Orientadores: Stanley Robson de Medeiros Oliveira, Ana Maria Heuminski de Avila / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Agrícola / Made available in DSpace on 2018-08-22T14:12:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dourado_CamiladaSilva_M.pdf: 21521693 bytes, checksum: d0c749dfa3c77ac47a96acd234b8d3c3 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O conhecimento das condições climáticas, identificando regiões com maiores riscos de ocorrências de eventos extremos, que possam impactar os diversos setores socioeconômicos e ambientais, tornou-se um grande desafio. No Brasil as maiores ocorrências de eventos extremos estão relacionadas aos fenômenos hidrológicos. Em particular, o estado da Bahia apresenta alta variabilidade temporal e espacial no clima, desde áreas consideradas áridas ou com risco de aridização (ao Norte) a regiões com clima úmido na faixa litorânea. O estado tem sido alvo nesses últimos anos de diferentes eventos extremos de chuva, com enchentes em algumas áreas e secas severas em outras. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi utilizar técnicas de mineração de dados para analisar a frequência das ocorrências dos eventos extremos de precipitação durante o período de 1981 a 2010 no estado da Bahia, com o propósito de subsidiar a tomada de decisão referente a ações preventivas e mitigadoras dos impactos socioeconômico e ambientais. Para isto, foram utilizados dados climáticos de precipitação fornecidos pelo Sistema de Informações Hidrológicas da Agência Nacional de Águas. Aplicando-se a tarefa de agrupamento (clusterização), por meio do algoritmo k-means, as séries históricas de dados climáticos foram agrupadas em cinco zonas pluviometricamente homogêneas. Posteriormente, foram realizadas análises em diferentes escalas temporais (anual, mensal e diária) identificando através da Técnica dos Quantis limiares superiores e inferiores de intensidade de chuva em cada região homogênea, para cada escala temporal. Na escala mensal, foram identificados padrões sequenciais das ocorrências dos eventos extremos positivos e negativos ao longo dos trinta anos. Os resultados reforçam a potencialidade da técnica de mineração de dados em agrupar zonas homogêneas por similaridade pluvial, com o uso do algoritmo k-means. Revelam ainda, para todas as escalas temporais utilizadas, uma alta variabilidade pluviométrica. Os anos registrados com maior ocorrência de eventos extremos negativos estão na década de 90 e os anos registrados com mais eventos extremos positivos na década de 2000 / Abstract: The knowledge of climate conditions, identifying areas with the greatest risk of occurrence of extreme events, that may impact the various socioeconomic and environmental sectors, has become a major challenge. In Brazil the largest occurrences of extreme events are related to hydrological phenomena. In particular, the state of Bahia presents a high temporal and spatial variability of climate, from areas considered arid or with risk to become arid - (in the North) to regions with humid along the coast. The state has been targeted of different extreme rainfall events recently, with floods in some areas and severe droughts in others. In this context, the aim of this study was to use data mining techniques to analyze the frequency of occurrences of extreme precipitation events during the period from 1981 to 2010 in the state of Bahia, in order to support decision making regarding the preventive and mitigative environmental and socioeconomic impacts. To accomplish that, it was used climate data of precipitation supplied by the Hydrological Information System of the National Water Agency. By applying the task of grouping (clustering) by means of the k-means algorithm, the time series of climate data were grouped into five homogeneous rainfall zones. Subsequently, analyzes were performed on different time scales (annually, monthly and daily) identifying by quantile methods the upper and lower thresholds of rainfall intensity in each homogeneous region, for each time scale. At the monthly scale, sequential patterns of occurrences of extreme positive and negative events were identified over the thirty years. The results reinforce the potential of the data mining technique to group homogeneous zones by similarity of rain, using the k-means algorithm. They also reveal, for all time scales used, high rainfall variability. The years with the highest recorded extreme negative events are in the 90's and those registered with more extreme positive events are in the 2000's / Mestrado / Planejamento e Desenvolvimento Rural Sustentável / Mestra em Engenharia Agrícola

Made available in DSpace on 2014-08-20T14:25:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_morgana_silva.pdf: 2722474 bytes, checksum: 9da7b789c8c0d3445e96692ab0d15b82 (MD5) Previous issue date: 2010-02-11 / The Water regime of a region is determined by the availability of soil water (both deficiency and excess) that can be estimated with acceptable accuracy using variables such as precipitation (entry of water into the ground) and evapotranspiration (output of water from the soil) through a system of water balance. The aim of this study was to determine and analyze the seasonal climatological water balance in the northern half and southern half of Rio Grande do Sul (RS) from 1977 to 2006, as RS has had a significant spatial variability of annual precipitation since in the southern half is lower than the Northern Half of the state. Specifically, it was analyzed the impact of weather systems on the water regime of RS in 2006. It has been used for the calculation of water balance, monthly data of average temperature and precipitation from 1977 to 2006, which was obtained from the National Institute of Meteorology - INMET (8th District of Meteorology) from 16 meteorological stations located in different ecoclimatic regions of the state. To calculate the water balance it was been used the method proposed by Thornthwaite and Mather (1955) and to calculate the evapotranspiration, the method of Thornthwaite (1948) was used the data from Bulletins of Climate Analysis from database of civil defense of RS and satellite images GOES-12 (Geostationary Operational Environmental Satellite) provided by the Center for Weather Forecasting and Climate Studies located at the National Institute for Space Research - CPTEC / INPE. The results for the study period (1977 to 2006) showed that the distribution of precipitation in RS was fairly uniform across the four periods of the year with record volumes of rainfall in the northern half of the state. It may be noted that the North Half of RS has presented over water throughout the year due to higher rainfall associated with lower evaporative rates. In the south, water deficits in JFM and OND has been observed, but these have been less than the excess water, so there is lack of water. In 2006 the northern half of RS, lack of water has not occurred, despite the occurrence of water deficits in the quarters of JFM, AMJ and OND. In the southern half in 2006, the reduced availability of water and increased water stress in relation to normal conditions have caused water shortages in JFM and OND on the coast. Factors that contributed to the occurrence of excess water above the water deficit during 2006 in the North Half and water shortages in the south of RS in JFM and OND on the coast, have been: highest frequency of Weather and Climate System event with severe weather conditions in the northern half of RS related to the southern half; the lowest frequency of Frontal System this year in the south of RS related to the climate normal period from 1977 to 2006 and the role of ENSO whose configuration in 2006 led to drought in southern Brazil, and therefore precipitation below normal in all quarters year. / O regime hídrico de uma região é determinado pela disponibilidade de água no solo (deficiência ou excesso), que pode ser estimada com aceitável precisão, utilizando variáveis como precipitação (entrada de água no solo) e evapotranspiração (saída de água do solo), através de um sistema de balanço hídrico. Como o Rio Grande do Sul (RS) apresenta uma variabilidade espacial significativa de precipitação anual, uma vez que na Metade Sul é inferior à da Metade Norte do Estado, o objetivo geral deste trabalho foi determinar e analisar sazonalmente os balanços hídricos climatológicos (BHC) para a Metade Norte e Metade Sul do RS, no período de 1977 a 2006. Mais especificamente, pretendeu-se analisar o impacto dos sistemas meteorológicos (SM) no regime hídrico do RS no ano de 2006. Foram utilizados, para o cálculo dos BH, dados mensais de temperatura média e precipitação pluvial do período de 1977 a 2006, obtidos no Instituto Nacional de Meteorologia - INMET (8° Distrito de Meteorologia) de 16 estações meteor ológicas distribuídas nas diferentes regiões ecoclimáticas do Estado. O método proposto por Thornthwaite e Mather (1955) foi utilizado para calcular os BHC e para calcular a evapotranspiração utilizou-se o método de Thornthwaite (1948). Para a análise do impacto dos SM no regime hídrico do RS no ano de 2006 utilizaram-se dados obtidos nos Boletins Climanálise, no banco de dados da defesa civil do RS e imagens do satélite GOES- 12 (Geostationary Operational Environmental Satellite) fornecidas pelo Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais CPTEC/INPE. Os resultados para o período de estudo (1977 a 2006) mostraram que a distribuição de precipitação no RS foi bastante uniforme nos quatro períodos do ano, com registro de maior volume pluviométrico na Metade Norte do Estado. Observou-se que a Metade Norte do RS apresenta excesso hídrico durante todo ano, devido aos maiores índices pluviométricos associados a menores índices evaporativos. Já na Metade Sul foram observados déficits hídricos em JFM e OND, mas estes foram inferiores aos excessos hídricos, portanto não ocorre falta de água. Em 2006 na Metade Norte do RS não ocorreu falta de água, apesar da ocorrência de déficits hídricos nos trimestres de JFM, AMJ e OND, uma vez que estes foram inferiores aos excessos hídricos. Na Metade Sul, em 2006, a menor disponibilidade de água e a maior deficiência hídrica em relação às condições normais, causaram falta de água em JFM e o no litoral em OND. Os fatores que contribuíram para a ocorrência de excedentes hídricos superiores aos déficits hídricos durante o ano de 2006 na Metade Norte e falta de água na Metade Sul do RS em JFM e no litoral em OND, foram: a maior frequência de sistemas convectivos de mesoescala (SCM) e de eventos com condições de tempo severo na Metade Norte do RS em relação à Metade Sul; a menor frequência de SF neste ano na Metade Sul do RS em relação à normal climatológica do período de 1977 a 2006 e a atuação do fenômeno ENOS cuja configuração em 2006 provocou estiagem na região sul do Brasil e, portanto precipitação abaixo da normal em todos os trimestres do ano.

Made available in DSpace on 2014-08-20T14:25:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 dissertacao_aires_01_capa.pdf: 195705 bytes, checksum: 4a08a3da5521cf98d0872ebeb5da35e9 (MD5) Previous issue date: 2003-12-19 / The pluviometric precipitation is of fundamental importance for the several human activities, for that reason, more and more, it has been studied and used in several areas of the knowledge. Due to its importance, this work aims at enriching the information on the subject, through the use of the QuantisTechnique Quantis in 20 weather stations in the State of Rio Grande do Sul. The objectives are: to classify the years in very dry, dry, normal, humid and very humid, to analyze the series of pluviometric precipitation between the period of 1913-1998, to calculate limits values for the percentiles previously determined, to show and to discuss the space distribution, to calculate the probability of occurrence of extreme values and to verify the influence of the El Niño and La Niña weather phenomena on the observed precipitation. For the period studied, 86 years, the Quantis Technique demonstrated being a solid tool reach the objetives proposed in this work. The obtained results showed that the pluviometric precipitation in the State of Rio Grande do Sul is well distributed not being noticed extreme values of significant relevance. The total absolute montly maximum precipitation varied from 393,3 mm (Tapes) to 861,0 mm (Santa Maria) having April as a unique month; for the total absolute monthly minimum, the variation happens in the interval of 0,3 mm monthly (Bento Gonçalves). The Quantis Technique enables classifying the years in very dry, dry, normal, humid and very humid. In general way, 50% of the years studied (43 years) are classified as normal; 20,7% are considered dry, in other words, approximately 18 years; 14,3 years are considered humid (12,3 years); 10,23% are in the very humid range (8,8 years) and only 4,8%, of the 86 years, are very dry (4,1 years). In relation to the influence of the El Niño and La Niña events the results showed that most of the stations are considered as normal, not having been noticed extreme classifications as very dry, for example. Despite the fact that the State of Rio Grande do Sul is located in an area where the El Niño and La Niña events are relevant, it has been noticed in some years no occurrence of the phenomena, being therefore denominatedneutral years. / A precipitação pluvial é de fundamental importância para as diversas atividades humanas, por esse motivo, cada vez mais, tem sido estudada e utilizada por diversas áreas do conhecimento. Face à sua importância, este trabalho visa enriquecer as informações sobre o assunto, através do uso da Técnica dos Quantis aplicada para 20 estações meteorológicas do Estado do Rio Grande do Sul. Os objetivos são: classificar os anos em muito seco, secos, normais, úmidos e muito úmidos, analisar a série de precipitação pluvial compreendida no período 1913-1998, calcular valores limites para os percentis previamente determinados, mostrar e discutir a distribuição espacial, calcular a probabilidade de ocorrência de valores extremos e verificar a influência dos eventos El Nino e La Niña sobre a precipitação pluvial observada. Para o período estudado, 86 anos, a Técnica dos Quantis mostrou ser uma ferramenta consistente, alcançando os objetivos propostos neste trabalho. Os resultados obtidos mostraram que a precipitação pluvial no Estado do Rio Grande do Sul apresenta-se bem distribuída não sendo verificados valores extremos de significativa relevância. A precipitação pluvial máxima absoluta total mensal variou entre 393,3 mm (Tapes) a 861,0 mm (Santa Maria) e o mês que se destacou foi abril; quanto aos mínimos absolutos a variação ocorre no intervalo de 0,3 mm mensal (Santa Vitória do Palmar e Rio Grande) a 8,3 mm mensais (Bento Gonçalves). A Técnica dos Quantis permite classificar os anos em muito secos, secos, normais, úmidos e muito úmidos. De modo geral, 50% dos anos estudados (43 anos) foram classificados como normais; 20,7% foram considerados secos, ou seja, aproximadamente 18 anos; 14,3 anos foram considerados úmidos (12,3 anos); 10,23% ficaram na faixa dos muito úmidos (8,8 anos) e somente 4,8%, dos 86 anos, foram muito secos (4,1 anos). No que se refere a influência dos eventos El Niño e La Niña, a maioria das estações meteorológicas são consideradas como normais, não tendo sido verificadas classificações extremas como muito seco, por exemplo. Mesmo estando o Estado do Rio Grande do Sul situado numa região onde os eventos El Niño e La Niña são relevantes, verificou-se a existência de anos de não ocorrência dos fenômenos, sendo denominados anos neutros.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The vegetation indexes, derived from products of remote sensing, are powerful tools which indicate the vegetation development. Thus, this work aims at studying the behavior of the forest and crop vegetation through the analysis of the variation of Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) to the state of Rio Grande do Sul, during the year of 2009, as well as to correlate such behavior to the climatic, temperature and precipitation variables. In order to accomplish it product images of MOD09 and meteorological data of the year 2009 were used, along with cartographic data in order to build up a data bank, generating the applicative SPRING, version 5.1.3. A prelimary assessment of the data visually analyses the generated images, and it demonstrates to be possible observing the changes in the phenological state of the vegetation on each considered date. The applicative R was applied to the statistical analysis and Excel 2007 to the explanatory data analysis and data correlation. To the explanatory analysis, the results demonstrate average values in NDVI of agricultural areas which go from a bit more than 0,5 to approximately 0,7, and from approximately 0,65 to a bit more than 0.8 for forest areas. The average values of NDVI describe curves with similar behavior, however in different response levels. The area of Julio de Castilhos presented the biggest amplitudes in the NDVI variation, both agricultural and forest, indicating the vegetation heterogeneity. The correlation analysis for the NDVI Forest and Temperature variables reached 0,7613 and 0, 6244 to São Borja e São Martinho da Serra, respectively. The Agriculture NDVI had a correlation of 0,5956 with the Temperature in Caxias do Sul. The other correlations for Temperature and all for Precipitation were considered low, they did not allow the association to the intended variables. / Os índices de vegetação, derivados de produtos de Sensoriamento Remoto, são poderosas ferramentas indicadoras do desenvolvimento da vegetação. Assim, este trabalho objetiva estudar o comportamento da vegetação florestal e agrícola através da análise da variação do Índice de Vegetação por Diferença Normalizada (NDVI) para o Estado do Rio Grande do Sul, durante o ano de 2009, bem como correlacionar esse comportamento com as variáveis climáticas temperatura e precipitação. Para tanto utiliza imagens do produto MOD09 e dados meteorológicos do ano de 2009, além de dados cartográficos para construção do banco de dados, gerado do aplicativo SPRING, versão 5.1.3. Uma avaliação preliminar dos dados analisa visualmente as imagens geradas, e mostra ser possível observar mudanças no estado fenológico da vegetação a cada data considerada. Para a análise estatística utilizou-se o aplicativo R e o Excel 2007 para a análise exploratória dos dados e de correlação. Para a análise exploratória, os resultados mostraram valores médios no NDVI de áreas agrícolas que variam de pouco mais de 0,5 até aproximadamente 0,7, e de aproximadamente 0,65 até pouco mais de 0,8 para as áreas florestais. Os valores médios de NDVI descreveram curvas com comportamento semelhante, porém em níveis de respostas diferentes. A região de Júlio de Castilhos apresentou as maiores amplitudes de variação do NDVI, tanto para agricultura quanto floresta, indicando a heterogeneidade da vegetação. A análise de correlação para as variáveis NDVI Floresta e Temperatura alcançou 0,7613 e 0,6244 para São Borja e São Martinho da Serra, respectivamente. O NDVI Agricultura teve uma correlação de 0,5956 com a Temperatura na região de Caxias do Sul. As demais correlações para Temperatura e todas as para a Precipitação foram consideradas baixas, não permitindo associar as variáveis pretendidas.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This paper presents a mode of variability of precipitation that influence in southern Brazil, called South Mode. We tried to show that the occurrence of events Mode south of precipitation are related to the occurrence of extreme events of rainfall in Rio Grande do Sul, as storm, flood, hail and drought. Using principal component analysis of daily rainfall data filtered in the band 10/50 days, are found spatial and temporal fields that represent the maximum variance of certain variability, and then are detected modes of precipitation variability. Thus it was possible to determine the mode of variability that appears well set in the Rio Grande do Sul and has core between 25 ° S and 35 ° S latitude and 52 ° W and 62 ° W longitude. This mode presents alternating between positive and negative signals, and these may be related to extreme events. The series of principal components was used to select these events. Principal components larger (smaller) than 1.35 (-1.35) times standard deviations are related to events of extreme wet (dry) of precipitation. The South Mode was calculated for the period from 01/03/1982 to 31/05/2006 for the rainfall real data and for the Regional Model RegCM3 data. On decadal analysis it was concluded that the 80 to 90, 90 and 80 for 2000 to 2000 there was a general increase in the occurrence of these events for both the rainfall data, and to model data. The increase found from 1980 to 2000 was more significant. Shown the importance of South mode for precipitation in the Rio Grande do Sul in the current period, the same methodology was used to model data of future climate. The period used was 01/03/2070 to 31/05/2086 for two different emission scenarios: A2 (said pessimistic) and B2 (optimistic). It was concluded that both the dry and rainy events tend to be more extreme in that period for the two emission scenarios. On decadal analysis, we observed a significant increase in the occurrence of rainfall events when compared to the decades of 2000 and 2070 and 2000 and8 2080 in both scenarios. This paper is divided into six chapters dealing respectively with: a literature review, collection and analysis, occurrence of South Mode in rainfall data, occurrence of South Mode in model data, South Mode in future climate data, synoptic analysis of some events of South Mode, and the final considerations of the author. / Este trabalho apresenta um modo de variabilidade de precipitação que atua na região sul do Brasil denominado Modo Sul. Procurou-se mostrar que a ocorrência de eventos do Modo Sul de precipitação estão relacionados à ocorrência de eventos extremos de precipitação no Rio Grande do Sul, como vendaval, enchentes, granizo e estiagens. Utilizando a análise de componentes principais em dados de precipitação diária filtrados na banda 10/50 dias são encontrados campos espaciais e temporais que representam a máxima variância de determinadas variabilidades, e neles são detectados Modos de Variabilidade de precipitação. Desta maneira, foi possível determinar este modo de variabilidade que aparece bem configurado na região do Rio Grande do Sul e tem núcleo entre 25°S e 35°S de latitude e 52°W e 62°W de longitude. Este modo apresenta alternância entre sinais positivos e negativos, e estes podem ser relacionados aos eventos extremos. A série de componentes principais foi usada para a escolha desses eventos. Componentes principais maiores (menores) que 1,35 (-1,35) desvios padrões são relacionados aos eventos de extremos chuvosos (secos) de precipitação. O Modo Sul foi calculado para o período de 01/03/1982 à 31/05/2006 para os dados de precipitação real e para dados do Modelo Regional RegCM3. Na análise decadal foi possível concluir que das décadas de 80 para 90, 90 para 2000 e 80 para 2000 em geral ocorreu um aumento na ocorrência desses eventos tanto para os dados de precipitação, quanto para os dados de modelo. O aumento encontrado de 1980 para 2000 foi mais expressivo. Mostrada a importância do Modo Sul para a precipitação no Rio Grande do Sul no período atual, a mesma metodologia foi empregada para dados de modelo de clima futuro. O período utilizado foi de 01/03/2070 à 31/05/2086 para dois diferentes cenários de emissão: A2 (dito pessimista) e B2 (otimista). Concluiu-se que tanto os eventos secos quanto chuvosos tendem a ser mais extremos nesse período para os dois cenários de emissão. Na análise decadal, foi possível observar um aumento considerável na ocorrência de eventos chuvosos quando são comparadas as décadas de 2000 e 2070 e 2000 e 2080 em ambos os cenários. Este trabalho está dividido em seis capítulos tratando respectivamente de: revisão de literatura; de coleta e análise de dados; ocorrência do Modo Sul em dados de precipitação; ocorrência do Modo Sul em dados de modelo; Modo Sul em dados de clima futuro; análise sinótica de alguns eventos do Modo Sul; e das considerações finais da autora.

Orientadores: Rubens Maciel Filho, Maria Izabel Maretti Silveira Bueno / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-18T14:39:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Henriques_ClaudeteBernardo_D.pdf: 9506603 bytes, checksum: 875e508c591361025ae37d3b9ac0f432 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Esta tese tem como objetivo apresentar um estudo detalhado para a caracterização de petróleos, tanto no âmbito do desenvolvimento de modelos capazes de prever propriedades físico-químicas clássicas, como também avaliar os fenômenos associados a instabilidades decorrentes de características químicas. Para alcançar este objetivo, duas ações foram executadas: (1) Obter a curva de destilação do ponto de ebulição verdadeiro (PEV) através de simulação, por espectrometria de espalhamento de raios-X (EERX) aliada ao algoritmo denominado máquina vetor de suporte (SVM), com o propósito de prever o rendimento do processo de refino, e (2) Caracterizar o petróleo em relação ao fenômeno de agregação dos asfaltenos, para assim possibilitar a previsão da qualidade do processo de refino. Foram avaliadas amostras de petróleos com propriedades distintas, com o intuito de fornecer amplitude e robustez ao estudo. A primeira abordagem foi à análise classificatória dos petróleos em relação às suas propriedades intrínsecas (teor de enxofre, Grau API e ponto de ebulição verdadeiro), com aplicação de métodos multivariados de classificação. Com estas classificações em mãos, foram desenvolvidos modelos para previsão da curva PEV e do Grau API, utilizando o algoritmo SVM (segunda abordagem). Os dados tratados por meio deste algoritmo apresentaram um perfil de não linearidade. Os resultados obtidos para a caracterização das cargas a partir dos modelos não foram significativamente diferentes dos valores experimentais, permitindo o desenvolvimento de estudos computacionais usando o software comercial Petro-SIM®, para caracterização, aquisição das curvas das misturas de petróleos e, finalmente, previsão dos rendimentos dos cortes na simulação de uma torre de destilação atmosférica. A partir destes resultados, é muito importante ressaltar que, ao contrário da maioria das modelagens quimiométricas, um pequeno grupo de amostras foi necessário para o desenvolvimento do modelo (13 amostras). Vale também serem mencionadas a alta capacidade de previsão do modelo, a rápida e eficiente previsão de curvas PEV de amostras de petróleos puros, processados nas refinarias e, finalmente, a aplicação com sucesso destes modelos em simuladores de processo. A terceira abordagem do trabalho foi à avaliação dos aspectos relacionados à existência de formas coloidais dos asfaltenos, peptizados por resinas e dos efeitos relacionados à presença de outros solventes nos petróleos, que podem causar mudanças na cinética de floculação dos asfaltenos. A composição dos solventes (petróleos diluentes) e dos petróleos pesados foi correlacionada com os resultados do estudo cinético, obtido por meio da avaliação da transmitância por varredura óptica da camada de precipitação dos particulados e da floculação dos asfaltenos, como também por modelos dinâmicos. Para isto, foram elaboradas misturas de petróleos e observou-se que os efeitos associados ao fenômeno de agregação estão diretamente correlacionados com a composição dos petróleos, assim como com a presença de particulados nas misturas. A caracterização adequada dos constituintes de petróleo é uma informação indispensável para garantir o processamento adequado nas refinarias. A reprodução do cenário real do processo, por meio da simulação, foram promissores, mostrando que a caracterização da carga é possível ao se trabalhar com os modelos desenvolvidos, reforçando a relevância das técnicas aplicadas para descrição dos fenômenos químicos associados ao cenário de produção nacional / Abstract: This work aims to present a detailed study for petroleum characterization, through model developments able to preview physical chemical properties and also to evaluate the associate phenomena due to instability in current chemical characteristics. For this purpose two actions were executed: (1) To obtain the curve true boiling point (TPB) through the simulation by spectrometry X-ray scattering (EERX) combined with the algorithm called support vector machine (SVM), in order to predict the yield of the refining process, and (2) to characterize the petroleum in respect to asphaltene aggregation phenomena, making possible the prediction of the quality of the refining process. For these purposes, the petroleum samples were evaluated with different properties, providing amplitute and robustness to the study. The first approach was the classificatory analisis of petroleum in relation to intrinsic properties (sulfur contents, API degrees and true boiling point curves) with application of classification multivariate methods. With these classifications in hands, models were developed to predict the TBP curve and API gravity, using the algorithm SVM (second approach). The data were processed by this algorithm, showing nonlinear profiles. The results for the blend characterization using the models were not significantly different from the experimental values, allowing the development of computational studies using the commercial software Petro-SIM® for characterization, acquisition of mixtures curves and finally, prediction of the cuts yield in the simulation of an atmospheric distillation tower. From these results, it is important to emphasize that a small group of samples was necessary for the model development (13 samples). It is also worth to mention the high predictive ability of the model, the rapid and efficient prediction of TBP curves of crude oil samples, processed in the refineries and finally, the successful application of these models in process simulators. The third approach of this work was to evaluate the aspects related to the existence of colloidal forms of asphaltenes, peptized by resins and of effects related to the presence of other solvents in oils, which can cause changes in the kinetics of flocculation of asphaltenes. The composition of solvents (thinner oil) and of heavy crude oils were correlated with the results of kinetic study, obtained by evaluating the transmittance for optical scanning of the layer of precipitation of particles and the flocculation of asphaltenes, but also by dynamic models. For this, petroleum mixtures were prepared and it was observed that the effects associated to aggregation phenomena are correlated with the petroleum composition as well as the particulate presence in mixtures. The adequate characterization of petroleum constituents is essential information to ensure proper processing in refineries. The reproduction of real scenario of the process, through the simulation, were promising, showing that the blend characterization is possible when working with these developed models, reinforcing the relevance of the techniques applied for describing the chemical phenomena associated with the setting of national production / Doutorado / Desenvolvimento de Processos Químicos / Doutor em Engenharia Química

As restingas constituem um complexo de tipos vegetacionais que ocorrem sobre cordões arenosos ao longo da costa brasileira. Sua diversidade fisionômica, florística e estrutural contrasta com grande número de fatores ambientais limitantes, incluindo a disponibilidade de água e nutrientes. O objetivo deste trabalho foi comparar a dinâmica do nitrogênio, bem como os atributos foliares relacionados ao uso do nitrogênio e da água, em três formações vegetais inseridas no \"complexo vegetacional da restinga\", as quais ocorrem ao longo de um gradiente de precipitação que varia de cerca de 800 a 2.600 mm anuais. Para tanto, foram avaliados parâmetros relacionados à ciclagem do nitrogênio e alguns atributos foliares funcionais relacionados às estratégias de uso de água e nutrientes nas principais espécies botânicas que nelas se desenvolvem. O primeiro capítulo compara a variação na disponibilidade e na composição isotópica de nitrogênio (?15N) nestas três formações de restinga que ocorrem sob regimes hídricos distintos. Foram analisados e comparados parâmetros relacionados à disponibilidade e às taxas de transformação do nitrogênio nos solos e sua assimilação e uso pelas plantas. Os solos das três áreas, arenosos e ácidos, apresentam deficiência nutricional, sendo o nitrogênio amoniacal (N-NH4 +) a principal forma disponível. Suas taxas líquidas de transformação foram baixas e variáveis, com prevalência de imobilização, sobretudo nas restingas sob menor precipitação média anual (PMA). Na vegetação, o aumento na PMA refletiu em maiores concentrações foliares de nitrogênio e fósforo, juntamente com menores razões C/N e massas foliares por unidade de área (MFA). Os valores de ?15N foliar foram baixos e variáveis, ocorrendo enriquecimento gradual em 15N com o aumento na PMA. As concentrações foliares de nitrogênio e fósforo, bem como a MFA e a razão C/N mostraram-se diretamente relacionadas; já a MFA relacionou-se inversamente à concentração foliar de nitrogênio. O aumento da PMA ao longo do gradiente, juntamente com variações nas condições edáficas e nas comunidades bióticas, pareceu contribuir para o aumento da disponibilidade de nitrogênio, refletindo na redução gradual da conservação do mesmo. O segundo capítulo compara as restingas quanto aos atributos foliares de gêneros por elas compartilhados. As maiores diferenças foram observadas entre os gêneros das restingas seca e úmida, com a última apresentando maiores concentrações de nitrogênio e fósforo foliares e menor razão C/N. Seus gêneros ainda apresentaram menores MFA e composição isotópica de carbono (?13C), além de maior ?15N que aqueles das restingas seca e intermediária. As relações entre os atributos foliares dos pares congenéricos das restingas seca e úmida, assim como dos contrastes filogeneticamente independentes (CFIs), mostraram que a concentração de nitrogênio relaciona-se diretamente à concentração de fósforo e inversamente ao ?15N, enquanto que a concentração de fósforo relaciona-se diretamente com o ?15N e inversamente com a razão C/N. A grande diferença entre as restingas e a similaridade nas correlações - utilizando-se tanto os pares congenéricos e os CFIs - fortalece a distinção quanto à economia foliar da restinga úmida e as demais, enfatizando a importância das condições ambientais no ajuste dos atributos analisados, independente do grau de parentesco filogenético das espécies. / Restingas are consisted of a complex of vegetation types that occur on sand ridges along the Brazilian coast. Their physiognomic, floristic and structural diversity contrasts with a large number of environmental limiting factors, including the availability of water and nutrients. The aim of this study was to compare the dynamics of nitrogen, as well as leaf traits related to the use of nitrogen and water at three vegetation types inserted in the \"restinga vegetation complex\", and occur along a precipitation gradient ranging from about 800 to 2600 mm annually. Accordingly, parameters related to nitrogen cycling were assessed, as well as some functional leaf traits related to strategies for use of water and nutrients from the main plant species that occur therein. The first chapter compares the variation in nitrogen availability and its isotopic composition (?15N) at these three restinga formations that occur under different water regimes. It was analyzed and compared parameters regarding nitrogen availability and transformation rates in soils, and also its uptake and use by plants. The sandy and acidic soils of the three areas have high nutritional deficiency, and ammoniacal nitrogen (N-NH4 +) is the major available form. Its net rates of transformation were low and variable, with the prevalence of immobilization, especially at the restingas under lower mean annual precipitation (MAP). At the vegetation, MAP increase reflected in higher leaf nitrogen and phosphorus concentrations, along with lower C/N ratios and leaf mass per area (LMA). Leaf ?15N values were low and variable, observing gradual 15N-enrichment with MAP increase. Nitrogen and phosphorus leaf concentrations, as well as LMA and C/N ratio were directly related, whereas LMA was inversely related to leaf nitrogen concentration. The increase in MAP along the gradient, jointly to variations in soil conditions and biota, seemed to contribute to an increment on nitrogen availability, reflecting in the gradual reduction of its conservation. The second chapter compares the restingas in relation to leaf traits of genera shared by them. The largest differences were observed between genera from dry and wet restingas, with the latter having higher leaf nitrogen and phosphorus concentrations and lower C/N ratio. Their genera also had lower LMA and carbon isotopic composition (?13C), as well as greater ?15N than those from dry and intermediate restingas. Relationships between leaf traits of the congeneric pairs from dry and wet restingas, and also of the phylogenetically independent contrasts (PICs), showed that nitrogen concentration is directly related to phosphorus and inversely to ?15N, whilst phosphorus concentration is directly related to ?15N and inversely to C/N ratio. The bulky difference amongst restingas, and the similarity in correlations - using both congeneric pairs and PICs - reinforces the distinction regarding leaf economy between wet restinga and the others, emphasizing the importance of environmental conditions on the adjustment of the analyzed leaf traits, apart from of the degree of species phylogenetic relatedness.

Este trabalho relata o procedimento utilizado na obtenção de um banco de dados contínuo de precipitação diária de estações meteorológicas localizadas no Estado do Paraná. O banco de dados é composto por 484 séries históricas com dados entre janeiro de 1975 a dezembro de 2009. Para preencher os dados faltantes do banco de dados foram testados três métodos de imputação: o vizinho mais próximo, distância inversa ponderada e regressão linear. A raiz do erro quadrático médio (REQM) foi utilizada para comparar os métodos e o método da distância inversa ponderada proporcionou o melhor resultado. Após a imputação, os dados passaram por um processo de controle de qualidade que teve como objetivo identificar possíveis erros como precipitação idêntica em sete dias consecutivos (não aplicados a dados de precipitação zero) e valores de precipitação que diferem significativamente dos valores em estações meteorológicas vizinhas. Neste processo foram substituídos 1,21% valores de precipitação. Com o banco de dados contínuo, o interesse foi utilizar a teoria de valores extremos para modelar o período seco (número máximo de dias consecutivos com precipitação abaixo de 7mm para o período entre janeiro e fevereiro) crítico para a fase de enchimento de grãos da soja nas cinco principais mesorregiões (Centro Ocidental, Centro Sul, Norte Central, Oeste e Sudoeste) produtoras do Estado do Paraná. Pelo teste de Kolmogorov-Smirnov, ao nível de 5% de significância, a distribuição Gumbel foi a que melhor se ajustou aos dados de cada mesorregião e assim, a probabilidade de ocorrência de valores extremos de seca acima de 5, 25, 35 e 45 dias, o período de retorno para os maiores valores registrados em cada mesorregião e os níveis de retorno para o período de 5, 25, 50 e 75 anos foram calculados. / This paper describes the procedure used to obtain a continuous database of daily precipitation from weather stations located in the state of Parana. The database consists of 484 time series with data from January 1975 to December 2009. To complete missing data from the database were tested three imputation methods: the nearest neighbour, inverse distance weighting and linear regression. The root mean square error (RMSE) was used to compare the methods and the inverse distance weighting method yielded better results. After imputing the data went through a process of quality control that aimed to identify possible errors as precipitation identical in seven consecutive days (not applied to precipitation data zero) and precipitation values that dier signicantly from the values in neighboring meteorological stations. In this process were replaced 1.21 % values of precipitation. With a continuous database, the interest was to use the Extreme Value Theory to model the dry period (maximum number of consecutive days with precipitation less than 7mm for the period between January and February) for the critical grain lling stage of soybean in ve main regions (Central West South Central, North Central, West and Southwest) producing state of Parana. Through the Kolmogorov-Smirnov, at 5 % level of signicance, the Gumbel distribution was best tted the data of each regions and therefore the probability of extreme values of drought over 5, 25, 35 and 45 days, the return period for the highest values in each and levels return for the period of 5, 25, 50 and 75 years were calculated.

Anfíbios anuros, de uma forma geral, são caracterizados por baixa resistência cutânea à perda de água por evaporação, altas taxas de reidratação a partir da pele e alta tolerância à desidratação. Entretanto, diferenças interespecíficas destes parâmetros do balanço hídrico podem estar associadas a características ambientais das áreas de ocorrência. No Brasil, encontramos biomas com características climáticas contrastantes e uma rica anurofauna, consistindo em um modelo interessante para o estudo da evolução do balanço hídrico em anuros. Através de uma abordagem comparativa, este estudo testou as hipóteses de que, quando comparadas às espécies de anuros que habitam ambientes mais mésicos, espécies de ambientes mais xéricos deveriam apresentar: (1) maior resistência à perda de água por evaporação, (2) maior taxa de reidratação, (3) menor sensibilidade do desempenho locomotor à desidratação e (4) maior sensibilidade do desempenho locomotor à temperaturas mais baixas e menor sensibilidade deste a temperaturas mais altas. As taxas de reidratação e a resistência da pele à perda de água por evaporação apresentaram relação alométrica respectivamente positiva e negativa com a massa corpórea, indicando a evolução de mecanismos compensatórios das modificações das relações entre área de superfície e volume corpóreo com a variação de tamanho. Anuros de ambientes caracterizados por maior restrição em disponibilidade hídrica e temperaturas mais altas apresentaram maiores taxas de reidratação, menor sensibilidade do desempenho locomotor a temperaturas mais altas e maior sensibilidade deste a temperaturas mais baixas, indicando padrões de adaptação fisiológica a características ambientais. A variação em sensibilidade do desempenho locomotor à desidratação apresentou padrões mais complexos de relação com variáveis ambientais, sendo esta relação dependente dos ambientes e grupos filogenéticos amostrados / Anuran amphibians, in general, are characterized by low skin resistance to evaporative water loss, high rates of hydration through the skin and high tolerance to dehydration. However, interspecific differences of these water balance traits can be related to environmental characteristics of the areas of occurrence. In Brazil, there are biomes with contrasting climatic conditions and rich anuran fauna, which constitute an interesting model for studies on water balance evolution in anurans. Through a comparative approach, this study tested the hypotheses that, when compared to anuran species that inhabit more mesic environments, species from xeric environments should show: (1) increased resistance to evaporative water loss, (2) higher rates of rehydration, (3) low sensitivity of locomotor performance to dehydration and (4) increased sensitivity of the locomotor performance at lower temperatures and lower sensitivity of it at higher temperatures. Rehydration rates and skin resistance to evaporative water loss showed, respectively, positive and negative allometric relations with body mass, indicating the evolution of compensatory mechanisms to changes in the relationship between surface area and volume with body size variation. Anurans from environments characterized by higher restriction in water availability and higher temperatures had higher rates of hydration, lower sensitivity of locomotor performance at higher temperatures and higher sensitivity of it at lower temperatures, indicating patterns of physiologic adaptation to environmental characteristics. The variation in sensitivity of the locomotor performance to dehydration showed more complex relation patterns with environmental variables. These relations were dependent on the environments and phylogenetic groups sampled

Os aços inoxidáveis duplex são materiais com um excelente desempenho, devido às suas sobressalentes propriedades mecânicas e excelente resistência à corrosão. Uma composição química adequada e microestrutura balanceada são as responsáveis por esta combinação de propriedades. No entanto, são estes mesmos fatores que os fazem especialmente susceptíveis à precipitação de fases intermetálicas, com efeitos maléficos no seu desempenho. Durante os ciclos térmicos de uma soldagem multipasse, a precipitação de intermetálicos é crítica. Foi desenvolvido um método para simular os ciclos térmicos de uma solda multipasse. Usando este método, foi estudada a precipitação de nitreto de cromo e fase sigma na zona afetada pelo calor submetida a temperaturas abaixo de 950°C dos aços inoxidáveis duplex UNS S31803 e S32550. Foram estudadas energias de soldagem na faixa de 0,4 a 1,0 kJ/mm. Foi determinada mediante extração de precipitados, seguida de difração de raios X na câmara de Debye-Scherrer e microscopia eletrônica de transmissão, a precipitação de nitreto de cromo para energias de soldagem de 0,4 a 1,0 kJ/mm e de fase sigma para energias de soldagem de 0,6-1,0 KJ/mm, no UNS S32550. Já o UNS S31803 não apresentou precipitação alguma para as energias de soldagem estudadas. Baseando-se nos resultados verifica-se que durante uma soldagem multipasse o UNS S31803 é menos propenso que o UNS S32550 à precipitação de intermetálicos na zona afetada pelo calor submetida a temperaturas abaixo de 950°C. / Duplex stainless steels belong to a group of high performance stainless steels regarding to corrosion and mechanical properties. These achievements are related to a suitable chemical composition and a balanced microstructure. During welding thermal cycles the microstructure changes and, consequently, corrosion and mechanical properties might be impaired due to a precipitation of intermetallic phases. This precipitation is an issue to be addressed for multipass welding. It was developed a method for simulate the multipass welding thermal cycles. Using this method chromium nitride and sigma phase precipitation was studied in a simulated heat affected zone of multipass welding (three passes) of UNS S31803 and UNS S32550 duplex stainless steels with different heat inputs (0,4 to 1,0 kJ/mm). The HAZ simulated region was below 950°C maximum temperature. Microstructural characterization of simulated samples showed discontinuous films of a precipitated phase at ferrite/ferrite grain boundaries and ferrite/austenite interfaces were observed only in a UNS S32550 duplex grade for all heat inputs simulated. This suggests that sigma phase and chromium nitride precipitation took place during sample thermocycling. X-ray diffraction in a Debye-Scherrer chamber of extracted precipitates and electron diffraction by TEM confirmed the presence of chromium nitrides for all range of heat input studied and sigma phase for heat input above 0,6 kJ/mm. On the other hand, microstructural analysis of UNS S31803 simulated samples did not present precipitation of intermetallic phases in the tested temperature range of HAZ. Based on these results, UNS S31803 is more resistant than UNS S32550 to intermetallic phases precipitation in multipass welding.