Made available in DSpace on 2015-01-26T13:21:16Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2014-05-15Bitstream added on 2015-01-26T13:30:53Z : No. of bitstreams: 1 000799461.pdf: 1170582 bytes, checksum: fb0d62accecb516bb2cbd93a0b354a65 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Neste trabalho é apresentado o desenvolvimento teórico do modelo algébrico PTT (Phan-Thien-Tanner) e aplicação na simulação de escoamentos viscoelásticos. A implementação e obtenção das soluções numéricas são realizadas no ambiente de simulação FREEFLOW-2D. A metodologia numérica a ser empregada para resolver o modelo algébrico PTT é baseada no método de diferenças finitas, com discretização em uma malha deslocada. O fluido é modelado utilizando a técnica MAC (Marker-and-Cell ) o que permite visualizar e localizar a superfície livre do fluido. As derivadas temporais da equação de quantidade de movimento e do modelo algébrico PTT são aproximadas pelos métodos de Euler implícito e Euler explícito, respectivamente. Os termos convectivos são aproximados pelo método ‘upwind’ de alta ordem CUBISTA (Convergent and Universally Bounded Interpolation Scheme for the Treament of Advection) e as derivadas espaciais por diferenças centrais. A verificação da metodologia numérica é feita na simulação de um escoamento confinado totalmente desenvolvido em um canal, comparando os resultados da solução numérica com a solução analítica que, neste trabalho, é obtida a partir do modelo algébrico PTT. Ainda considerando um escoamento viscoelástico no canal, é comparado o esforço computacional das simulações que utilizam o modelo algébrico e o modelo diferencial. Outro problema proposto para verificar o desempenho do modelo algébrico PTT é a contração abrupta 4:1, nessa geometria também expõem-se comparações do esforço computacional das simulações dadas pelo modelo algébrico e pelo modelo diferencial. Como aplicação em escoamentos com superfície livre, o modelo algébrico é testado em simulações de uma gota viscoelástica em uma placa rígida (Impacting Drop). Os resultados numéricos são comparados com os previstos pelo modelo diferencial PTT. / This work presents the theoretical development of the algebraic model PTT (Phan- Thien-Tanner) and its application to the simulation of viscoelastic flows. The implementation and numerical solutions are obtained in the simulation framework FREEFLOW -2D. The numerical methodology used to solve the algebraic PTT model is based on the finite difference method with discretization on a staggered grid. The fluid is modeled using the MAC (Marker-and-Cell) technique which allows for visualization and location the free surface of the fluid. The temporal derivative of the momentum equation and of the algebraic PTT model are approximated by the implicit and explicit Euler’s methods. The convective term are approximate by the ‘upwind’ high order method CUBISTA (Convergent and Universally Bounded Interpolation Scheme for the Treament of Advection) and spatial derivatives by central differences. The numerical methodology verification is performed in a simulation of a confined flow fully developed in a channel, comparing the numerical solution with the analytical solution which is obtained by the algebraic PTT model. Still considering a viscoelastic flow in the channel, is compared the computational effort of the simulations using the algebraic model and differential model. Another problem proposed to verify the performance of the algebraic PTT model is the planar contraction 4:1. This geometry also they expose themselves comparisons of the computational effort of the simulations given by the algebraic model and the differential model. As application of free surface flows, the algebraic model is tested in simulations of a viscoelastic drop in a rigid plate (Impacting Drop). The numerical results are compared with the expected results obtained by the differential PTT model.

Esta tese identificou vários aspectos importantes da estrutura trófica e dinâmica de nutrientes em ecossistemas aquáticos sujeitos a perturbações externas, tais como mudanças no nível da água, aumento de carga de nutrientes e matéria orgânica, biomanipulação e clima. Para descrever tais efeitos sobre a estrutura trófica, um complexo modelo ecológico, com base em processos físicos, químicos e biológicos, foi desenvolvido e aplicado em ecossistemas aquáticos tropicais, subtropicais e temperados. Em tais aplicações, uma análise integrada foi empregada considerando a transferência de impactos da bacia para o ecossistema, com a finalidade de entender a real dinâmica dos ecossistemas aquáticos. As simulações revelaram importantes aspectos sobre a estrutura e funcionalidade dos ecossistemas frente as pertubações. Por exemplo, a lagoa Mangueira, um lago raso subtropical no sul do Brasil, pode oscilar entre dois estados alternativos estáveis (alta e baixa transparência da água), dependendo da concentração de ortofosfato e da túrbidez. Foi sugerido também que podem ocorrer profundas alterações na composição do fitoplâncton com a aumento sistemático da concentração de ortofosfato. Foram constatados significativos gradientes horizontais e verticais na estrutura trófica da lagoa Mangueira, indicando a importância de considerar a heterogeneidade espacial em grandes lagos para melhorar a compreensão dos processos ecológicos e padrões. Cenários críticos de simulação indicaram que o aumento da carga de nutrientes afeta negativamente a transparência da água, diferentemente do efeito de mudanças climáticas. Pequenas alterações na estrutura trófica causadas por esses fatores indicam uma forte resistência da lagoa Mangueira. O modelo ecológico também foi útil para descrever a dinâmica do ecossistema, antes e depois da biomanipulação do lago Engelsholm localizado na Dinamarca. Nesse caso, o modelo conseguiu razoavelmente prever a mudança para um estado de alta transparência da após a biomanipulação, entretanto a mudança na composição do fitoplâncton foi muito mais difícil de representar. Além disso, aplicações mais simples também auxiliaram o processo de tomada de decisão e planejamento. A modelagem ecológica aplicada em ecossistemas aquáticos mostrou ser uma alternativa promissora para a gestão integrada dos recursos naturais. / This thesis identified several important features of the trophic structure and dynamics of nutrients in ecosystems subjected to external disturbances such as changes in the water level, nutrient and organic matter loading, fish communities and climate. To describe such effects on trophic structure, a complex ecological model, based on physical, chemical and biological processes has been developed and applied in tropical, subtropical and temperate aquatic ecosystems. In such applications, an integrated analysis was employed considering the transfer of impacts from the watershed to the ecosystem, in order to bring closer the understading of the ecosystem dynamics. Simulations revealed important features about system structure and functionality in front of disturbances. For instance, lake Mangueira a subtropical lake in Southern Brazil can oscilate between two alternative steady stables (clear or turbid water), depending orthophosphate concentration and water transparency. It was also suggested that can occurs profound changes in phytoplankton composition from increase of orthophosphate concentration. Horizontal and vertical gradients in the trophic structure are notable in lake Mangueira, indicating the importance to consider spatial heterogeneity in large lakes to improve understanding of ecological processes and patterns. Simulation scenarios indicated that increased nutrient loading negatively affects water transparency, differently from climate changes. Slight changes in trophic structure caused by those factors indicate a strong resistence of the lake Mangueira. The ecological model also was useful to describe the ecosystem dynamics before and after biomanipulation of lake Engelsholm located in Denmark. In that case, the model could reasonably well predict a shift to a clear water state, but the changed composition of phytoplankton functional groups was much more hard to represent. Furthermore, simpler applications also provided support for decision making and planning in the ecosystem. Ecological modeling applied in aquatic ecosystems showed be a promising alternative towards the integrated management of natural resources.

Orientador: Vânia Regina Nicoletti Telis / Banca: José Roberto Delalibera Finzer / Banca: Maria Aparecida Mauro / Resumo: O comportamento reológico de suspensões de cristais de sacarose em soluções aquosas saturadas de sacarose foi avaliado usando um reômetro acoplado a um agitador, mais conhecido como reômetro de turbina. Foram analisadas suspensões formadas por soluções aquosas saturadas de sacarose a diferentes temperaturas (e, portanto, com diferentes concentrações de sacarose), às quais foram adicionadas diferentes frações de cristais de sacarose de tamanho conhecido. As frações de cristais de sacarose usadas na composição das suspensões foram separadas, através de peneiramento, a partir de três diferentes tipos de açúcares comerciais: açúcar granulado, refinado e de confeiteiro. As soluções aquosas saturadas de sacarose, consideradas como meio dispersante das suspensões, foram caracterizadas reologicamente utilizando-se um reômetro rotacional de cilindros concêntricos. Todas as soluções analisadas apresentaram comportamento Newtoniano nas faixas de concentração e temperatura avaliadas. Já as suspensões de cristais de sacarose em soluções aquosas saturadas de sacarose foram avaliadas reologicamente com o auxílio do reômetro de turbina, o qual foi montado na base do reômetro rotacional de cilindros concêntricos e cujo agitador foi acoplado ao eixo originalmente destinado ao cilindro interno. O agitador usado no equipamento foi do tipo âncora e teve suas constantes determinadas através de metodologia específica. As suspensões analisadas também apresentaram comportamento reológico do tipo Newtoniano. Os resultados obtidos foram utilizados para a obtenção de modelos relacionando a viscosidade das suspensões à fração das partículas cristalinas presentes no sistema, bem como às características reológicas do meio líquido. / Abstract: Rheological properties of suspensions of sucrose crystals in saturated sucrose aqueous solutions were investigated using a rheometer coupled to an agitator, also known as mixer-type rheometer. Suspensions formed by saturated solutions were analyzed at different temperatures (and, therefore, at different sucrose concentrations), and with different added fractions of sucrose crystals of known size. Three different types of commercial sugars (granulated, refined, and confectioner) were sieved in order to obtain fractions of sucrose crystals of different sizes. Saturated sucrose aqueous solutions, considered as a suspension dispersant mean, were rheologically characterized using a concentric cylinders rheometer. In the studied ranges of concentration and temperature, all analyzed solutions showed Newtonian behavior. The crystals suspensions in saturated sucrose aqueous solutions were rheologically evaluated by using the mixer-type rheometer, which was coupled to the concentric cylinders rheometer. The impeller was an anchor type agitator and had their constants determined by means of a specific methodology. The analyzed suspensions also showed Newtonian behavior. The experimental results were used to obtain mathematical models relating the suspensions viscosity to the dispersant liquid phase viscosity and to the volumetric fraction of crystals. / Mestre

Resumo: Em geral, as atividades empresariais originam impactos ambientais que podem se tornar passivos ambientais. Os postos de serviço são empreendimentos capazes de gerar passivos ambientais normalmente decorrentes do vazamento de combustíveis e óleos lubrificantes que contaminam o solo, as águas superficiais e subterrâneas. Neste trabalho utilizou-se o método multicriterial de análise hierárquica de processo com o objetivo de avaliar e ordenar o potencial de geração de passivos ambientais de postos de serviço. Inicialmente, os postos foram divididos em onze critérios de análise, os quais foram subdivididos em subcritérios e estes, por sua vez, foram divididos em elementos, originando a estrutura hierárquica para a análise do problema. Com a aplicação da lei de Weber-Fechner de estímulos e respostas foram calculados os pesos dos elementos destes subcritérios. Em uma segunda etapa, foram selecionados quinze postos de serviço localizados no Estado do Paraná, os quais foram visitados para realizar a coleta de dados. Tais dados foram aplicados ao método, obtendo desta forma a priorização dos postos estudados com relação a sua potencialidade de gerar passivos ambientais. O método de análise hierárquica de processo foi validado com o uso de dados obtidos por LEITE (2003) para a ordenação de resíduos gerados por uma indústria alimentícia que deveriam ser minimizados. Os resultados obtidos comprovam que a técnica proposta permite ordenar e determinar o potencial gerador de passivos ambientais de postos de serviço visando o planejamento de ações preventivas.

Esta pesquisa foi desenvolvida a partir de dados oriundos de 476 unidades de amostras medidas em uma floresta tropical úmida da regido amazônica, nos municípios de Tefé e Juruá, Estado do Amazonas. Estas amostras tinham 2.500 m² de área com dimensões de 10 m x 250 m, sendo que 70 delas foram medidas na tipologia denominada de "Floresta de Várzea" e as demais, na tipologia "Floresta de Terra Firme". Foi objetivo principal do trabalho, testar uma serie de modelos de regressão disponíveis na literatura e também elaborar modelos pelo processo Forward para estimar o volume comercial com casca em m³/ha de um grupo de espécies economicamente importantes e de todas as espécies amostradas, exceto as Palmeiras a partir do diâmetro médio aritmético, altura comercial média, área basal e número de árvores por hectare. Aplicou-se ainda, os testes de paralelismo e de coincidência a fim de verificar as possibilidades de agrupar os dados das tipologias estudadas. Entre os modelos pré-selecionados na literatura, destacou-se como o mais eficiente em todos os casos estudados, o logarítmico: log V = log b0 + b1log G²h V = volume comercial com casca em m³/ha G = área basal com casca em m²/ha h = altura comercial média (m) Esta equação apresentou erros (Syx) inferiores a 4,98% e coeficientes de determinação (R²) superiores a 0,9825 em todos os aspectos pesquisados. Os modelos resultantes do processo Forward, na maioria das vezes, foram constituídos por duas variáveis independentes, com contribuições significativas na precisão. A seleção dos modelos foi feita através de comparação e análise dos seguintes elementos indicadores de precisão: Erro Padrão de Estimativa em percentagem (Syx), Coeficiente de Determinação (R²), Soma de Quadrados dos Resíduos, Provabilidade Cumulativa e a Distribuição Gráfica dos Resíduos em percentagem.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013-07-25Bitstream added on 2014-06-13T18:57:53Z : No. of bitstreams: 1 marques_ce_me_bauru.pdf: 1422589 bytes, checksum: bbbae557b8ae5bfeb1919a0a2eede667 (MD5) / O propósito deste trabalho é o de obter modelos matemáticos que sirvam de referência, para que se possa efetuar os estudos relacionados aos efeitos não-lineares presentes no comportamento dinâmico envolvido na perfuração de petróleo, executada por navios perfuradores. As diversas modelagens matemáticas adotadas e abordadas neste trabalho, para esse tipo de problema, baseiam-se em sistemas pendulares invertidos e que possuem excitação harmônica ou excitação por meio de um EDS-Vibrador Eletrodinâmico (electrodynamics Shaker), na forma de um circuito RLC com uma fonte de tensão harmônica. A investigação do problema em questão, se fez por meio de simulações numérico-computacionais, fazendo-se uso do método Runge-Kutta de 4ª ordem para a integração numérica das equações de movimento dos sistemas, aproximando suas soluções. O controle aplicado nas possíveis irregularidades associadas ao movimento do sistema é do tipo retroalimentação de ajuste de energia de oscilação, proposto anteriormente por TERESHKO (2011) e daí adaptado ao modelo matemático, adotado / The purpose of this paper is to obtain mathematical models that serve as a reference for the studies related to the nonlinear effects present in the dynamic behavior involved in oil drilling, performance by drill ships. The various mathematical models adopted and raised in this paper for this problem, were based on inverted pendulum systems and have harmonic excitation or through an EDS-electrodynamics vibrator (Electrodynamics Shaker) simplified ma form of an RLC circuit with a harmonic voltage source. The investigation of the problem in question was made by means of numerical and computational simulations, making use of the Runge-Kutta 4th order for the direct numerical integration of the equations of motion of systems approaching their solutions. The control applied on possible irregularities associated with the motion of the the system is the type of feedback adjustment oscillation energy, previously proposed by TERESHKO (2011) and then adapted to the mathematical model adopted

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:24:41Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-09-09Bitstream added on 2014-06-13T19:11:13Z : No. of bitstreams: 1 ramos_rp_me_botfca.pdf: 642292 bytes, checksum: d9987af9a9875bd8567fdb537dd98da8 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / A cana-de-açúcar possui grande importância social e econômica para o brasileiro. O Brasil é maior produtor de cana-de-açúcar do mundo, na safra de 2009/2010 a produção foi de 597,8 milhões de toneladas, uma alta de 4,4% em relação às 571,40 milhões de toneladas colhidas em 2008/2009. O país possui 420 Usinas e Destilarias, as quais movimentam cerca de 51 bilhões de reais, o que representa 1,5% do PIB Brasileiro, gerando 4,5 milhões de empregos diretos e indiretos, exportando 23,2 milhões toneladas de açúcar e 3,3 bilhões de litros de etanol, e um investimento médio no país de 6 bilhões de reais ao ano, o que mostra a grande importância da cana-de-açúcar para a economia brasileira. Por outro lado, o crescimento acelerado deste setor tem trazido problemas de grandes dimensões e dificultado o gerenciamento das empresas, estes problemas são de ordens estruturais e ambientais. Por isso é importante conhecer todo processo de cultivo da cana, que vai desde o preparo do solo até processo industrial, que ocorre da recepção da cana até a saída dos produtos, e buscar formas de minimizar os custos de produção. Assim, surge a necessidade de ferramentas que auxiliem os gestores das empresas nas tomadas de decisões. Desta forma, a modelagem matemática pode ser utilizada como uma importante fonte de produção de estimativas para este setor, facilitando cálculos e auxiliando as decisões. O objetivo deste trabalho foi estudar toda a cadeia produtiva de álcool e açúcar e investigar modelos matemáticos para estimar quantitativamente o balanço de energia e o custo de produção, considerando todo o processo de produção de álcool e açúcar, deste o plantio da cana, até a venda destes produtos / The sugarcane has great social and economic importance for the Brazilian. Brazil is the largest producer of sugarcane in the world, in 2009/2010 crop production was 597.8 million tons, up 4.4% compared to 571.40 million tonnes harvested in 2008 / 2009. That season the country had 420 mills and distilleries, which handle about 51 billion reais, representing 1.5% of Brazilian GDP, generating 4.5 million direct and indirect jobs, exporting 23.2 million tonnes of sugar and 3.3 billion liters of ethanol, generating an average investment in the country of 6 billion reais a year, which shows the great importance of sugarcane to the Brazilian economy. The accelerated growth of this sector has brought large problems and complicating the management of enterprises these problems are structural and environmental. Therefore it is important to know the whole process of sugar cane cultivation, ranging from soil preparation until industrial process, which occurs in the reception of the cane to the output of products, and seek ways to minimize production costs. Thus it, arises the need for tools that help business managers in making decisions. Thus, mathematical modeling can be used as an important source to estimates the production for this sector, making calculations and aiding decisions. The objective of this work was to study the entire production chain of sugar and alcohol and to investigate mathematical models to quantitatively estimate the cost of production, considering the whole process of producing alcohol and sugar cane, since the plantation until the sale of these products

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RESUMO Uma das formas mais eficientes de se estabelecer medidas de controle da erosão hídrica e conhecer os efeitos conjugados dos mecanismos naturais que atuam no seu processo, é a predição através de modelos matemáticos. Um destes modelos é o modelo WEPP - Water Erosion Prediction Project, eminentemente determinístico, baseado em estruturas físicas e matemáticas. Além da concepção física que lhe confere maior complexidade, este modelo diferencia-se dos demais por considerar, na dinâmica de destacamento, transporte e deposição, os processos de erosão em sulcos e entre sulcos, com três parâmetros de erodibilidade distintos: Ki, erodibilidade entre sulcos; Kr, erodibilidade em sulcos; e tauc, tensão crítica de destacamento de partículas do solo pelo fluxo. A utilização do modelo na predição de erosão necessita da calibração destes três parâmetros de erodibilidade, que são intrínsecos a cada tipo de solo. Sua estimativa é, normalmente, feita através de chuvas simuladas. Porém o uso de técnicas de otimização em hidrologia tem sido comum e constitui-se em uma forma eficiente de estimativa de parâmetros em diversos tipos de modelos. A proposta deste trabalho foi a otimização para a calibração destes parâmetros para uma condição edafo-climática do Paraná, utilizando dados básicos de solo, topografia, clima e manejo de parcelas padrão sem cobertura do IAPAR - Instituto Agronômico do Paraná, na cidade de Ponta Grossa. Os resultados apontam problemas para a calibração destes parâmetros em decorrência da própria estrutura do modelo. O valor encontrado de Ki na calibração foi de 562.500 Kg/s.m4 Embora a eficiência das calibrações tenha atingido o valor de 0,786, para os valores de Kr e tauc de 0,0236 s/m e 1,19 N/m2, respectivamente, as diversas tentativas de calibração de Kr e tauc resultaram em múltiplas alternativas de combinação de valores destes parâmetros para uma mesma perda de solo de um evento e em todos os eventos, indicando que a eficiência encontrada é relativa, havendo necessidade de determinação de tauc a campo ou a alteração da estrutura do modelo ( no parâmetro Kr) para que as chuvas naturais possam ser utilizadas nas calibrações através de técnicas de otimização.

Made available in DSpace on 2016-06-07T17:12:31Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2015-12-07. Added 1 bitstream(s) on 2016-06-07T17:17:15Z : No. of bitstreams: 1 000863376.pdf: 1466358 bytes, checksum: 262b90c08bb5e76383014f102b7efce3 (MD5) / Atualmente, estudos sobre a qualidade do ar tem sido de extrema importância pois os poluentes existentes no ar causam efeitos diretos no sistema respiratório provocando custos sociais. Dada a importância de prever hospitalização por doenças respiratórias para que o gestor municipal possa preparar funcionalmente o serviço de saúde para possíveis admissões, esta dissertação teve como objetivo elaborar e validar um modelo linguístico fuzzy para previsão de hospitalização por doenças respiratórias. Foi construído um modelo fuzzy para predição de internações por pneumonias, bronquite, bronquiolite e asma (J12 a J18 e J45 da CID 10) segundo exposição ao PM2,5 e CO em residentes de Volta Redonda, RJ, em 2012. Foram construídos três modelos: dois com duas entradas (PM2,5 / TEMP e CO / TEMP) e um com três entradas (PM2,5 / CO / TEMP). Para o modelo com duas entradas havia três funções de pertinência para cada uma, para as concentrações do PM2,5 ou CO e temperatura, e uma saída com três funções de pertinência para internações, que foram obtidos do DATASUS. Para o modelo com três entradas, as funções de pertinência se mantiveram e a saída mudou para quatro funções de pertinência. Os modelos mostraram uma boa acurácia. Para o modelo com PM2,5 o resultado foi entre 90% e 76,5% para os lags 1, 2 e 3; para o modelo com CO o resultado foi entre 94,7% e 80,1% para os lags 1, 2 e 3; e para o modelo com PM2,5 e CO simultaneamente a acurácia ficou entre 91,4% e 80,1% (PM2,5) e 92,9% e 82,1% (CO) para os lags 1, 2 e 3, possibilitando assim sua aplicação por gestores de saúde / Currently, studies on air quality has been of utmost importance because the pollutants in the air cause direct effects on the respiratory system causing social costs. Given the importance of providing hospitalization for respiratory diseases to the city manager can functionally prepare the health service for possible admissions, this work aimed to develop and validate a fuzzy linguistic model for prediction of hospitalization for respiratory diseases. A fuzzy model was built to predict hospitalizations for pneumonia, bronchitis, bronchiolitis and asthma (J12 to J18 and J45 of ICD 10) after exposure to PM2.5 and CO in Volta Redonda residents, RJ, in 2012. They were built three models: two with two Entries (PM2.5 / TEMP and CO / TEMP) and one with three inputs (PM 2.5 / CO / TEMP). For the model with two entrances there were three membership functions for each, for PM2.5 concentrations or CO and temperature, as well as, an outlet with three membership functions for admissions, which were obtained from DATASUS. For the model with three inputs, membership functions were maintained and the output changed to four membership functions. The models showed good accuracy. For the model with PM2.5 the result was between 90% and 76.5% for lags 1, 2 and 3; for model with CO the result was between 94.7% and 80.1%, for lags 1, 2 and 3; and the model with both CO and PM2.5 accuracy was between 91.4% and 80.1% (PM2.5) and 92.9% and 82.1% (CO) for lags 1, 2 and 3, allowing its application for health managers