são analisados através de simulação numérica. Através da análise computacional e métodos usuais em dinâmica não linear, incluindo históricos de deslocamento, plano de fase e resposta em frequencia é possível identificar regiões nas quais fenômenos indesejados ocorrem. Para esta análise, foram variados os valores do coeficiente de amortecimento tanto para a compressão quanto para a extensão do amortecedor e estabelecida uma razão de assimetria. Através da modelagem e simulações computacionais deste estudo é possível verificar que a escolha da... / Abstract: The objective of this work is to study the dynamical behaviour of vehicle supension system employing asynmetrical viscous damping, with a focus on improving passenger comfort, considering geometric nonlinearities which are present in the system. Previous studies have shown that the use of asymmetrical dampers in these types of systems can be advantageous with regard to the comfort of the passengers. However, there is a deficiency in understanding the dynamic behaviour of such systems. Therefore, further analysis of this problem should be conducted. The modeling and the behaviour of suspensions of two configurations, one with symmetrical viscous damping and another with asymmetrical viscous damping are presented and compared. The simulations are performed using a quarter-car model to analyze the vertical dynamics. The geometric configuration of a suspension system is taken into account in modeling the damping force and spring force, to include geometrical nonlinearities in the model. The road profile is introduced into the system through a harmonic excitation. Several values of excitation frequency are used to describe the various irregularities of different types of road. Mathematical models of the described suspension systems are analyzed by numerical simulation. Through computational analysis and usual methods in nonlinear dynamics, including time history, phase plane and frequency response, it is possible to identify regions where unwanted phenomena occur. For this analysis, the values of the damping coefficient for the compression and extension of the damper were varied, establishing an asymmetry ratio. Through modeling and computer simulations in this study, the choice of the asymmetry ratio diminishes the effects that the unever road causes on the displacement and acceleration of the sprung mass. This decrease can also improve the comfort for the passengers / Mestre

Orientador: Teresa Cristina Tarlé Pissarra / Coorientador: Luiz Sérgio Vanzela / Banca: Andréa Cristiane Sanches / Banca: Sérgio Campos / Resumo: A relevância da cana no setor energético, na produção de açúcar e etanol, é imprescindível para o agronegócio brasileiro e tem mostrado bom desempenho a cada ano agrícola. O presente trabalho tem por objetivo determinar modelos matemáticos para estimar a produtividade de biomassa de cana-de-açúcar em função do NDVI, por meio de imagens do sensor OLI do satélite Landsat 8. O estudo foi realizado em uma extensão territorial do município de Barrinha, em uma área experimental sucroenergética, localizada no nordeste do Estado de São Paulo, região administrativa de Ribeirão Preto. A avaliação da estimativa da produtividade de biomassa de cana-de-açúcar por sensores remotos foi realizada pela modelagem matemática da produtividade em função do NDVI. Para as imagens de cada data coletada, realizou-se o cálculo do valor médio dos pixels dentro da área de cada talhão, e a posteriori a análise de variância por regressão linear para as variedades nas diferentes idades de plantas e nos dois anos agrícolas (2012/2013 e 2013/2014). Os modelos foram selecionados pelo nível de significância, coeficiente de determinação e correlação. O modelo matemático que melhor estimou a produtividade de biomassa de cana-de-açúcar em função do NDVI e obteve a significância estatística, foi no período de 8 meses de idade após a colheita (Y = 3823,3e-5,646NDVI; R²=0,466; p=0,002) para a safra de 2012/2013 e a melhor qualidade estatística para 2013/2014, com imagens NDVI, foram aos 8 meses (Y = 31,986e1,2071NDVI; R² = 0,213; p=0,054), 9 meses (Y = 66,723NDVI + 31,399; R² = 0,201; p=0,062) e aos 7 meses de idade após o corte (Y = 101,5NDVI0,9536; R² = 0,170; p=0,089) / Abstract: The relevance of sugarcane in the energy sector and the production of sugar and ethanol are essential for Brazilian agribusiness and have shown good performance at each crop year. This study aims to determine mathematical models to estimate the biomass productivity of sugarcane in function of NDVI, through images of OLI sensor by Landsat 8. The study was conducted on a territorial extension of Barrinha County, in a sugarcane experimental area, located in the northeast of São Paulo, administrative region of Ribeirão Preto. The evaluation of the estimated biomass productivity of sugarcane by remote sensors was carried out by mathematical modeling productivity, using NDVI images. For all images of each date, there has been calculated the average value of the NDVI pixels within the area of each block, and a linear regression analysis of variance for the varieties in the different ages of plants and at two growing seasons (2012/2013 and 2013/2014) was performed. The models were selected by the significance of the coefficient of determination and correlation. The mathematical model that estimated the biomass productivity of sugarcane in function of NDVI images and the best statistical significance was within 8 months old after harvest (Y = 3823,3e-5,646NDVI; R² = 0.466; p = 0.002) for the harvest of 2012/2013 and the best statistical quality to 2013/2014, with NDVI images, were at 8 months (Y = 31,986e1,2071NDVI; R² = 0.213; p = 0.054), 9 months (Y = + 31.399 66,723NDVI; R² = 0.201; p = 0.062) and at 7 months of age after cutting (Y = 101,5NDVI0,9536; R² = 0.170; p = 0.089) / Mestre

Orientador: Sidineia Barrozo / Banca: Renata Zotin Gomes de Oliveira / Banca: Daniel Fernando Bovolenta Ovigli / Resumo: A Matemática, apesar fazer parte do cotidiano do aluno, tanto explicitamente quanto de forma mais sutil, é normalmente taxada de difícil compreensão e aparece como vilã entre as componentes curriculares das escolas. Tentando compreender essa situação e seus motivos, estudamos trabalhos que tratam do ensino de Matemática, as dificuldades do processo e seus problemas. Focamos especialmente no tema dessa dissertação: as funções exponenciais. Com o intuito de elaborar uma proposta para um melhor aprendizado do tema, após essa revisão da bibliografia, decidimos por propor uma sequência de atividades que utilizasse como principais ferramentas os problemas contextualizados, a modelagem matemática e os recursos tecnológicos. Esperamos que o trabalho possa contribuir para o aprendizado de alunos e professores / Abstract: Mathematics, nevertheless it's part of the student's routine, whether explicitly or in a more subtle way, is usually labeled as the abstruse one, the villain among the elements of the schools curriculum. Trying to understand the situations and its reasons, we've studied assignments regarding to the teaching of Mathematics, process difficulties and its matters. We've focused specially on the theme of this essay: exponential functions. In order to elaborate a proposal for a better learning of the theme, after the literature review, we've decided to propose a sequence of activities that using contextualized problems, the mathematical modeling and the technological resources as its main tools. We hope that the work can contribute to the learning of students and teachers / Mestre

Orientador: Fernando Luiz Pio dos Santos / Resumo: Neste trabalho, a dinâmica de transmissão da dengue é analisada por intermédio de simulações numéricas do sistema de equações diferenciais ordinárias não lineares, considerando a mobilidade humana como fator de interesse para descrever a persistência e difusão dessa enfermidade. O sistema de equações é composto pela interação dos compartimentos da população de humanos e vetores para um modelo de k espaços discretos bem definidos (patches). Em particular, o número básico de reprodução para o caso de dois patches é obtido pela construção da Matriz de Próxima Geração e sua influência na dinâmica da doença é analisada. Os resultados atingidos mostram que o patch inicialmente livre da doença, passou a ser afetado pela mobilidade humana. / Mestre