Made available in DSpace on 2014-10-09T12:51:27Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:07:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 11308.pdf: 5633148 bytes, checksum: b3d2021838a1f898b67a77dcc4341edc (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:43:39Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:09:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 06652.pdf: 3582362 bytes, checksum: acb423f59896fb445118557871bc22b3 (MD5) / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Orientador: Silvio Roberto Andrietta / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-11T21:28:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vieira_ErikaDurao_D.pdf: 4132476 bytes, checksum: f7ca415cbb893825fe426e0ef7afa813 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: O objetivo deste trabalho foi avaliar a viabilidade de produção de goma xantana em reator de coluna de bolha utilizando processo de batelada repetida bem como otimizar as condições de produção e avaliar algumas etapas típicas da recuperação da goma. Foram utilizadas neste estudo duas linhagens da bactéria Xanthomonas campestris: ATCC 13951 (ou NRRL B-1459) e ATCC 55298. Os ciclos variaram de 3 a 8 bateladas consecutivas de 48 horas. Ao final de cada batelada, parte do caldo fermentado era retirado do reator e aproximadamente 20% do volume era deixado no reator para servir de inóculo para a próxima batelada que se iniciava com a adição de meio para produção de goma. O primeiro ensaio preliminar que consistiu de um ciclo com 6 bateladas demonstrou ser viável o processo em bateladas repetidas de modo que ensaios subseqüentes foram realizados com a finalidade de se otimizar as condições de operação para cada linhagem por planejamento fatorial de dois níveis em configuração estrela com repetição do ponto central. Os fatores estudados foram concentração inicial de sacarose, vazão de ar e temperatura e as respostas analisadas foram rendimento, concentração final de xantana bruta e o índice de consistência k (mPa.sn), parâmetro reológico indicativo da qualidade da goma produzida. De uma maneira geral, os fatores estudados não apresentaram efeitos significativos nas respostas estudadas. Nos ensaios do planejamento fatorial, para a linhagem ATCC 13951, obteve-se valores médios de 10,7±1,9 g/L para a concentração final de xantana, 48,6±14,3% para o rendimento, 1228±310 mPa.sn para o índice de consistência e 0,29±0,022 para o índice de comportamento de fluxo. Para a linhagem ATCC 55298 obtivesse valores médios de 11,1±1,6 g/L para a concentração final de xantana, 50,5±11,7% para o rendimento, 1478±223 mPa.sn para o índice de consistência e 0,27±0,016 para o índice de comportamento de fluxo. A análise dos resultados por meio da função desejabilidade global apontou condições ótimas de trabalho que foram validadas experimentalmente. Os ensaios de validação, tanto com a linhagem ATCC 13951 quanto com a linhagem ATCC 55298, apontaram que a concentração inicial de sacarose em 20 g/L, temperatura de 31ºC e aeração de 1,5 vvm maximizam rendimento e concentração final de xantana. / Abstract: The aim of this work is to evaluate xanthan production in a bubble column reactor using a repeated batch process as well as to optimize de gum production operational conditions and evaluate some of the typical steps of the recovery process. Two Xanthomonas campestris strains were evaluated: ATCC 13951 (or NRRL B-1459) and ATCC 55298. The cycles were comprised of 3 to 8 repeated 48-hour batches. At the end of each batch 20% of the broth volume was left inside the fermentor to serve as innoculum to the next bacth that were initiated by addition of fresh medium. Preliminary experimental assay showed satisfactory results in a cycle with six 48-hour successive batches so that subsequent assays were conducted to optimize the operational conditions for each strain using two level factorial design plus star configuration with three central point replicates. The factors evaluated were the initial sucrose concentration, temperature and aeration and the responses were the final xanthan concentration, the overall yield and the consistency index. The evaluated factors did not presented significant effect on the responses studied. The mean values obtained in the assays with strain ATCC 13951 were 10.7±1.9 g/L to final xanthan concentration, 48.6±14.3% to the overall yield, 1228±310 mPa.sn to the consistency index and 0.29±0.022 to the flow behavior index. The mean values obtained in the assays with strain ATCC 55298 were 11.1±1.6 g/L to final xanthan concentration, 50.5±11.7% to the overall yield, 1478±223 mPa.sn to the consistency index and 0.27±0.016 to the flow behavior index. The analysis of the factorial design results through desirability function pointed the optimal conditions to maximize yield and product quality and these conditions were validated experimentally. It was concluded that for both strains, the optimal conditions were 20g/L initial sucrose, 31ºC and 1.5 vvm. / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Doutor em Engenharia Química

O objetivo desse trabalho foi o estudo da utilização do carbonato de potássio para a absorção de CO2, tendo como principal foco o uso dessa tecnologia para o beneficiamento de biogás em instalações de pequeno e médio porte. O estudo foi dividido em três partes. Na primeira, realizou-se um projeto fatorial, baseado em resultados obtidos por meio de simulação via ASPEN Plus, com o intuito de quantificar a influência da vazão de líquido, da vazão de gás, da concentração da solução e da temperatura do líquido na quantidade de gás carbônico absorvida. Na segunda, foram realizados ensaios de absorção de CO2 em coluna recheada com anéis de Raschig de vidro, utilizando soluções de carbonato de potássio, com objetivo de comparar os resultados obtidos pelo projeto fatorial e estudar o seu potencial para o processo de beneficiamento de biogás. Na terceira, quatro substâncias foram separadamente utilizadas em mistura com solução de carbonato de potássio, de maneira a verificar seu poder como promotores da reação de gás carbônico com carbonato de potássio. Os resultados do projeto fatorial apresentaram a temperatura, vazão e concentração de líquido como as variáveis independentes de maior influência positiva na absorção de CO2, enquanto que a vazão de gás teve influência negativa de baixa intensidade. A quantidade de gás carbônico absorvida em solução sem promotores e em pressão ambiente foi baixa, como relata a literatura. A utilização de promotores possibilitou um aumento substancial da absorção, principalmente com o uso da piperazina. / The objective of this work is to study the use of potassium carbonate for CO2 absorption, aiming to use this technology for biogas upgrade for small and medium scale plants. The study was divided in three parts. In the first one, a factorial design was done, based in results obtained by simulation via ASPEN Plus, to verify the influence of four process variables, namely: liquid volumetric flow rate, gas volumetric flow rate, solution concentration and liquid temperature. Secondly, CO2 absorption experiments were run in columns packed with glass Raschig rings, using potassium carbonate, in order to compare the results obtained by the factorial design and to study the solution\'s potential for biogas upgrade. Lastly, four substances were separately mixed into potassium carbonate solutions, aiming to verify their potential as CO2 absorption promoters. The results of the factorial design presented the liquid temperature, the liquid volumetric flow rate and the solution concentration as the most positively influential independent variables in carbon dioxide absorption, while the gas volumetric flow rate had a negative influence with low intensity. The amount of CO2 absorbed in solution without promoters and in ambient pressure was low, fact that is mentioned by other researchers. The use of promoters allowed a substantial increase in efficiency of CO2 absorption, mainly with the use of piperazine.

Nesta tese, estudamos o problema de Empacotamento de Bicliques. Um biclique é um grafo bipartido completo. No problema de Empacotamento de Bicliques são dados um inteiro k e um grafo bipartido G e deseja-se encontrar um conjunto de k bicliques, subgrafos de G, dois a dois disjuntos nos vértices, tal que a quantidade total de arestas dos bicliques escolhidos seja máxima. No caso em que k=1, temos o problema de Biclique máximo. Esses dois problemas possuem aplicações na área de Bioinformática. Mantemos neste trabalho um enfoque prático, no sentido de que nosso interesse é resolver instâncias desses dois problemas com tamanho razoavelmente grande. Para isso, utilizamos técnicas de Programação Linear Inteira. Para avaliar os métodos propostos aqui, mostramos resultados de experimentos computacionais feitos com instâncias vindas de aplicações e também com instâncias geradas aleatoriamente. / In this thesis, we study the Biclique Packing problem. A biclique is a complete bipartite graph. In the Biclique Packing problem we are given an integer k and a bipartite graph G and we want to find a set of k vertex disjoint bicliques of G, such that the total number of biclique\'s edges is maximum. When k=1, we have the Maximum Biclique problem. These two problems have applications in Bioinformatics. In this work we keep a practical focus, in the sense that we are interested in solving large size instances of these problems. To tackle these problems, we use Integer Linear Programming techniques. In order to evaluate the methods proposed here, we show results of computational experiments carried out with practical application\'s instances and also with randomly generated ones.

Made available in DSpace on 2016-04-18T12:12:43Z (GMT). No. of bitstreams: 7 Carla Fonseca dos Santos1.pdf: 2079076 bytes, checksum: 138ed570ec1aaa80c34e78ba4f06d40b (MD5) Carla Fonseca dos Santos2.pdf: 3448711 bytes, checksum: 96638a33c5bfa1b251bce1cf64c59c92 (MD5) Carla Fonseca dos Santos3.pdf: 3241339 bytes, checksum: 3f088df4c4774d1db7ed5c278d50a697 (MD5) Carla Fonseca dos Santos4.pdf: 2814882 bytes, checksum: a40433fe508c5c320301c1c09dbe8636 (MD5) Carla Fonseca dos Santos5.pdf: 2344329 bytes, checksum: 60b3153dde1acdf2bfcb9a03f81f45ae (MD5) Carla Fonseca dos Santos6.pdf: 3731220 bytes, checksum: 21e70f26dc3b84694698fe3d814a836c (MD5) Carla Fonseca dos Santos7.pdf: 2926329 bytes, checksum: 3b80c3976f2fc3e285677faef9b4c260 (MD5) Previous issue date: 2010-02-03 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Along the development of the architecture, the column has been the element among several others belonging to the structural process and to the development of architecture, playing a fundamental role and revealing different ages and cultural scenarios. Therefore, this work aims to establish the concept of column as paradigmatic architecture s element, which reveals technological, esthetical and constructive processes. Hence, the mentioned aspects raise some matters which are analyzed in this work, such as: the concept of column in the context of classical architecture, the column approach at renascence period, the innovative structural concepts of the columns during the Gothic and Byzantine ages, the framework of Gaudi with respect to the column in the context of his work, the column in the context of modern architecture, the pilotis as space widening elements and Oscar Niemeyer s notion of columns and pilotis. Furthermore, this work establishes the agreements and disagreements between the interpretation of column and pilots as symbolic elements along historical ages. Finally, the goal of this investigation is to come up with paradigms of analysis and problem identification, comparing the symbolic and structural employment of columns. Moreover, this work aims at unifying the comprehension on conceptual and practical impacts throughout history / No interior da arquitetura, dentre os elementos que participam de seu processo estrutural, as colunas desempenham papel fundamental e refletem épocas e espaços culturais distintos. Logo, o presente trabalho destina-se a estabelecer o conceito da coluna como elemento paradigmático da arquitetura, reveladora de processos tecnológicos, estéticos e construtivos. Nesse sentido, esses aspectos propõem algumas questões analisadas neste trabalho, como o conceito de coluna na Arquitetura Clássica, a tematização das colunas no Renascimento, os princípios estruturais inovadores para as colunas no Gótico e Bizâncio, os tratamentos dados por Gaudi às colunas em sua arquitetura, a coluna no contexto da Arquitetura Moderna, os pilotis como elementos de liberação de espaço e o tratamento apresentado por Oscar Niemeyer em sua obra sobre o conceito de colunas e pilotis. Além destas questões, este trabalho estabelece harmonias e atritos entre os conceitos de coluna e pilotis no decorrer do tempo, analisando estes elementos, enquanto elementos simbólicos da arquitetura. Esta pesquisa possui como objetivo levantar paradigmas de análise e produzir diagnóstico relacionando e comparando os sentidos simbólicos e estruturais do uso da coluna, visando a compreensão de impactos conceituais e práticos ao longo da história

[pt] A natureza intrinsicamente combinatorial de muitos problemas advindos da área de logística de transportes, em especial aqueles que dizem respeito ao uso racional de frotas de veículos, sugere que boa parte dos mesmos pode ser formulada e resolvida como um problema de programação linear inteira. Contudo, a maioria dos algoritmos até o momento disponíveis não consegue encontrar, em tempos computacionais aceitáveis, a solução ótima para instâncias de porte razoável. O objeto de estudo desta tese é a exploração de técnicas mais recentes da área de programação linear inteira e suas aplicações a problemas de roteamento de veículos. A primeira parte da tese descreve, além das técnicas básicas de decomposição de problemas de programação linear e linear inteira e de geração de colunas, uma proposta de reformulação de problemas de programação linear inteira alternativa àquela que gera o tradicional problema mestre de Dantzig-Wolfe, geralmente utilizados em abordagens por geração de colunas. A resolução de problemas de programação linear inteira neste contexto é tratada em seguida, com a descrição do algoritmo branch-and-bound e das variações branch-and-cut, branch-and-price e branch-and-cut-and-price. Na segunda parte da tese, inicialmente, é apresentada a técnica denominada de Geração Projetada de Colunas e sua aplicação ao problema de Roteamento de Veículos com Restrição de Capacidade. Em seguida é abordada a resolução do problema de Roteamento de Veículos sobre Arcos, através de sua transformação ao primeiro problema citado e uso de um algoritmo branch-and- cut-and-price. Finalmente, é proposto um novo problema na área de redistribuição de veículos de aluguel, para o qual é proposta uma formulação segundo uma abordagem por geração de colunas. São apresentados, ainda, procedimentos para a geração de colunas e resultados computacionais obtidos com um algoritmo branch-and-price para essa formulação. / [en] Optimization techniques have an important role in Transportation Logistics. The combinatorial nature of the problems related to this area suggests integer programming as a natural approach to their resolution. Nevertheless there are many cases where even instances of reasonable size still beyond the resolution capability of the current known algorithms. The success of the known algorithms have therefore been limited. This can be justified by the fact the most of them leave important recent advances in the combinatorial optimization field unexplored. Some of these new techniques and their applications are the main subject of this thesis. In the first part, the basic decomposition techniques for linear and integer programming problems as well as the related column generation approach is addressed. This is followed by the presentation of a reformulation technique for linear and integer programming which is alternative to the well known Dantzig-Wolfe master program. The new possibilities coming from this approach are explored and the resulting consequences to the standard branch-and- bound algorithm and its variations branch-and-cut, branch-and- price and branchand- cut-and-price are presented. The second part of this text addresses the application of the metodologies described in part one to routing problems where capacity constraints are considered. First, a techinque named Projected Column Generation is described in the context of the Capacitated Vehicle Routing Problem. Then, it is presented a new transformation from the Capacitated Arc Routing Problem to the Capacitated Vehicle Routing Problem as well as a tailored branch-and-cut-and-price to solve this problem. Finally, a new problem in vehicle redistrubution is described together with a column generation approach for its resolution. Computational results for all applications are presented.

[pt] A mobilidade dos hidrocarbonetos de petróleo e os processos de remediação aos quais estão sendo submetidos são de fundamental importância para o gerenciamento de áreas contaminadas. A biorremediação é uma tecnologia multidisciplinar, que envolve ciências como a microbiologia, a engenharia, a geologia e a química, baseada na habilidade dos microrganismos de utilizar o contaminante como fonte exclusiva de energia para o funcionamento de seu metabolismo. O estudo de solos residuais tropicais é de valiosa contribuição para a comunidade científica brasileira por serem encontrados poucos trabalhos na literatura a respeito do comportamento de contaminantes orgânicos nestes solos. O objetivo desta dissertação de mestrado foi estudar a mobilidade de um óleo mineral em um solo arenoso inerte e em um solo residual indeformado. Neste último, em se tratando de um solo microbiologicamente ativo, foram também analisadas a biodegradação do contaminante e a influência da temperatura na atividade degradadora e na descida do óleo. Os ensaios com o solo arenoso inerte, representado por esferas de vidro industrializadas, contaram com uma etapa inicial de testes no intuito de desenvolver as metodologias de adensamento, de saturação e de drenagem. A contaminação somente se deu após a delineação do perfil dos ensaios. Com a finalidade de avaliar a mobilidade do contaminante na coluna de solo, após 24 horas foram realizadas as análises por extração e determinação gravimétrica de hidrocarbonetos totais de petróleo (TPH) e a ressonância magnética nuclear (RMN) das amostras de solo de cada segmento. Os resultados obtidos mostraram que o contaminante migrou facilmente através da coluna de solo arenoso. Os ensaios com o solo residual consistiram na contaminação de colunas de solo indeformado pelo mesmo óleo utilizado nos ensaios com o solo inerte, sob duas condições distintas: Sob a ação de refletores e em condições normais de temperatura. Foram realizadas análises químicas (TPH e RMN) e de atividade degradadora microbiana a cada 5cm, a fim de avaliar a influência dos microorganismos do solo no processo de degradação do contaminante ao longo dos 157 dias de monitoramento. Os resultados obtidos indicaram que o óleo é susceptível aos processos de biodegradação pela microbiota nativa, mostrando uma relação direta entre a atividade degradadora dos microrganismos do solo e a queda na concentração de hidrocarbonetos de petróleo. / [en] Petroleum hydrocarbons´ mobility and remediation processes to which they are submitted are of great importance to the management of contaminated areas. The investigation of tropical residual soils is of valuable contribution to the scientific community, not only in Brazil but also across the world, once there is little research work concerning the behavior of organic contaminants in these soils. The main goal of the present thesis was to study the mobility of a mineral oil in sandy and tropical residual silty soils. Since the latter constitutes a microbiologically active soil, both the biodegradation processes of the contaminant and the influence of temperature on its mobility through the porous media and on the degrading activity of the microbial population inhabiting the soil have been evaluated. The experiments regarding the sandy idle soil, represented by perfect industrialized spheres, counted on a initial stage of tests, in order to develop the methodologies most adequate to a situation where the capillary fringe does not represent a considerable portion of the column´s height. The contamination itself only took place after the outline of the whole experiment. With the purpose of analyzing the contaminant´s mobility after 24 hours, every sample of soil from each different section of the column has been chemically and microbiologically analyzed. The results have shown that the mineral oil migrated easily through the porous media. The experiments making use of the tropical residual soil consisted on the contamination of soil columns through their top by the same mineral oil applied to the first experiment. However the experiment took place under two distinct conditions: Under an increase of temperature (represented by the influence of reflectors) and under natural conditions of temperature. The bioremediation of soils contaminated by petroleum hydrocarbons is a multidisciplinary technology which involves sciences such as microbiology, engineering, geology and chemistry, and is based on the ability of microorganisms to utilize contaminants as an exclusive source of energy for the functioning of their metabolisms. Therefore, on the experiments in which the residual soil was the object of investigation, soil samples from the columns´ overture day have been subject to chemical (TPH and MNR) e microbiological (FDA) analysis in order to evaluate the influence of soil microorganisms on the biodegradation processes of the mineral oil throughout the 157 days of experiments. The results have shown that the tropical residual soil studied in the present work is susceptible to the biodegradation processes and is characterized by a direct relationship between the degradative activity and the loss of petroleum hydrocarbons.

The distribution of heavy metals between soil and soil solutions is a key issue in evaluating the environmental impact of long term applications of heavy metals to land. Contamination of soils by heavy metals has been reported by many workers. Metal adsorption is affected by many factors, including soil pH, clay mineralogy, abundance of oxides and organic matter, soil composition and solution ionic strength. The pH is one of the many factors affecting mobility of heavy metals in soils and it is likely to be the most easily managed and the most significant. To provide the appropriate level of protection for aquatic life and other uses of the resource, it is important to be able to predict the environmental distribution of important metals on spatial and temporal scales and to do so with particular emphasis on the water column concentrations. Regulatory levels reflected in water quality criteria or standards are based on water column concentrations. Predicting water column concentrations requires a consideration of the interactions of water column contaminants with both bed sediments and suspended particulates as critical components in the assessment. The adsorption behaviour of cadmium, copper, lead and zinc onto soils is studied under the various geo-environmental conditions of pH, concentration of adsorbate and adsorbent, and solution compositions. Experiments were conducted to determine the equilibrium contact time of various adsorbates for adsorbent in different systems. Experiments were also conducted to check the efficiency of various acid-mixtures to extract heavy metal from soils into the aqueous phase. The adsorption behaviour of heavy metals onto soils was also studied from sea-water system. Soils are characterized in terms of the role of clay minerals to remove the metals from the solution phase, back-ground levels of metals, maximum adsorption capacity to adsorb various heavy metals from different adsorption systems, and type of surface sites present. The experimental data of metal adsorption is described by Langmuir adsorption model. The adsorption data are also expressed in terms of surface loading, surface acidity, adsorption density, and affinity of soils for heavy metals in different adsorption systems. Ecological implications of changes in physical and chemical conditions in aquatic systems on heavy metals uptake by soils are also discussed. This research covers the following areas: the environmental impact of heavy metal discharge into the aquatic systems, the study of the mobility patterns of different heavy metals as function of geo-environmental conditions, and determination of the pathways and the ultimate fate of heavy metals in the environment.

Diel vertical migration (DVM) can offer motile phytoplankton a competitive advantage over other phytoplankton species. DVM has been well documented in the harmful dinoflagellate, Karenia brevis; however, the extent to which changes in nutrient regimes and density stratification modify migration patterns has not been thoroughly investigated. A 2 m experimental column was constructed with sensors and sampling ports at four depths to obtain fluorescence and temperature measurements and discrete water samples. The environmental parameters of the experimental column represented temperature and nutrient conditions found on the West Florida Shelf (WFS), where Karenia blooms frequently occur. Results demonstrated a clear DVM pattern for K. brevis where surface aggregations occurred during light periods, and bottom aggregations occurred in dark periods. However, the rate and intensity of migration varied between experimental conditions. Injections of nutrient replete water at the surface and bottom did not appear to modify migratory behavior, in that a portion of the population resided at depth regardless of light or dark periods. Weak density stratification caused a delay in downward migration in dark periods, whereas strong density stratification caused a complete cessation of downward migration. In a weakly stratified environment with a bottom injected replete water mass, DVM patterns most closely replicate the pattern under weakly stratified conditions alone. Modifications in the natural DVM pattern of K. brevis with respect to varying environmental and nutrient conditions that occur on the WFS can have major implications current forecast model predictions, and for monitoring and mitigation strategies.