Foram elaborados modelos de superfície de resposta, a partir de dados da literatura localizados através da técnica de revisão sistemática, para predizer o ganho de peso, consumo de ração e conversão alimentar de frangos de corte em função da energia metabolizável da ração, temperatura ambiente, idade de abate e sexo dos animais. Com as equações elaboradas foi desenvolvido um programa no Microsoft Excel® para, com auxílio da ferramenta Solver, otimizar a lucratividade e o desempenho em função das variáveis que compõem o modelo e de cenários de mercado. Após a elaboração dos modelos de superfície, foram conduzidos dois experimentos subseqüentes, o primeiro com machos e o segundo com fêmeas, com o objetivo de elaborar modelos matemáticos, a partir de dados empíricos, para otimizar a relação custo-benefício e definir estratégias nutricionais considerando características de desempenho, de carcaça e variáveis de mercado. Os tratamentos compreenderam rações baseadas em seis níveis de energia metabolizável aparente corrigida para balanço de nitrogênio (EMAn), em cada uma das cinco fases de alimentação, mantendo-se a relação EMAn:nutrientes, segundo Rostagno et al. (2005). Foram avaliadas as características de desempenho e de carcaça aos 35, 42 e 49 dias de idade e, após a obtenção das equações de regressão, realizada a análise econômica, através de simulações de cenários de mercado, para estabelecer os níveis nutricionais mais adequados em cada situação. Concluiu-se que formulações de ração que visam máximo desempenho e/ou mínimo custo resultam em dietas diferentes das obtidas com formulações que visam máximo retorno econômico. Além disso, os modelos matemáticos desenvolvidos, tanto baseados em conjuntos de dados obtidos da literatura quanto em dados experimentais, constituem uma importante ferramenta, pois possibilitam a predição do ganho de peso, consumo de ração e conversão alimentar e a otimização da lucratividade através da adequação dos níveis nutricionais, idade de abate e temperatura de criação, de acordo com as situações de mercado e sexo dos animais. / This study was carried out to elaborate surface response models, by using data from literature obtained through systematic review, to predict weight gain, feed intake and feed conversion according to metabolizable energy levels, slaughter age, rearing temperature and broiler chickens sex. The equations were used to develop a program in Microsoft Excel® and, with Solver tool, determine the values of the model variables that promote maximum profits and performance. After, it was carried out two experiments, the first one with males and the second one with females, to elaborate mathematical models, by using empiric data, to optimize the cost-benefit relationship and define nutritional strategies considering performance, carcass characteristics and market variables. The treatments were based on six levels of metabolizable energy correct to nitrogen balance (AMEn) in each feed phase, keeping the AMEn:nutrients relationship following Rostagno et al. (2005) recommendations. Carcass and performance characteristics were evaluated at 35, 42, 49 days of age and, after obtained the regression equations, it was elaborated an economic analysis to establish the best nutritional levels in each market situation. In conclusion, feed formulations that look for maximum performance and/or minimum cost result in different diets that those formulated to look for maximum economic outcome. The developed mathematical models, based on either data from literature or experimental data, are an important tool, because they allow prediction of variables such as weight gain, feed intake and feed conversion. Besides, they are useful to optimize profit through nutritional levels, slaughter age and rearing temperature adaptation, according to market situations and birds sex.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:09:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 parte1.pdf: 1452000 bytes, checksum: f0d2af7428a4caf8e2af59b42c65d028 (MD5) Previous issue date: 2007-03-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / It was aimed in the present study to carry out a method of economical measurement of water supply system, composed by pipes network, including its propulsion system. This method is denominated here as EficientE , which was carried out on search of a minimal cost solution for threshed networks, with branches intended to amplify the existing networks. In order to develop the optimization methodology, techniques of dynamic programming were used here, in association with basic economical concepts. This technique-concept association enabled the development of a mathematical algorithm iteration of convergence, aiming to obtain a minimum cost solution. For estimating the variables of state of the system, it was performed for each iteration a special program associated to software of hydraulic simulation of continuous water flow in threshed networks of water supply. The method proposed here was tested in five situations of water networks with distinct features concerning their design, size, and contour conditions. This method showed to be effective in all situations, resulting in excellent performance, which means that it can be applied to networks of water distribution of any proportion, since no restrictions were detected when simulating its application. / O presente estudo tem o objetivo de elaborar um método de dimensionamento econômico de sistemas de distribuição de água, composto pela rede de tubulações, com seu sistema de impulsão. O método, aqui denominado EficientE , busca alcançar a solução de custo mínimo para redes malhadas, ramificadas e para ampliações de redes já existentes. Para o desenvolvimento da metodologia de otimização, foram utilizadas técnicas de programação dinâmica, aliadas a conceitos econômicos básicos. Esta junção de técnicas e conceitos propiciou o desenvolvimento de um algoritmo matemático iterativo de convergência, para a obtenção da solução de custo mínimo. Para a determinação das variáveis de estado do sistema, a cada iteração, foi desenvolvido e utilizado um programa, associado a um software de simulação hidráulica do escoamento permanente em redes malhadas de distribuição de água. O método proposto foi testado em cinco exemplos de redes com características distintas, quanto ao traçado, tamanho e condições de contorno. Em todas as redes estudadas, o método funcionou perfeitamente e apresentou excelente desempenho. Os resultados alcançados indicam que o método pode ser utilizado em redes de qualquer porte, pois não foram encontradas quaisquer restrições a sua aplicação.

Foram avaliados seis programas nutricionais diferentes baseados para cada fase de crescimento de frangos de corte machos (pré-inicial, inicial, crescimento I, crescimento II e final) e com os dados obtidos foram elaboradas equações de regressão, para predizer o ganho de peso, consumo de ração, conversão alimentar, índice de eficiência produtiva, consumo de energia, conversão calórica e viabilidade criatória em função dos níveis nutricionais da dieta. Os programas nutricionais correspondiam a -15%, -10%, -5%, controle, +5% e +10%, sendo o tratamento controle baseado nos níveis nutricionais indicados por Rostagno et al. (2005) e os demais calculados a partir do controle. O delineamento experimental utilizado foi o inteiramente casualizado com seis tratamentos e seis repetições com trinta aves cada, totalizando 1080 aves. Para realizar a análise econômica foi desenvolvido um programa no Microsoft Excel® para, com auxílio da ferramenta Solver, otimizar a relação custo-benefício e definir estratégias nutricionais considerando características de desempenho, de carcaça e variáveis de mercado. Foram avaliadas as características de desempenho e de carcaça aos 35, 42 e 49 dias de idade e, após a obtenção das equações de regressão foi realizada a análise econômica, através de simulações de cenários de mercado, para estabelecer os níveis nutricionais mais adequados em cada situação. Concluiu-se que o aumento dos níveis nutricionais das dietas promovem melhor desempenho em frangos de corte machos, embora o rendimento de carcaça e de cortes comerciais sejam pouco influenciados. Além disso, a formulação de máximo lucro proporciona maior rentabilidade na produção de frangos de corte e são influenciadas principalmente pelas variáveis idade de abate e produto a ser comercializado. A melhora do desempenho das aves com o aumento dos níveis nutricionais da ração não significa melhora nos resultados econômicos. Desta forma, os modelos matemáticos, são úteis para estabelecer o relacionamento entre variáveis de importância e essenciais para avaliação e determinação das condições de criação e nutrição adequadas para se obter maior lucratividade no sistema produtivo. / It was evaluated six different nutritional plans based for each phase of growth of broilers (pre-starter, starter, growth I, growth II and slaughter) and with the obtained data were developed regression equations to predict weight gain, feed intake, feed conversion, productive efficiency index, energy consumption, caloric conversion and stock-breeding feasibility in terms of nutrient levels in the diet. Nutrition programs accounted for -15%, -10%, -5%, control, +5% and +10% with the control treatment based on nutritional levels indicated by Rostagno et al. (2005) and the others were calculated from the control. The experimental design was completely randomized with six treatments and six replicates of thirty birds each, totaling 1080 birds. To perform the economic analysis a program was developed in Microsoft Excel ® for, with the help of the Solver tool, optimize the relation cost-benefit and to define nutritional strategies considering performance characteristics, carcass and market variables. It was evaluated the performance characteristics and carcass at 35, 42 and 49 days old and, after obtaining the regression equations was carried out economic analysis, through simulations of market scenarios, to establish the most appropriate nutritional levels in each situation. It was concluded that the increase in nutrient levels of diets promote improved performance in broilers, although the yield of carcass and commercial cuts are little influenced. In addition, the formulation that provides maximum profit increased profitability in the production of broiler chickens and are mainly influenced by the variables age at slaughter and product to be marketed. The improved performance of birds with increasing levels of nutritional food does not mean an improvement in economic outcomes. Thus, mathematical models are useful to establish the relationship between variables of importance and essential for evaluation and determination of rearing conditions and adequate nutrition for greater profitability in the productive system.

Estratégias de otimização em tempo real (RTO: Real Time Optimization) são utilizadas para avaliar e determinar as condições ótimas operacionais de uma planta em estado estacionario, maximizando a produtividade econômica do processo sujeita a restrições operacionais. Esse problema de otimização engloba toda a planta e pode ser resolvido utilizando um só modelo para todo o processo que maximize o lucro bruto operacional considerando os preços de mercado das correntes de entrada e saída do processo. No entanto, na prática, essa abordagem centralizada muitas vezes não pode ser aplicada, devido ao tamanho e complexidade do problema de otimização, a que é muito difícil que todas as unidades da planta estejam em estado estacionário ao mesmo tempo e a que as unidades de processo não estão sincronizadas já que em muitos processos não existe armazenamento intermediário. Uma solução é utilizar uma estrutura distribuída, na qual o problema de otimização deve ser decomposto em subproblemas com reduzida complexidade numérica. Tal decomposição, no entanto, exige que o preço das correntes de entrada e saída de cada subproblema sejam adequadamente determinados. Com este proposito, neste trabalho, serão aplicadas técnicas de decomposição em uma unidade de produção de propeno da refinaria REPLAN (Refinaria de Paulínia, São Paulo) da PETROBRAS. Essa unidade será modelada, simulada e otimizada no software orientado a equações EMSO (Environment for Modeling, Simulation and Optimization). Com o objetivo de testar as técnicas de decomposição, a unidade será decomposta em três divisões que são: depropanizadora, deetanizadora e C3 splitter. Mostra-se que duas técnicas tradicionais chamadas de relaxação Lagrangiana e Lagrangeano aumentado não conseguem convergir em uma solução devido a duas causas. A primeira causa é que o processo estudado contém divisões indiferentes, o que significa que não existe dependência linear entre a função objetivo e as restrições complicadoras. A segunda causa é que os subproblemas de otimização que representam cada uma das divisões da unidade têm funções objetivos lineares, neste caso, a restrição ativa de cada subproblema irá ser sempre a capacidade de produção máxima ou mínima de cada divisão e não uma vazão intermediária. Uma técnica alternativa, Pricing Interprocess Streams Using Slack Auctions, também foi aplicada ao processo estudado. Essa técnica define uma folga de recurso entre as correntes 2 intermediárias das divisões e utiliza leilões para ajustar o preço dos produtos intermediários. Mostra-se que esse último abordagem também apresenta problemas na sua aplicação, porque todas as divisões estudadas têm dois produtos diferentes, isso significa que a técnica produzirá sempre a vazão máxima do produto final (vazão que tem preço de mercado) de cada divisão e não assim do produto intermediário (vazão que vai de uma divisão para outra). Identificados os problemas nessas técnicas de decomposição, é proposta uma modificação do algoritmo de relaxação Lagrangeana. Para o qual é considerada uma nova variável denominada limite de produção disponível (LPD) e uma restrição para as vazões de carga de cada uma das divisões, a qual será atualizada a cada iteração. Essa modificação no algoritmo consegue superar os problemas apresentados para a resolução do problema de otimização para a unidade estudada considerando uma estrutura distribuída. / Real time optimization strategies (RTO) are used to evaluate and determine the optimum operating conditions of a plant, maximizing the economic productivity of the process which is subject to operational constraints. This optimization framework encompasses the entire plant, and can be solved using one model for the entire process that maximizes the operating gross profit considering the market prices of input and output stream`s process. However, in practice this centralized approach often cannot be applied due to the size and complexity of the optimization problem. One solution is to use a distributed structure, in which the optimization problem must be broken into sub-problems with reduced numerical complexity. Such decomposition, however, requires that the price of input and output stream of each sub-problem should be adequately determined. With this purpose, in this work, decomposition techniques is applied in a propylene production unit at the refinery REPLAN (Refinaria de Paulínia, São Paulo) owned by PETROBRAS. This unit is modeled, simulated and optimized in an equation oriented software EMSO (Environment for Modeling, Simulation and Optimization). In order to test the decomposition techniques, the unit is decomposed into three divisions, which are depropanizer, deethanizer and C3 splitter. It is shown that two traditional techniques called Lagrangian relaxation and augmented Lagrangian cannot converge on a solution due to two causes. The first cause is that the studied process contains indifferent divisions, which means that there is no linear dependence between the objective function and the complicating constraints. The second cause is that the optimization sub-problem that represent each divisions has linear objective functions, in this case, the active constraint of each sub-problem will always be the maximum or minimum production capacity of each division and not an intermediate flow rate. An alternative technique Pricing Interprocess Streams Using Slack Auctions was also applied to the studied process. This technique defines a resource slack between the intermediary streams and use auctions for adjusting the price of intermediary products. It is shown that this technique also presents problems in its applications because all divisions studied has two different products, this means that this technique will always produce the maximum flow rate of the final product (flow rate that has a market price) of each division, and not the intermediate product (flow rate that goes from one division another). Identified problems in these decomposition 4 techniques, the proposed approach extended the Lagrangian relaxation algorithm, in which a new variable called \"available production limit\" (LPD) and a restriction to the feed flow rate from each divisions are considered, which will be updated at every iteration. This change in the algorithm can overcome the issues presented for solving the optimization problem for the unit studied considering a distributed structure.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-11-10T14:15:57Z No. of bitstreams: 1 KLEBBER TEODOMIRO MARTINS FORMIGA - DISSERTAÇÃO PPGECA 1999..pdf: 16389709 bytes, checksum: 2cbf1a8342d988c0e6828ecd2fda1b6c (MD5) / Made available in DSpace on 2018-11-10T14:15:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 KLEBBER TEODOMIRO MARTINS FORMIGA - DISSERTAÇÃO PPGECA 1999..pdf: 16389709 bytes, checksum: 2cbf1a8342d988c0e6828ecd2fda1b6c (MD5) Previous issue date: 1999-03-11 / CNPq / As redes de distribuição, que fazem parte dos sistemas de abastecimento de água, são, em grande parte, redes malhadas, cuja complexidade no dimensionamento tem forçado os projetistas a utilizar metodologias tradicionais de tentativa e erro para obter a solução do problema. Esses métodos, dos quais o mais empregado é o de Hardy-Cross, fazem tão somente o balanceamento da rede, deixando a cargo da experiência do projetista a busca de um dimensionamento mais econômico. Neste trabalho será apresentado um método que utiliza técnicas de programação não linear para o dimensionamento económico de redes malhadas. Esse método é composto de duas etapas. Na primeira, as vazões e os diâmetros são considerados como variáveis de decisão, e na segunda etapa, as variáveis de decisão são os comprimentos dos segmentos dos trechos, com diâmetros constantes, e suas correspondentes vazões. Essa metodologia foi aplicada a duas redes encontradas na literatura, em que o dimensionamento já havia sido feito por outros métodos de otimização. Os resultados mostram que o método da programação não linear apresenta uma eficácia maior na busca do custo mínimo de uma rede, quando comparado com outras metodologias de otimização de redes malhadas estudadas. / The design complexity of looped networks has forced to use traditional trial and error methods to attain a solution for the problem. Those methods, where the Hardy-Cross method is the most known among them, only carry out energy and mass balance of the network without dealing with the system's cost, that is, nor estimating neither improving the system's cost. In this work, a method for designing economical looped networks based on nonlinear programming is presented. To reduce the number of variables and, probabily, improve the performance of the solution procedure, this method is composed of two stages to reach an optimal solution. In a first stage, a nonlinear programming technique is applied to determine the flows and diameters of the pipes connecting two nodes of the network. In a second stage are chosen which are the upper and lower values of the results attained at the first stage for each pipe segment, and a nonlinear programming technique is applied once more to determine the length of each diameter for each pipe segment along with its flow. In both stages the objective function was related to the cost of the pipes and pumping requirements. This method has been applied to two examples of looped networks, which have been used in the literature to illustrate the application of other optimization methods developed by other authors. The optimal solutions attained from the method presented herein have shown to be better than the ones resulting from the application of any other method, which were taken into account for comparison in this work.