Orientador: Carlos Bruno Reissmann / Tese (Doutorado) - Universidade Federal do Parana / Área de concentração: Silvicultura / O acúmulo e a ciclagem de nutrientes em florestas plantadas é fundamental para o estabelecimento de práticas de manejo que favoreçam a manutenção da produtividade do sítio florestal. O recrutamento, acúmulo e a liberação de nutrientes depende da idade e do estágio de desenvolvimento das árvores. Conhecer a quantidade de nutrientes e as formas como estes nutrientes cicalm nas árvores e ou solo, possibilita a médio e longo prazo, a previsão de situações críticas no estado nutricional das árvores, estimativas da exportação e reposição de nutrientes ao sítio florestal, permitindo ações que visem correções dos desequilíbrios nutricionais oriundos do manejo inadequado do ecossistema florestal. Atualmente, este monitoramento utiliza a analise foliar, juntamente com a analise de solo em suas diagnoses, no entanto, há uma carência de padrões metodológicos, tanto nas coletas como nas analises das amostras. O sistema empregado é inevitavelmente destrutivo nas árvores de grande porte, inviabilizando o estabelecimento de parcelas permanentes de monitoramento nutricional. Este trabalho teve como objetivo selecionar modelos que permitam a estimativa da biomassa ( volume e peso) e conteúdo de nutrientes nos diferentes compartimentos das árvores de Eucalyptus grandis, com redução dos custos de amostragem e analises. Para atingir estes objetivos, escolheram 45 árvores representantes das classes dominantes (15), codominantes (15) e dominadas(15), em talhões comerciais de E. grandis, aos três, cinco e sete anos, localizados no município de Itatinga, SP. As amostras foram coletadas considerando-se a casca, o alburno, o cerne, as folhas e os galhos e através de analises de regressão, definiu-se modelos significativos a p < 0,01, que estimam os volumes e os pesos dos diferentes compartimentos das árvores, a partir do Diâmetro à Altura do Peito (DAP). Definiu-se também, modelos que estimam os conteúdos dos nutrientes, nitrogênio, fósforo, potássio, cálcio e magnésio, nas folhas, galhos, casca, alburno e cerne, a partir do conteúdo de nutrientes de um segmento do tronco, possibilitando a recomendação de amostragem não destrutiva. Calculou-se também a exportação desses nutrientes. considerando a árvore individualmente. / The accumulation and cycling of nutrients in planted forest is essential to the establishment of management practices that can lead to the sustainable production of the forest site. The uptake, accumulation and release of nutrients depend on tree age and stage of development. The knowledge of accumulation and cycling of nutrients allow us to predict critical situations on the nutritional status of trees and to estimate the output and replacement of nutrients to the forest site. That makes possible to correct nutritional disorders caused by the use of inadequate management techniques. Currently this monitoring uses foliar and soil analysis for nutritional diagnosis; however there is a lack of methodological standards on sampling and analysis. The usual method is always destructive making it impossible to establish permanent plots for nutritional monitoring. This study aimed at selecting models to estimate the biomass (volume and weight) and the nutrient contents in different parts of Eucalyptus grandis trees, associated with reduction of sampling and analysis. Forty five trees were chosen representing the dominant class (15), codominant (15) and suppressed (15) in commercial plantations of E. grandis at ages of three, five and seven years in the municipality of Itatinga, SP, Brazil. Samples were taken considering bark, sapwood, heartwood, leaves and twigs. Models to estimate volume and weight in the different compartments of the tree were made from the diameter at breast height (DBH) using regression analysis at p< 0,001. Models to estimate contents of nitrogen, phosphorus, potassium, calcium and magnesium in the leaves, twigs, bark, sapwood and heartwood from the nutrient contents in a section of the trunk were also defined, thus allowing the recommendation of nondestructive sampling. Nutrients export considering individuals trees, was also quantified. / RESUMO O acúmulo e a ciclagem de nutrientes em florestas plantadas é fundamental para o estabelecimento de práticas de manejo que favoreçam a manutenção da produtividade do sítio florestal. O recrutamento, acúmulo e a liberação de nutrientes depende da idade e do estágio de desenvolvimento das árvores. Conhecer a quantidade de nutrientes e as formas como estes nutrientes cicalm nas árvores e ou solo, possibilita a médio e longo prazo, a previsão de situações críticas no estado nutricional das árvores, estimativas da exportação e reposição de nutrientes ao sítio florestal, permitindo ações que visem correções dos desequilíbrios nutricionais oriundos do manejo inadequado do ecossistema florestal. Atualmente, este monitoramento utiliza a analise foliar, juntamente com a analise de solo em suas diagnoses, no entanto, há uma carência de padrões metodológicos, tanto nas coletas como nas analises das amostras. O sistema empregado é inevitavelmente destrutivo nas árvores de grande porte, inviabilizando o estabelecimento de parcelas permanentes de monitoramento nutricional. Este trabalho teve como objetivo selecionar modelos que permitam a estimativa da biomassa ( volume e peso) e conteúdo de nutrientes nos diferentes compartimentos das árvores de Eucalyptus grandis, com redução dos custos de amostragem e analises. Para atingir estes objetivos, escolheram 45 árvores representantes das classes dominantes (15), codominantes (15) e dominadas(15), em talhões comerciais de E. grandis, aos três, cinco e sete anos, localizados no município de Itatinga, SP. As amostras foram coletadas considerando-se a casca, o alburno, o cerne, as folhas e os galhos e através de analises de regressão, definiuse modelos significativos a p < 0,01, que estimam os volumes e os pesos dos diferentes compartimentos das árvores, a partir do Diâmetro à Altura do Peito (DAP). Definiu-se também, modelos que estimam os conteúdos dos nutrientes, nitrogênio, fósforo, potássio, cálcio e magnésio, nas folhas, galhos, casca, alburno e cerne, a partir do conteúdo de nutrientes de um segmento do tronco, possibilitando a recomendação de amostragem não destrutiva. Calculou-se também a exportação desses nutrientes, considerando a árvore individualmente. / ABSTRACT The accumulation and cycling of nutrients in planted forest is essential to the establishment of management practices that can lead to the sustainable production of the forest site. The uptake, accumulation and release of nutrients depend on tree age and stage of development. The knowledge of accumulation and cycling of nutrients allow us to predict critical situations on the nutritional status of trees and to estimate the output and replacement of nutrients to the forest site. That makes possible to correct nutritional disorders caused by the use of inadequate management techniques. Currently this monitoring uses foliar and soil analysis for nutritional diagnosis; however there is a lack of methodological standards on sampling and analysis. The usual method is always destructive making it impossible to establish permanent plots for nutritional monitoring. This study aimed at selecting models to estimate the biomass (volume and weight) and the nutrient contents in different parts of Eucalyptus grandis trees, associated with reduction of sampling and analysis. Forty five trees were chosen representing the dominant class (15), codominant (15) and suppressed (15) in commercial plantations of E.grandis at ages of three, five and seven years in the municipality of Itatinga, SP, Brazil. Samples were taken considering bark, sapwood, heartwood, leaves and twigs. Models to estimate volume and weight in the different compartments of the tree were made from the diameter at breast height (DBH) using regression analysis at p<0,001. Models to estimate contents of nitrogen, phosphorus, potassium, calcium and magnesium in the leaves, twigs, bark, sapwood and heartwood from the nutrient contents in a section of the trunk were also defined, thus allowing the recommendation of nondestructive sampling. Nutrients export considering individuals trees, was also quantified.

Orientador : Michael Mannich / Coorientador : Cristóvão Vicente Scapulatempo Fernandes / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Hídricos e Ambiental. Defesa: Curitiba, 16/03/2017 / Inclui referências e apêndices / Resumo: A carência de medidas de fluxos de gases de efeito estufa (GEE), junto com as incertezas referentes às extrapolações de emissões pontuais para emissões totais, resultam em conclusões imprecisas referente a participação de reservatórios no clima global. O modelo matemático CICLAR é usado para simular fluxos de CO2 e CH4 por 45 anos no reservatório de Capivari, Paraná, Brasil. O modelo é estruturado em compartimentos de diferentes formas de carbono, como o carbono inorgânico dissolvido (CID) e o carbono orgânico particulado vivo (COPL). Processos químicos de transferência de massa entre compartimentos são modelados como reações de primeira ordem e de saturação que são controladas por parâmetros numéricos. O valor destes parâmetros são calibrados através da minimização de diferenças entre dados observados e modelados através de algoritmos de calibração. O algoritmo metaheuristico de Otimização Multi-objetivo por Enxame de Particulas Combinada de Pareto (CPMOPSO), que combina técnicas de seleção de líderes, mutações e subenxames, foi desenvolvido e aplicado como método de otimização. O algoritmo de calibração automática utiliza dados provenientes da calibração manual. Quatro cenários foram analisados: o avaliativo, que usa os primeiros 30 e os últimos 15 anos de dados do reservatório para calibrar e validar o modelo; e o retrospective, o prospectivo e o ideal, que usam 9 anos de dados, distribuídos de maneiras diferentes, para calibrar o modelo. A qualidade dos resultados da calibração foi positivamente considerada através do uso do cenário avaliativo. Os resultados da calibração sob os cenários retrospectivo e prospectivo mostraram que o algoritmo tende a superestimar emissões de metano se dados mal distribuídos são utilizados. A otimização sob o cenário ideal obteve melhores resultados e mostrou que a disposição dos dados tem maior impacto do que a quantidade sobre a calibração. Todas as soluções sob todos os cenários obtiveram soluções com coeficientes de Nash-Sutcliffe superiores a 0.95 para o período de calibração. As distribuições acumuladas das médias dos Potenciais de Aquecimento Global (GWP) mostraram que a maioria das soluções calibradas classificam o reservatório como um sumidouro de dióxido de carbono equivalente, absorvendo até 90 Gg de CO2 eq. Estimativas alternativas de estoque de carbono foram utilizadas para calibrar o modelo em um escopo em que nenhuma solução prévia é conhecida. São feitas considerações adicionas referentes a aplicação de métodos de análise de incertezas e agregação Bayesiana para melhor aferir múltiplos conjuntos de parâmetros. Palavras-chaves: Modelagem matemática. Dinâmica do carbono. Gases de efeito estufa. Potencial de aquecimento global. Enxame de partículas. Dominância de Pareto. / Abstract: The low availability of measured greenhouse gas (GHG) fluxes for lakes and reservoirs, coupled with uncertainties regarding extrapolating total reservoir emissions from point measurements, result in inaccurate conclusions regarding the role of reservoirs in the global climate. The Carbon Cycle in Lakes and Reservoirs (CICLAR) model is used to study potential contributions, through carbon dioxide (CO2) and methane (CH4) emissions, of the Capivari reservoir, Brazil, since its construction in 1970. The model is structured in compartments for different carbon forms, such as dissolved inorganic carbon (DIC) and live particulate organic carbon (POCL), and model chemical processes as first order reactions controlled by numerical parameters. The values of these parameters are calibrated by minimizing differences between original and modeled data through an optimization algorithm. The Combined Pareto Multi-objective Particle Swarm Optimization (CPMOPSO) metaheuristic algorithm, which combines leader selection, mutation and subswarm techniques, is developed and successfully used as the optimization technique. The automated calibration algorithm uses data originated from the manual calibration. Four calibration scenarios are used to analyze the impact of data disposition in the calibration results: the evaluative scenario that has the initial 30 years to calibrate and the final 15 to validate the model; and the retrospective, prospective and ideal scenarios, that uses 9 years of data differently distributed. The evaluative data scenario is used to assess the quality of the calibration results, which successfully fit the validation data. The retrospective and prospective scenario are used to analyze the performance of the calibration under unevenly spread data, and the results show that the model had a bias to overestimate methane emissions. The calibration under the ideal scenario is used to show that having evenly spread data has a bigger impact on calibration results than having larger amounts of data. All calibrated solutions for all scenarios present Nash-Sutcliffe coefficient values higher than 0.95 for the calibration period. The cumulative distribution of average Global Warming Potential (GWP) indexes shows that most calibrated solutions estimated that the Capivari reservoir is a sinkhole for equivalent carbon dioxide and that it can absorb up to 90 Gg of equivalent CO2. Alternative carbon stock estimations are used to calibrate the model under a framework in which the results cannot be validated due to no previous solutions being known. Further consideration are drawn regarding the application of uncertainty analysis and Bayesian aggregation methods to better assess the combination of multiple set of parameters. Keywords: Mathematical modeling. Carbon dynamics. Greenhouse gases. Global warming potential. Particle swarm optimization. Pareto dominance.

Made available in DSpace on 2014-08-27T14:36:43Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-05-29Bitstream added on 2014-08-27T15:57:07Z : No. of bitstreams: 1 000778127.pdf: 1378513 bytes, checksum: d1d6783639c75c24813a467c1ea25eae (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Nesta tese estudamos a biologia de populações de sistemas hospedeiro-parasita, com especial atenção para os efeitos produzidos por múltiplas infecções de diferentes parasitas numa dada população de hospedeiros. Tal situação se assemelha a múlpiplas espécies competindo por um mesmo recurso. Com os parasitas competindo por hospedeiros, diversos resultados no nível populacional podem ocorrer. Se ambos parasitas não puderem infectar um hospedeiro conjuntamente, então o parasita mais apto elimina o menos apto. Quando co-infecções são possíveis, o padrão muda e a coexistência pode ser estabelecida. Finalmente, se um parasita pode deslocar o outro, o assim chamado efeito intraguilda, o resultado dependerá fortemente da taxa de geração de novos hospedeiros, a qual é determinada por fatores ambientais. Nós estudamos este sistema por meio de um modelo matemático su?cientemente abrangente para dar conta destas situações. Procedemos passo-a-passo: começamos com um modelo matemático simples para o caso de um parasita e um hospedeiro. Ao progredirmos para outros casos nosso modelo matemático passa a incluir novos termos até chegarmos num modelo completo. Há dois métodos de análise envolvidos. Estudamos analiticamente a estabilidade do estado livre de infecções, o que nos permite dar condições sobre a capacidade dos parasitas de invadir uma população não infectada/parasitada. Por outro lado, usamos métodos numéricos para estudar o comportamento para grandes tempos, que em todos os casos tende a um ponto ?xo. O foco é saber qual parasita prevelacerá ou se haverá coexistência, além de determinar as condições que regulam o resultado da interação. Através de diagramas de bifurcação analisamos a importância da riqueza de recursos do ambiente, relacionada à taxa de produção de novos hospedeiros. Encontramos que os estados assimptóticos dependem fortemente... / In this thesis we study the population biology of host-parasite systems, with a systematic view of the e?ects produced by multiple infections of di?erent parasites on a same host population. This situation is akin to multiple species competing for a shared resource. As parasites compete for a host, several outcomes at the population level can appear. If both parasites cannot jointly infect the same host, then the ?ttest parasite eliminates the other. When confection is possible, the pattern changes, and coexistence of both parasites becomes possible. Finally, if a parasite can displace the other within the host, the so-called intraguild e?ect, the outcome will strongly be dependent on the income rate of new hosts, which is determined by environmental factors. We studied this system through a mathematical model which is broad enough to encompass these situations. We proceed by steps: ?rst we framed a simple mathematical model for a single parasite/host case and as we progress to other cases, our mathematical model includes new terms and ?nally it is shaped into a complete model. Our methods are twofold. We study analytically the stability of the disease-free state, which allows us to give conditions for the ability of the parasites to invade a disease-free/non-infected population. On the other hand, we resort to numerical methods to study the long-term behavior of the system, which in all cases tends to a ?xed point. The main focus is to know which parasite prevails or if they are able to coexist, and determine the conditions that regulate this outcome . Through bifurcation diagrams we analyzed the importance of the richness of the environment, de?ned by the rate of production of new hosts. We found that the long-term states depend crucially on this rate. Our main original contribution is related to the study of the intraguild e?ect. Depending of the host income rate we can have four di?erent states, which are a disease...

Neste trabalho, uma versão analítica do método de ordenadas discretas é usada para desenvolver soluções para alguns problemas da dinÂmica de gases rarefeitos, baseado em um modelo com freqüência de colisão variável (modelo CLF) da equação de Boltzmann linearizada. Em particular, resultados numéricos obtidos para os problemas de salto de temperatura, fluxo de Poiseuille, fluxo de Couette, Kramers, creep-térmico e deslizamento térmico são apresentados e discutidos.

O presente trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de um modelo dinâmico genérico para reatores de polimerização em leito fluidizado com capacidade de predizer produção, condições de operação e propriedades do produto, como o índice de fluidez e densidade. Este modelo genérico é então aplicado ao caso específico da polimerização de eteno em reatores do processo UNIPOL, utilizando catalisador de óxido de cromo. De modo a obter um modelo validado, os parâmetros cinéticos são estimados utilizando experimentos realizados em uma planta piloto UNIPOL. Também é apresentado um modelo simplificado em relação ao modelo proposto inicialmente, cujo objetivo é remover as interações dos parâmetros das malhas de controle com os parâmetros cinéticos a serem estimados, aproveitando medidas de planta não utilizadas pelo outro modelo. Junto com a parte de estimação de parâmetros é apresentada a metodologia da análise de sensibilidade para o planejamento de experimentos e estimação de parâmetros.

En el presente trabajo se estudió la cinética de la producción de hidrógeno mediante reformado con vapor de metanol (SRM) en catalizadores de Cu/ZrO2. Se analizó aplicando un modelo cinético propuesto por Purnama y cols., que considera las reacciones de SRM y water gas shift reverse (rWGS) para un catalizador comercial, CuO/ZnO/Al2O3. En una primera etapa, se aplicó el método diferencial a los datos experimentales, considerando un orden global igual a uno basado en la bibliografía, para calcular el orden parcial del metanol y el orden parcial del agua de forma indirecta. Se estimaron los parámetros cinéticos observables, energía de activación y factor de frecuencia. Previo a utilizar este modelo fue necesario validarlo, lo que arrojó un valor parcial del agua similar al de la bibliografía y una constante cinética en torno a un orden de magnitud por sobre lo esperado. Luego, se aplicó el modelo a los datos experimentales obtenidos en el laboratorio de Catálisis, teniendo la referencia de la validación. Si bien, el orden de reacción parcial registrado discrepó notablemente a lo reportado, la constante cinética se mantuvo en valores similares a la validación, un orden de magnitud más. Se concluyó que para el catalizador estudiado en las condiciones de operación de este laboratorio, el modelo no presentó un ajuste favorable para los datos experimentales. Considerando lo anterior, se propone estudiar la cinética a través de mecanismos de reacción por adsorción de una de las especies, como el mecanismo de Eley Rideal. Esto requerirá un número adecuado de experiencias para la determinación de los parámetros requeridos por la ley de velocidad general, para el control de la reacción química aplicando el método de velocidades iniciales. En este caso se deben utilizar los rangos de temperaturas que garanticen la ausencia de monóxido de carbono en la salida, donde la reacción que estaría dando cuenta del mecanismo sería el SRM por sobre la descomposición de metanol, la WGS o la rWGS.

Biopolímeros polihidroxialcanoatos (PHAs) são poliésteres sintetizados por inúmeras bactérias e armazenados em corpos de inclusão nas células como reserva de energia, são produzidos a partir de fontes renováveis, e sua principal característica é a biodegradabilidade. Neste trabalho realizou-se a produção do PHA poli(3- hidroxibutirato) (P3HB) em cultivos submersos da bactéria Bacillus megaterium em meio mineral, utilizando-se sacarose como fonte de carbono e sulfato de amônio como fonte de nitrogênio. Esta bactéria apresenta comportamento diferente das bactérias comumente utilizadas para produção de biopolímero, sendo capaz de produzir grandes quantidades de P(3HB) sem limitação de nitrogênio. Experimentos em estufa incubadora rotatória foram realizados, segundo planejamento fatorial 22 composto central rotacional e três repetições no ponto central, a fim de se avaliar a melhor concentração inicial de sacarose e a razão inicial carbono/nitrogênio. Nestes experimentos, obteve-se um acúmulo de P(3HB) nas células de cerca de 75%. Não houve limitação de nitrogênio e sacarose para a maioria dos casos e observou-se uma forte correlação entre o acúmulo de P(3HB) e o pH do meio. Em biorreator foram realizados experimentos com controle de oxigênio dissolvido e pH, e com a condição de substrato inicial escolhida em função do planejamento de experimentos realizado. Obteve-se acúmulo de P(3HB) de 30%, inferior ao obtido em estufa incubadora rotatória. Modelos fenomenológicos de cinética microbiana, produção de polímero e consumo de substratos foram estudados, propondo-se modificações. Os parâmetros dos modelos foram estimados com os dados obtidos experimentalmente no biorreator. O modelo proposto obteve um desempenho superior aos demais estudados e com um número menor de parâmetros. Simulações foram realizadas a fim de verificar o comportamento do modelo frente a variações nas condições iniciais. / Polyhydroxyalkanoates (PHAs) biopolymers are polyesters synthesized by numerous bacteria and are accumulated on inclusion bodies in the cytoplasm of the cells as energy storage, they are produced from renewable carbon sources and its manly characteristic is the biodegradability. In this work it was carried the production of PHA poly(3-hydroxybutyrate) (P3HB) out in submerse cultures of bacteria Bacillus megaterium in the mineral medium, using sucrose as carbon source and ammonium sulphate as nitrogen source. This bacteria shows different behavior from bacteria commonly used on biopolymer production, and it is able to produce large amounts of P(3HB) without nitrogen limitation. Shaker experiments were realized, according to a central composite design and three repetitions in the central point, in order to evaluate the best initial sucrose concentration and carbon-to-nitrogen ratio. In these experiments, P(3HB) was accumulated in the cell about 75%. In most of the cases, there was no limitation in the sucrose or nitrogen, and a strong correlation between P(3HB) accumulated and the medium pH was observed. Bioreactor experiments were carried out with controlled dissolved oxygen and pH. Substrate initial concentration was chosen according to the experiment design. P(3HB) accumulation in bioreactor was lower than in shaker, about 30%. Phenomenological models of microbial kinetics, polymer production, and substrate consumption were studied and improvements were proposed. The models parameters were estimated using the experiment data from the bioreactor. The proposed model showed a better performance than the available models, with a smaller number of parameters. Simulations were performed with the purpose of verifying the model behavior for initial conditions changes.

Este trabalho de pesquisa foi desenvolvido numa fábrica de cimento, situada no Sul do Brasil, Candiota, no circuito de moagem de clinquer de cimento. O principal objetivo foi descrever o desempenho do moinho de bolas, usando o MBP e do classificador dinâmico usando curvas de partição, a fim de que, num futuro próximo, possa ser otimizado o processo de moagem de cimento, reduzindo gastos com energia e substituição de peças, além de agregar maior qualidade ao produto. O clinquer, a cinza e o gesso constituem a alimentação do moinho de bolas a ser modelado; a cominuição desses três materiais a uma granulometria de aproximadamente 98%, em média, passante em 25 µm, vem a ser o cimento que é embalado e vendido no comércio do estado do Rio Grande do Sul. Para modelar o moinho foi necessário obter os parâmetros essências das funções seleção (Si), função quebra (Bij) e função de classificação (Ci), bem como da função de distribuição de tempo de residência (DTR). Para tanto, foi utilizada a técnica do retrocálculo, baseando-se nas amostras coletadas na fábrica de cimento, tratando o material como algo homogêneo, que é o habitual nestes casos. Acredita-se que existindo um modelo ajustado para escala industrial, ainda que inicial (não validado), neste caso, o mesmo fornece mais informações do que se fossem realizados apenas ensaios de laboratório. Foi utilizado o modelo do balanço populacional (MBP) para prever a granulometria do produto, a partir da granulometria de alimentação (e vice-versa), modificando as condições operacionais do circuito, tais como, flap e rotação do separador, grau de enchimento e taxa de alimentação. Como conseqüência prática deste trabalho, cita-se, por exemplo, a determinação das faixas "ideais" de operação para o separador, em função da umidade, e a recomendação para modificar a situação de moagem atual (sobremoagem), para uma de menor consumo enregético, sem prejuízo da qualidade do produto, com base numa argumentação coerente com as amostragens realizadas, que por sua vez, ilucidaram o mecanismo de funcionamento do sistema e estabeleceram alternativas melhores no modo de operação do mesmo. / This research work was developed in a cement works, placed in South of Brazil, Candiota, in the circuit clinker grinding. The main objective was to analyse the performance of the mill and the separator through the population balance model (PBM) and partition curves, in order to, in the next future, the cement griding process to get optimmum performance, reducing costs with energy and wear of the parts, beyond adding quality to the cement. The clinker, the ash and the gypsum constitute the ball mill feed, the cominution of these materials (98% less than 25 µm) resulting the cement that is saled in trade of the Rio Grande do Sul. To analyse the mill was necessary obtain the essencial parameter of the selection function (Si), breakage function (Bij), and classification function (Ci), as well as residence time distribution function (DTR). It was utilized back-caculation technic, based in the samples collected in the cement works, considering the material homogeneous, calculating the size distribution of the conbined mill feed through individual size distribution and tonnages of the componentes. One think that existing one model adjusted to industrial scale, not validated yet, in this case, it provide more information than only laboratory studies. Simulation studies were carried out to verify the model structure by predicting the mill product for a different operating condition of feed size distribution, feed rate, mill filling, flap and rotation of the separator. As pratical consequence of this work, one cite, for example, the determination of the better operation ranges to the separator, in agreement with humidity, and recommendation to modify presente situation of overgriding, reducing the consumption of energy, without harms to the product quality.

Nos últimos anos, a preocupação com a poluição e a conservação do meio ambiente tem aumentado consideravelmente. Da mesma forma, tem-se buscado soluções que agreguem sustentabilidade aos processos produtivos e a indústria como um todo. Dentre as diversas formas de poluição antropogênica encontradas atualmente, a poluição atmosférica figura como uma das mais danosas para os seres humanos, podendo causar distúrbios respiratórios, alergias, lesões degenerativas no sistema nervoso e em outros órgãos vitais. Mesmo não havendo um consenso entre a comunidade científica, acredita-se que a poluição atmosférica seja a grande responsável pelo "efeito estufa", gerando, por consequência, o descontrole do clima ao redor do mundo (intensificando a ocorrência de fenômenos meteorológicos potencialmente perigosos, como tornados, ciclones e degelo de calotas polares). Dessa forma, o entendimento dos fenômenos que envolvem a dispersão de poluentes na atmosfera mostra-se de suma importância nos dias de hoje. Como ferramenta promotora deste entendimento, destaca-se a simulação matemática dos fenômenos da dispersão de poluentes na atmosfera, que apresenta vantagens sobre as técnicas experimentais tradicionais, como custo reduzido e maior abrangência em relação a sua aplicabilidade. Neste trabalho, um programa de simulação fluidodinâmica comercial, chamado CFX®, foi utilizado para realizar a simulação da dispersão de um poluente inerte (SF6) em atmosferas com diferentes graus de turbulência (atmosferas estáveis, neutras e instáveis) utilizando-se os dados obtidos através do Experimento de Copenhagen, muito utilizado pela comunidade científica como ferramenta de validação para modelos matemáticos com este propósito. O modelo proposto é baseado no conceito da média de Reynolds (também conhecidos como modelos RANS, do inglês Reynolds-Averaged Navier-Stokes), adicionado de um modelo de turbulência de duas equações (RNG k- ) e da equação do transporte de um poluente genérico. Além disso, os resultados obtidos foram comparados com os resultados de outros modelos matemáticos propostos na literatura, a fim de avaliar seu desempenho. Conclui-se que, de maneira geral, o modelo proposto reproduz satisfatoriamente os dados experimentais, apresentando um melhor desempenho ao reproduzir atmosferas de fraca e moderada convecção. Pode ser observado também que o número de Schmidt turbulento mostra-se como um importante parâmetro a ser considerado, afetando diretamente o campo de concentrações obtido nas simulações. Em comparação com os outros modelos matemáticos encontrados na literatura, o modelo proposto apresenta o mesmo patamar de desempenho dos demais, figurando como uma ferramenta alternativa para simulação da dispersão de poluentes na atmosfera. / In recent years, concern about pollution and conservation of the environment has increased considerably. Likewise, we have sought solutions that add sustainability to the industry as a whole. Among the various forms of anthropogenic pollution found today, air pollution appears as one of the most harmful to humans, and can cause respiratory disorders, allergies and degenerative lesions in the nervous system and other vital organs. Although there is no consensus among the scientific community, it is believed that air pollution is the largely responsible for the "greenhouse effect", causing, consequently, potentially dangerous weather phenomena, as tornadoes and cyclones, and melting icecaps. Thus, the understanding of phenomena that involve the dispersion of pollutants in the atmosphere appears to be extremely important today. As a promoter tool of understanding, there is a mathematical simulation of the phenomena of dispersion of pollutants in the atmosphere, which has advantages over traditional experimental techniques, such as reduced costs and greater scope for their applicability. In this work, a commercial fluid dynamics simulation program, called CFX®, was used for the simulation of pollutant dispersion in atmospheres with different degrees of turbulence (atmospheres stable, neutral and unstable), using data obtained through the Experiment of Copenhagen, much used by the scientific community as a tool for validation of mathematical models for this purpose. The proposed model is based on the concept of RANS models, Reynolds-Averaged Navier-Stokes, added a turbulence model of two equations (RNG k- ) and the transport equation of a generic pollutant. Furthermore, the results were compared with results from other mathematical models proposed in the literature in order to evaluate its performance. We conclude that, in general, the proposed model reproduces satisfactorily the experimental data, showing a better performance when playing atmospheres of low and moderate convection. It can also be observed that the turbulent Schmidt number shows up as an important parameter to be considered, directly affecting the field of concentrations obtained in the simulations. Compared to other mathematical models in the literature, the proposed model has the same performance level of the other, appearing as an alternative tool to simulate the dispersion of pollutants in the atmosphere.

Esta Tese apresenta uma análise do comportamento térmico de um sistema de aquecimento solar operando por termossifão. Neste tipo de sistema o fluido no coletor solar é circulado por convecção natural, que acontece devido à diferença de massa específica da água ao longo circuito. Nestes sistemas a vazão mássica varia ao longo do dia e do ano, dependendo, dentre outros fatores, da irradiância solar absorvida, do perfil de temperaturas da água no sistema, da geometria, do volume e do perfil de demanda de água quente. Para uma avaliação detalhada do comportamento térmico de aquecedores solares operando por termossifão foram realizados ensaios experimentais e cálculos teóricos. Os resultados dos experimentos concordaram com aqueles apresentados na literatura e sua análise fundamentou o desenvolvimento do aplicativo TermoSim, um programa de simulação computacional do comportamento térmico de sistemas de aquecimento de água com energia solar. O tratamento matemático adotado no TermoSim compreende a modelagem dos coletores solares de acordo com a teoria de Hottel-Bliss-Whillier. O reservatório térmico é modelado com estratificação térmica, convecção e condução entre as camadas. A vazão mássica é obtida a partir do balanço da quantidade de movimento no circuito. Os modelos matemáticos empregados na construção do aplicativo TermoSim foram validados através do confronto dos resultados simulados com medidas experimentais. Foi demonstrado que a utilização destes modelos é adequada e permite reproduzir com precisão o comportamento térmico dos coletores solares e do reservatório térmico. Além do programa TermoSim, foi também desenvolvido o programa TermoDim, que é uma ferramenta para o dimensionamento de sistemas de aquecimento solar, que requer apenas o conhecimento dos parâmetros geométricos do sistema, dados meteorológicos em média mensal e informação a respeito do volume de demanda. O TermoDim é apropriado para estimar o desempenho de aquecedores solares operando por termossifão com tanques verticais e horizontais. O método de dimensionamento do TermoDim é baseado na correlação para a eficiência média mensal obtida neste trabalho a partir de um grande número de simulações. / This thesis presents an analysis of the thermal behavior of a thermosyphon solar water heating system. In these systems the collector fluid circulates by natural convection, i.e., due to the density difference along the system. The mass flow rate varies along the day and the year, depending on the absorbed solar radiation, the system fluid temperatures, the system geometry, the demand conditions and others factors. Preliminary calculations and measurements were performed on the mass flow rate, fluid and storage tank temperatures. Comparison between experimental and predicted theoretical results is presented. The results analysis was used on the development of TermoSim: a software for computer simulation of solar water heating systems. The mathematical models considered on TermoSim comprises mainly the solar collectors, storage tanks and connecting pipes. The solar collectors are modeled according the classical quasi-steady approximation by Hottel-Bliss-Whillier theory. The storage tank is modeled as stratified liquid tank with multinodal convection and conduction. The collector mass flow rate is evaluated from a balance between the friction pressure drop and the pressure due to density differences along the thermosyphon circuit (thermosyphon head). The models were validated from the comparison between simulated results and experimental data. It was found that the models are adequate to reproduce accurately the thermal behavior for the solar collector and storage tank. Besides the software TermoSim, it was also developed the program TermoDim, which is a design tool that requires only system geometric parameters, monthly averaged meteorological data and information about the load amount. TermoDim is appropriate for estimating the performance of thermosyphon systems with vertical and horizontal storage tanks. The design method was based on the correlation for the system monthly efficiency obtained in this Thesis from a large number of simulations.