Orientador: Júlio Santana Antunes / Coorientadores: José Luz Silveira; Wendell de Queiróz Lamas / Banca: Celso Eduardo Tuna / Banca: Daniel Travieso Pedroso / Banca: José Rui Camargo / Banca: Ederaldo Godoy Junior / Resumo: Neste trabalho de tese é desenvolvido metodologias de análise exergoeconômica-ambiental aplicado em motores-gerador operando com biogás para produção simultânea de energia elétrica e água quente. O método desenvolvido tem como objetivo mensurar o custo das emissões de CO2 para esse sistema, assim como estudar a sua influência no custo de operação pela técnica do custo de manufatura exergético. O método é aplicado a motores de combustão interna operando a biogás, com capacidade de produção de energia elétrica variando entre 4 kW a 2 MW, utilizando ou não a água da jaqueta para produção de água quente, dependendo do tipo de refrigeração do motos (a ar ou a água). Dois métodos são aplicados para análise exergoeconômica-ambiental, o primeiro baseado no método da distribuição de custo pelos fluxos exergéticos unitários dos produtos e outro baseado nos incrementos exergéticos dos componentes do sistema. Conclui-se que ambos os métodos são satisfatórios para avaliar o impacto do custo da emissão de poluentes e que a influência deste no custo de manufatura exergético incrementa entre 9,4 % e 19,6 % em relação aos métodos tradicionais que não consideram o custo da poluição ao meio ambiente / Abstract: In this thesis an econometric-environmental analysis methodology applied in generator-engines operating with biogas for the simultaneous production of electric energy and hot water is developed. The method developed has the objective of measuring the cost of CO2 emissions for this system, as well as to study its influence on the cost of operation by the technique of exergy cost of manufacture. The method is applied to internal combustion engines operating with biogas, with a production capacity of electric energy ranging from 4 kW to 2 MW, using or not the jacket water to produce hot water, depending on the type of engine cooling (air or water cooled). Two methods are applied for exergoeconomic-environmental analysis, the first one based on the method of cost distribution by the unitary exergy flows of the products and another based on the exergetic increments of the system components. It is concluded that both methods are satisfactory to evaluate the impact of the emission cost of pollutants and that the influence of this in the cost of exergético manufacture increases between 9,4% and 19,6% in relation to the traditional methods that do not consider the cost of pollution / Doutor

Este trabalho faz uma introdução à evolução dos processos de laminação a frio, acionamento e controle dos mesmos, com foco na laminação de encruamento. O principal objetivo é estabelecer um modelo linear dos sistemas de acionamento, que permita o projeto de um controle multivariável. Pretende-se que a robustez do controle multivariável contribua para a eliminação de defeitos associados aos processos de bobinamento e desbobinamento. A eliminação destes defeitos traz um grande retorno econômico em função do grande volume de produção destas instalações. Para isto é desenvolvido um modelo matemático do sistema completo. No modelo são evidenciadas não linearidades associadas à variação dos diâmetros e inércias das bobinas na desenroladeira e enroladeira. Para solucionar esse problema as parcelas contendo as não linearidades são removidas do modelo. Posteriormente essas parcelas são repostas através de malhas feedforward no controle. Para validar o modelo são projetados controladores PID semelhantes aos utilizados no laminador real. Com os resultados obtidos através de simulação, discute-se a validade do modelo comparando-os com os dados do processo real. A partir desse modelo é desenvolvido o modelo linear em espaço de estados, a ser utilizado no projeto do controlador robusto multivariável. Em seguida é desenvolvido o projeto deste controlador multivariável utilizando a técnica LQG/LTR. Finalmente, são discutidos os resultados das simulações, comparando-os com os dados reais da planta. De um modo geral, os resultados apontam para uma boa aproximação entre a planta real e o modelo proposto. / This work is an introduction to the evolution of the processes of cold rolling, drive and control, focusing on skinpass rolling. The main objective is to establish a model of linear drive systems, allowing the design of a multivariable control. It is intended that the robustness of multivariable control contributes to the elimination of defects associated with processes of coiling and uncoiling. The elimination of these defects poses a great economic return due to the large volume of production of these facilities. To achieve this deal it was developed a mathematical model of the complete system. Nonlinearities associated with variation in diameters and inertia reels in desenroladeira and reel are evidenced in the model. To solve this problem the terms containing nonlinearities were removed from the model and, subsequently reintroduced by feedforward control loops. To validate the model, PID controllers were designed in a similar way to those used in real mill. With the results obtained by simulation, we discuss the validity of the model by comparing them with the actual process data. From this model it was developed a linear state space model to be used in the design of robust multivariable controller. After that it was developed the design of this multivariable controller using the technique LQG / LTR. Finally, it was discussed the simulation results, comparing them with actual data of the plant. Overall, the results point to a good approximation of the real plant and the proposed model.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:53:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 437237.pdf: 725465 bytes, checksum: f8c89b16541f36d7b155a09dc7ff7d00 (MD5) Previous issue date: 2012-03-01 / INTRODUCTION: The gait s changes are characteristic of Parkinson's disease (PD) and one of the most disabling aspects of this pathology. To overcome the deficits of the basal ganglia, responsible for the automatic components of the gait, patients with PD recruit intentional resources in an attempt to generate a near normal gait; however, shifts in attention are also part of the clinical aspects of this disease. Thus, patients with PD may have difficulty in achieving a number of different activities such as walking and talking, presenting an increased risk of falls when trying to perform them with a profound negative impact on quality of life and well being of the patient. OBJECTIVE: To investigate the effects of concurrent activities (walking with cognitive activities) on the parameters of gait in patients with Parkinson's disease. METHODS: The study included 18 healthy people and 18 PD patients over 50 years on the stage on of the antiparkinsonian medication, with disease duration between 3 and 15 years and early parkinsonian symptoms over 40 years. The patients included fulfilled the diagnostic criteria of probable idiopathic Parkinson's disease based on clinical assessment and response to levodopa and dopamine agonists. Exclusion criteria included: use of psychotropic medications, except for antidepressants, psychiatric or neurological disorder other than PD; prior neurosurgery, sensory deficits and/or engines incompatible with the proposed activities; Mini Mental Status Examination (MMSE) score indicative of dementia, scores on the Beck Depression Inventory (BDI) consistent with depression and score on the Hoehn and Yahr greater than 2.5. Exclusion criteria for the standardization of the intervention group were the same as for patients with PD, except in relation to psychiatric disorders, neurological and gait, which were absent. To assess executive function, attention and mental flexibility was used for Wisconsin Card Test (64 cards, computerized version) and Stroop Test. The motor manifestations of PD patients were evaluated by the Unified Rating Scale for Parkinson s disease (UPDRS) Part III. The gait assessment was conducted in a corridor with the following tasks: baseline gait, gait with text comprehension, gait with phoneme counting and gait with arithmetic task. To perform data collection, use the kinemetry with a camera positioned laterally to the individual. One cycle of stride was evaluated by an analysis two-dimensional (2D) from the digitization of images in the software Dvideow (6.3) and for processing the data used to create a routine in the program Labview (8.5). The parameters analyzed were the average support time, stride length, stride frequency, swing time, speed, double support time and relative stance time. The demographic, clinical and neuropsychological patients characteristics were analyzed by Student s-t test and chi-square test. To compare the gait parameters between patients with Parkinson's disease and controls, we used the Student s-t test for independent samples. Analysis of variance (ANOVA), which included 1 between-participants variable (group: healthy older adults and PD patients) and 1 within-participants variable (different walking conditions) was used to analyze gait parameters. Between group differences were checked with independent samples t tests and multiple comparisons among group mean differences were checked with dependent samples t tests (confidence interval adjustments with Bonferroni corrections). Data were expressed as mean ? standard error and p values <0.05 were used as indicative of statistical significance. RESULTS: The patients with PD completed less categories obtained more errors and less correct answers on Wisconsin Card Test. On the Stroop Test, apart from not happening significative differences between the groups on Stroop words and on Stroop color, the PD group shown a worse significantly demanding than the controls group on Stroop Word-colors demonstrating a shorter and attention and shorter mental flexibility on PD patients. The patients with DP shown greater relative stance time and shorter stride length and gait speed than in individuals controls at all gait situations. The gait with arithmetic task changed significantly the parameters of healthy control subjects (increment of average support time and relative, average swing time and double support time and diminish speed, stride length and frequency) and PD patients (increment of average support time, relative stance time and double support time and diminish frequency, speed and stride length). CONCLUSION: The patients with Parkinson Disease have already gone with a baseline gate with increment stability strategy, while the controls searched this strategy to stability when they associate gait with cognitive task. Overall the results indicate that, despite the patients had gait compatible with your pathology, the default settings of the gait during simultaneous activities is similar to that of healthy individuals suggesting that patients with Parkinson's disease (in the early stages of the disease and period on of medication) showed adaptive responses to prevent falls and injuries. / INTRODU??O: As altera??es da marcha s?o caracter?sticas da Doen?a de Parkinson (DP) e um dos aspectos mais incapacitantes desta patologia. Para contornar os d?ficits dos g?nglios da base, respons?veis pelos componentes autom?ticos da marcha, os pacientes com DP recrutam recursos atencionais na tentativa de gerar uma marcha mais pr?xima da normal, entretanto, altera??es de aten??o tamb?m fazem parte do quadro cl?nico desta doen?a. Desta forma, pacientes com DP podem apresentar dificuldade na realiza??o simult?nea de diferentes atividades, como caminhar e conversar, apresentando um risco aumentado de quedas quando tentam realiz?-las, com um profundo impacto negativo na qualidade de vida e no bem estar do paciente. OBJETIVO: Investigar os efeitos de atividades simult?neas (caminhada com atividades cognitivas) sobre os par?metros da marcha em pacientes com Doen?a de Parkinson. METODOLOGIA: Participaram deste estudo 18 pessoas saud?veis e 18 pacientes com DP acima de 50 anos na fase on da medica??o antiparkinsoniana, com tempo de doen?a entre 3 e 15 anos e in?cio dos sintomas parkinsonianos acima dos 40 anos. Os pacientes inclu?dos preencheram os crit?rios diagn?sticos da Doen?a de Parkinson idiop?tico prov?vel com base na avalia??o cl?nica e resposta a levodopa e agonistas da dopamina. Foram exclu?dos pacientes com: uso de medica??es psicotr?pica, exceto antidepressivos; dist?rbio psiqui?trico ou neurol?gico outro que n?o DP; neurocirurgia pr?via; d?ficits sensoriais e/ou motores incompat?veis com as atividades propostas; pontua??o no Teste de Miniexame do Estado Mental (MEEM) indicativo de dem?ncia; pontua??o no Invent?rio de Depress?o de Beck (BDI) compat?vel com depress?o e pontua??o na escala de Hoehn and Yahr maior que 2,5. Os crit?rios de exclus?o para o grupo de padroniza??o da interven??o foram os mesmos que para os pacientes com DP, exceto em rela??o a dist?rbios psiqui?tricos, neurol?gicos e de marcha, que estavam ausentes. Para avaliar fun??o executiva, flexibilidade mental e aten??o foi utilizado o Teste de Cartas de Wisconsin (64 cartas, vers?o computadorizada) e o Teste de Stroop. As manifesta??es motoras dos pacientes com DP foram avaliadas pela Escala Unificada de Avalia??o para Doen?a de Parkinson (UPDRS) parte III. A avalia??o da marcha foi realizada em um corredor com as seguintes tarefas: marcha usual, marcha ouvindo texto, marcha contando fonema e marcha com c?lculos aritm?ticos. Para a realiza??o da coleta de dados, utilizamos a cinemetria com uma c?mera posicionada lateralmente ao indiv?duo. Foi avaliado um ciclo de passada por uma an?lise bidimensional (2D) a partir da digitaliza??o das imagens no software Dvideow (6.3) e para o processamento dos dados utilizou-se uma rotina criada no programa Labview (8.5). Os par?metros analisados foram: o tempo de contato m?dio, comprimento da passada, freq??ncia da passada, tempo de balan?o, velocidade, tempo de duplo apoio e tempo de apoio relativo. As caracter?sticas demogr?ficas, cl?nicas e neuropsicol?gicas dos pacientes foram analisadas atrav?s do Teste T e pelo qui-quadrado. Para comparar os par?metros da marcha entre pacientes com Doen?a de Parkinson e Controles foi utilizado o Teste T para amostras independentes. An?lise de vari?ncia (ANOVA), que incluiu uma vari?vel entre participantes (grupo: pessoas saud?veis e pacientes com DP) e uma vari?vel intra-participantes (diferentes condi??es de caminhada) foi utilizada para analisar os par?metros da marcha. Diferen?as entre os grupos foram verificadas com Testes T para amostras independentes e compara??es m?ltiplas das diferen?as entre m?dias do grupo foram verificadas com Teste T para amostras dependentes (ajustes de intervalo de confian?a com as corre??es de Bonferroni).Os dados foram expressos como m?dia ? erro padr?o e os valores de p<0,05 foram utilizados como indicativo de signific?ncia estat?stica. RESULTADOS: Os pacientes com DP completaram menos categorias, tiveram mais erros e menos acertos no Teste de Cartas de Wisconsin. No Teste de Stroop, apesar de n?o haver diferen?a significativa entre os grupos no Stroop palavras e no Stroop cores, o grupo com DP apresentou um desempenho significativamente pior do que o grupo de controles no Stroop palavras-cores, demonstrando uma menor aten??o e menor flexibilidade mental nos pacientes com DP. Os pacientes com DP mostraram maior tempo de contato relativo e menor comprimento da passada e velocidade da marcha do que indiv?duos controle em todas as situa??es de marcha. A marcha com c?lculo alterou significativamente os par?metros dos indiv?duos controles saud?veis (aumento do tempo de contato m?dio e relativo, tempo de balan?o m?dio e de duplo apoio e diminui??o da velocidade, comprimento da passada e frequencia) e dos pacientes com DP (aumento do tempo de contato m?dio, tempo de contato relativo e de duplo apoio e diminui??o da frequencia, velocidade e comprimento da passada). CONCLUS?O: Os pacientes com Doen?a de Parkinson j? partiram de uma marcha usual com maior estrat?gia de estabilidade, enquanto os controles buscaram esta estrat?gia para estabilidade quando associaram marcha ? tarefa cognitiva. De uma forma geral os resultados indicam que, apesar dos pacientes apresentarem altera??es da marcha compat?veis com sua patolologia, o padr?o de ajustes da mesma durante atividades simult?neas ? semelhante ?quele de indiv?duos saud?veis sugerindo que os pacientes com Doen?a de Parkinson (em fases iniciais da doen?a e no per?odo on da medica??o) apresentaram respostas adaptativas para evitar quedas e les?es.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:56:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 421932.pdf: 1968986 bytes, checksum: 3fba7f654b85286a3c4cfcc6affa04d2 (MD5) Previous issue date: 2010-02-25 / Novos estudos sobre os motores de indu??o multif?sicos demonstram que ? poss?vel obter um melhor desempenho em rela??o aos motores trif?sicos, como, por exemplo, em rela??o a pot?ncia, ao torque e toler?ncia a falhas. Com a larga utiliza??o de inversores CC-CA no acionamento de m?quinas de indu??o, a utiliza??o de m?quinas multif?sicas em aplica??es que necessitem elevado desempenho tornou-se vi?vel economicamente. O controle por orienta??o direta do campo ? uma das t?cnicas de controle que propiciam uma boa resposta em m?quinas de indu??o com resposta din?mica compar?vel a das m?quinas CC. Nesta t?cnica de controle ? necess?rio medir ou estimar o fluxo do rotor para desacoplar as malhas de fluxo e torque. Esta disserta??o de mestrado apresenta o projeto de um observador robusto n?o-linear para estimar o fluxo do rotor em m?quinas de indu??o pentaf?sicas empregando o modelo desacoplado do primeiro e terceiro harm?nicos, recentemente desenvolvido para m?quinas pentaf?sicas, admitindo varia??es no valor da resist?ncia do rotor e dist?rbios de carga. A sintonia dos par?metros do observador ? feita atrav?s de um problema de otimiza??o convexa sujeito a restri??es em termos de desigualdades matriciais lineares (LMIs). O observador proposto ? avaliado mediante v?rios ensaios por simula??o.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:56:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 423349.pdf: 5570407 bytes, checksum: fb91ff099dfe7f3a46d2b49afa05c107 (MD5) Previous issue date: 2010-03-25 / Neste trabalho ? realizado um estudo dos mecanismos de perdas magn?ticas em m?quinas pentaf?sicas com campo magn?tico trapezoidal no entreferro. A indu??o magn?tica trapezoidal no entreferro pode ser obtida pela inclus?o de uma componente de 3? harm?nica no campo magn?tico, o qual pode ser proveniente da satura??o magn?tica do ferro ou da inje??o de corrente com componente de 3? harm?nica. Sendo as perdas no ferro do estator relacionadas ? varia??o do campo magn?tico nos dentes e na coroa deste, rela??es entre os harm?nicos do campo do entreferro e do campo dos dentes e da coroa do estator s?o estudados. As perdas magn?ticas no ferro s?o divididas em perdas por histerese, perdas por corrente parasita e perdas por excesso, sendo que, para cada uma destas o equacionamento das perdas foi expandido de modo a considerar a inclus?o do efeitos de harm?nicos, em especial do 3? harm?nico, no campo magn?tico. S?o realizadas simula??es para diversos materiais, para o modelo de um prot?tipo utilizando campo magn?tico senoidal e trapezoidal no entreferro a fim de se comparar o comportamento das perdas e a influencia dos harm?nicos. Por fim s?o realizados ensaios no prot?tipo para comprova??o experimental dos resultados.

Made available in DSpace on 2015-04-14T13:58:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 429688.pdf: 2839415 bytes, checksum: b3a0eae8a91029f0b34ff4d7cd57a89c (MD5) Previous issue date: 2011-02-28 / Atualmente encontra-se instalada uma mini-usina piloto para produ??o de biodiesel a partir de ?leos vegetais e gorduras, mais especificamente com ?leos de frituras usados, com capacidade de processamento de 380 L/batelada, cedida em comodato pela Empresa RSBIO M?quinas e Equipamentos Ltda ao Centro Social Marista (CESMAR) de Porto Alegre, em parceria com a PUCRS. Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de uma metodologia para produ??o do biodiesel, envolvendo a coleta e pr?-tratamento do ?leo de fritura, processamento e produ??o de biodiesel, confec??o de manual operacional da mini-usina e do processo, an?lises do biocombust?vel e testes preliminares em motor diesel com diferentes misturas. O biodiesel produzido (total de 5 bateladas) foi analisado por Cromatografia Gasosa (CG) para determinar os teores de ?steres. Para os testes de desempenho, foram realizados ensaios em motor ciclo diesel de 2800 cm3, 4 cilindros, inje??o eletr?nica, instalado em banco dinamom?trico. Nos ensaios realizados segundo normas da SAE (Society of Automotive Engineers), foram analisados par?metros como pot?ncia, torque e consumo espec?fico de combust?vel. Os resultados obtidos apresentaram os seguintes valores m?dios: B5 (28.6 kW; 121 N.m; 1.7 L/hr) e B20 (26.8 kW; 114 N.m; 1.5 L/hr), sendo que o uso de B20 n?o alterou de forma significativa o desempenho do motor.

As legislações com restrições nos níveis de emissões de poluentes e a grande concorrência entre as montadoras fomentaram o desenvolvimento de sistemas mais eficientes de gerenciamento de motores a combustão interna. Entretanto, a falta de sensores que identifiquem as propriedades da combustão, e que sejam economicamente viáveis, dificulta o desenvolvimento de novos sistemas. Visando suprir parte dessas limitações, este trabalho propõe o uso do sensor de corrente iônica com duas finalidades: identificação dos fenômenos de combustão e detonação. Para identificação da combustão, atualmente é utilizado o sensor de fase instalado no motor, o que encarece o sistema de gerenciamento. Uma alternativa a este sensor seria utilizar a vela de ignição, já instalada dentro do cilindro do motor, como sensor de ionização da mistura ar/combustível durante a queima. Comparando a área sob a curva do sinal da corrente iônica durante a combustão com a área sob a curva durante a admissão, foi possível verificar que é viável a utilização do sinal da corrente iônica para substituição de uma funcionalidade do sensor de fase. Quanto à identificação do fenômeno da detonação, foi mostrado que o uso do sensor de corrente iônica possibilita a remoção do sensor de detonação. Para isso, foi realizada a correlação entre a energia de uma faixa de frequências dos harmônicos do sinal da corrente iônica com a energia do sinal proveniente do sensor de detonação. Dessa forma, este trabalho mostrou que é possível usar somente as velas de ignição, já presentes no veículo, como sensores. Além disso, os resultados positivos obtidos propiciam oportunidades para novas aplicações e novas pesquisas. / The laws that restrict pollutant emission levels and the competition among manufacturers fostered the development of more efficient internal combustion engine management systems. However, the lack of sensors to identify the properties of combustion, and which are economically viable, hinders the development of new systems. In order to address such limitations, this investigation proposes using the ionic current sensor with two purposes: identification of combustion and knock phenomena. The combustion identification is currently identified by the camshaft position sensor installed in the motor, which becomes more expensive for the management system. An alternative is using the spark plug, already installed inside the engine cylinder, such as ionization sensor of air/fuel mixture during combustion. Comparing the area under the curve of the ion current signal during combustion to the area under the curve during admission, it was found that it is feasible the use of ionic current signal to replace one feature of the camshaft position sensor. Concerning the identification of the knock phenomenon, it was shown that the use of the ionic current sensor allows the removal of the knock sensor. For this, the correlation between the energy signal in a frequency range of the ionic current harmonic with the energy of the signal from the knock sensor was performed Therefore, the use of spark plugs as sensors is very promising, in replacement to two existing sensors. Moreover, the positive results provide opportunities for new applications and researches.

Apesar do grande interesse no comportamento dinâmico das cargas, existe uma lacuna em investigações considerando o seu desempenho transitório, quando alimentadas por linhas de transmissão e a rejeição de carga ocorre com a abertura dos disjuntores do lado fonte, causando sobretensões temporárias. Este trabalho analisa as sobretensões temporárias causadas por este evento em uma carga de grande porte, constituída por motores síncronos e assíncronos, que pode operar parte do tempo somente com motores assíncronos. Para tanto, foi desenvolvido um modelo de motor de indução, segundo uma trnsformaçãoos eixos direto e de quadratura, com a finalidade de validar e efetuar comparações com o modelo existente no programa ATP. Dos vários testes de validação realizados e de posse de modelos confiáveis de máquinas, principalmente para os motores de indução, foram examinadas diversas situações operativas, com o programa ATP, procurando investigar as solicitações dielétricas em equipamentos e sobre-excitação de transformadores, quando a linha de transmissão opera com e sem compensação reativa. Dessa análise pode-se obter um panorama do risco operativo em diferentes cenários, verificando-se a necessidade de compensação reativa da linha. / In spite of the great interest in the dynamic behavior of loads, there is a gap in investigations considering their transient performance, when they are fed by transmission lines and a load rejection occurs with the tripping of the breakers of the source side, causing temporary overvoltages. This paper analyzes the temporary overvoltages caused by this event in a large load, constituted by synchronous and asynchronous motors, that can operate part of the time only with asynchronous motors. Therefore, a model of induction motor was developed, according to the direct and quadrature axes transformation, with the purpose to validate and make comparisons with the existent model in the ATP program. From several validation tests and using reliable machine models, mainly for the induction motors, some operative conditions were examined with the ATP program, trying to investigate equipment dielectric stresses and over-excitation of transformers, when the transmission line operates with and without reactive compensation. From this analysis it can be obtained an overview of the operative risk in different sceneries, being verified the need of reactivate compensation of the line.

A precisão de uma ação motora depende de vários fatores, como: 1) grau de variabilidade da força gerada por cada músculo envolvido, 2) velocidade de geração da força, 3) coordenação das ativações dos músculos. A geração e o controle da força muscular possuem mecanismos que ainda precisam ser mais bem estabelecidos, tanto para o aprimoramento das teorias de controle motor, quanto para o desenvolvimento de técnicas que permitam a prevenção ou a compensação de certas deficiências. A perda de desempenho motor pode ser decorrente de doenças que afetam o sistema neuromuscular ou de alterações associadas ao envelhecimento. Sabe-se, por exemplo, que idosos podem possuir maior variabilidade e menor velocidade de desenvolvimento da força, quando comparados com jovens. Uma das formas de se entender os mecanismos responsáveis pelos fenômenos observados em experimentos neurofisiológicos, em indivíduos saudáveis, em pacientes ou em idosos, é por meio de uma representação adequada de tais mecanismos em modelos matemáticos. Tais modelos podem, pela escolha de um conjunto de parâmetros e de sinais de entrada, ser simulados, explorando-se toda gama de cenários plausíveis para a geração de um determinado fenômeno, tendo como referência os dados obtidos experimentalmente. Resumidamente, o presente trabalho trata do estudo do sistema neuromuscular por modelagem matemática e simulação computacional, com particular interesse nos músculos do tríceps sural e no primeiro interósseo dorsal (um músculo intrínseco da mão), sendo estes músculos amplamente utilizados em estudos experimentais e de modelagem. Maior enfoque é dado em contrações isométricas (i.e., ângulo articular mantido fixo), avaliando-se a organização do núcleo motor, em termos anatômicos e fisiológicos, recebendo como entrada a atividade sináptica das vias pré-motoneuronais, e estudando como diferentes arranjos das propriedades neurais podem resultar em características encontradas experimentalmente para a força muscular. Inicialmente foi feita uma ampla expansão de um simulador existente (ReMoto), tanto em aspectos de modelagem quanto de interface. Em seguida, este modelo expandido foi empregado para um estudo da influência do grau de rigidez muscular nas respostas reflexas do tornozelo. Posteriormente, um novo modelo de pool de motoneurônios, com ampla representação de características biofísicas, foi desenvolvido e, por fim, este modelo foi utilizado, em conjunto com modelos de tratos descendentes e da geração de força muscular, para representar a geração de forças isométricas em jovens e idosos. / The precision of a motor action depends on several factors such as: 1) the level of force variability of each involved muscle, 2) the rate of force development, 3) the coordination of the activations of the muscles involved. Several mechanisms underlying the force generation in a muscle and its control by the nervous system remain to be fully comprehended. An appropriate description of these mechanisms would allow an improvement in motor control theories and could contribute to the development of techniques for the prevention or compensation of some disabilities. Losses in motor performance may be caused by diseases affecting the neuromuscular system or due to aging processes. For instance, old adults may exhibit higher force variability and lower velocity of force development than young adults. Proper representations of such mechanisms in mathematical models constitute a promising way to test hypotheses raised by neurophysiological experiments to explain an observed phenomenon. These models can be used to investigate aspects of health/disease or young/old subjects and, by varying their parameter sets, it is possible to explore a broad range of plausible scenarios under which the experimentally observed phenomena are replicated. This project deals with the study of the neuromuscular system by mathematical modeling and computer simulations, applied to the triceps surae and the first dorsal interosseus (two of the most experimentally and theoretically studied muscles). The principal focus is on isometric contractions (i.e., fixed joint angle) and the study of the organization of the motor nucleus (anatomical and physiological aspects) receiving inputs from premotoneuronal pathways. The study analyzes how different patterns of organization result in experimentally observed aspects of muscle force. Initially, an existing simulator of the neuromuscular system (ReMoto) was broadly extended to include new models and a friendly interface. The extended model was used to investigate the influence of muscle stiffness on the reflex responses in the ankle joint. Next, a new motoneuron pool mathematical model was developed based on known biophysics. Finally, this model was integrated with models of pre-motoneuronal neurons estabilishing synapses with motoneurons and of muscle force generation in order to represent isometric force generation in young and old adults.

No presente trabalho foi estudada a influência do tipo e da quantidade de cargas nas propriedades mecânicas de elastômeros usados como isolantes térmicos em motores-foguetes. Foram selecionados seis tipos de cargas: sílica, caulim, talco, óxido de ferro, asbestos e negro de fumo. A quantidade de carga adicionada foi variada de acordo com a carga utilizada, quantidades estas que possibilitaram fácil processamento e confecção de corpos de prova. Os corpos de prova foram cortados conforme com as normas para medidas de dureza, resistências à tração e alongamento. Verificou-se que algumas cargas, como a sílica, o talco e o caulim não influenciam as propriedades mecânicas do Polibutadieno Hidroxilado. Estes tipos de cargas, não são considerados cargas reforçantes, mas são usados para baratear o custo do composto, pois não alteram as propriedades mecânicas do Polibutaieno Hidroxilado. Com relação aos Asbestos, Negro de Fumo e Óxido de Ferro, foi verificado que os mesmos melhoram a resistência à tração do Polibutadieno Hidroxilado sem alterar o alongamento do mesmo. Das três cargas, o Negro de Fumo é a mais utilizada nos "liners" à base de PBLH de motores-foguetes de pequeno, médio e grande porte, pois apresenta fácil processamento e melhores propriedades mecânicas. No caso de elastômeros sólido tipo NBR, só a sílica e o negro de fumo têm influência na propriedade mecânica deste polímero.