Thesis (M.S.)--Miami University, Dept. of Chemistry and Biochemistry, 2004. / Title from first page of PDF document. Includes bibliographical references (p. 57-64).

Clostridium thermocellum is a thermophilic anaerobe that is capable of producing ethanol directly from lignocellulosic compounds, however this organism suffers from low ethanol tolerance and low ethanol yields. In vivo mathematical modeling studies based on steady state traditional metabolic flux analysis, metabolic control analysis, transient and steady states’ flux spectrum analysis (FSA) were conducted on C. thermocellum’s central metabolism. The models were developed in Matrix Laboratory software ( MATLAB® (The Language of Technical Computing), R2008b, Version 7.7.0.471)) based on known stoichiometry from C. thermocellum pathway and known physical constraints. Growth on cellobiose from Metabolic flux analysis (MFA) and Metabolic control analysis (MCA) of wild type (WT) and ethanol adapted (EA) cells showed that, at lower than optimum exogenous ethanol levels, ethanol to acetate (E/A) ratios increased by approximately 29% in WT cells and 7% in EA cells. Sensitivity analyses of the MFA and MCA models indicated that the effects of variability in experimental data on model predictions were minimal (within ±5% differences in predictions if the experimental data varied up to ±20%). Steady state FSA model predictions showed that, an optimum hydrogen flux of ~5mM/hr in the presence of pressure equal to or above 7MPa inhibits ferrodoxin hydrogenase which causes NAD re-oxidation in the system to increase ethanol yields to about 3.5 mol ethanol/mol cellobiose.

Autonomous vehicles is soon a reality in the every-day life. Though before it is used commercially the vehicles need to be proven safe. The current standard for functional safety on roads, ISO 26262, does not include autonomous vehicles at the moment, which is why in this project an approach using semi-Markov models is used to assess safety. A semi-Markov process is a stochastic process modelled by a state space model where the transitions between the states of the model can be arbitrarily distributed. The approach is realized as a MATLAB tool where the user can use a steady-state based analysis called a Loss and Risk based measure of safety to assess safety. The tool works and can assess safety of semi-Markov systems as long as they are irreducible and positive recurrent. For systems that fulfill these properties, it is possible to draw conclusions about the safety of the system through a risk analysis and also about which autonomous driving level the system is in through a sensitivity analysis. The developed tool, or the approach with the semi-Markov model, might be a good complement to ISO 26262.

Orientador: Camila Coelho Greco / Banca: Fabrizio Caputo / Banca: Dalton Muller Pessoa Filho / Resumo: O principal objetivo deste estudo foi analisar e comparar as respostas metabólicas e cardiorrespiratórias durante o exercício realizado na MLSS e PC em indivíduos com diferentes níveis de treinamento aeróbio no ciclismo. Participaram do estudo 7 ciclistas (C) bem treinados, especializados em provas de estrada e 9 sujeitos não treinados (NT), sem experiência prévia de treinamento no ciclismo. Os voluntários realizaram em dias diferentes os seguintes testes, em um cicloergômetro: 1) teste incremental até a exaustão para a determinação do limiar anaeróbio (Lan), consumo máximo de oxigênio ( O2max) e da intensidade correspondente ao O2max (I O2max); 2) 2 a 4 testes de carga constante de 30 minutos em diferentes intensidades para a determinação da máxima fase estável de lactato sanguíneo (MLSS); 3) 3 testes de carga constante a 95, 100 e 110% I O2max até a exaustão voluntária para a determinação da potência crítica (PC), e; 4) um teste de carga constante até a exaustão na PC. A MLSS foi considerada como a maior intensidade de exercício onde a concentração de lactato não aumentou mais do que 1 mM entre o 10o e o 30o minuto de exercício. Os valores individuais de potência (95, 100 e 110% I O2max) e seu respectivo tempo máximo de exercício (tlim) foram ajustados a partir do modelo hiperbólico de 2 parâmetros para determinação da PC. A PC para ambos os grupos C (318 ± 29W) e NT (200 ± 33W) foi maior significantemente do que a MLSS para os C (288 ± 35W) e NT (169 ± 34W). A MLSS e a PC foram significantemente maiores no grupo C. Em valores relativos ao O2max a MLSS foi maior no grupo C (83 ± 7%) do que no grupo NT (79 ± 6), porém a PC foi similar entre os grupos (91 ± 5% e 90 ± 5%, respectivamente). Da mesma forma, o consumo de oxigênio na PC ( O2PC) foi significantemente maior do que na MLSS ( O2MLSS) nos grupos NT... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The objective of this study was to analyze and to compare metabolic and cardiorrespiratory responses durin the exercise performed at MLSS and CP in subjects with different aerobic trainning levels in cycling. Participated of this study, 7 well trained cyclists (C), specialized in road events and 9 non-trained subjects (NT), without previous training experience in cycling. Ths subjects performed the following protocols in different days in cyclergometer: 1) incremental test until exhaustion to determine anaerobic threshold (AT), maximal oxygen uptake ( O2max) and the intensity at O2max (I O2max); 2) 2 to 4 constant workload tests in different intensities to determine maximal lactate steadystate (MLSS); 3) 3 constant workload tests at 95, 100 e 110% I O2max until exhaustion to determine critical power (CP), and; 4) constant workload test until exhaustion at CP. MLSS was considered the highest exercise intensity at which the blood lactate concentration did not increase for more than 1 mM between 10th and 30th minute of the exercise. The individual values of power (95, 100 e 110% I O2max) and the respective times (tlim) were adjusted using the hyperbolic model with parameteres to determine CP. CP for C (318 ± 29W) and NT (200 ± 33W) was significantly higher than MLSS in C (288 ± 35W) and NT (169 ± 34W). MLSS and PC were significantly higher in C group. In values relative to O2max, the MLSS was significantly higher in C (83 ± 7%) than NT (79 ± 6), however CP was similar between groups (91 ± 5% and 90 ± 5%, respectively). In the same way, the oxygen uptake at CP ( O2PC) was significantly higher than at MLSS ( O2MLSS) for NT (2627 + 519 e 2323 ± 460 mL.min-1, 11%) e C (3607 ± 505 e 3953 ± 466 mL.min-1, 8%). The slow component at CP in C (375 ± 164 ml.min-1) was similar to NT (412 ± 175 ml.min-1). At this condition, the O2max was not attained (C - 93 ± 5%; NT - 96 ± 7%)... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

[pt] O presente trabalho apresenta a implementação computacional pelo método dos elementos finitos de procedimentos para análise de problemas de escavação e de fluxo permanente bidimensional, não confinado, para solos saturados. Tais procedimentos, particularmente indicados para investigação do comportamento mecânico/hidráulico de barragens de terra, vem completar o trabalho iniciado por Parra (1996) para análise do comportamento de barragens sob carregamentos estático e sísmico. Foram implementadas duas técnicas para simulação de escavações, obtendo-se, em ambas, resultados numéricos praticamente idênticos. O procedimento para análise de fluxo permanente foi baseado na proposição de Bathe e Khoshgoftarr (1979), a qual considera a situação de fluxo não-confinado como problema não linear, porém conservando a configuração original da malha de elementos finitos. Os resultados numéricos obtidos neste trabalho foram detalhadamente comparados com os valores publicados na literatura, numéricos ou analíticos, como forma de assegurar a confiabilidade das implementações computacionais. A previsão do comportamento da barragem de terra Macusani, a ser construída no Peru, foi estudada neste trabalho, nos aspectos referentes às fases de escavação, construção, primeiro enchimento do reservatório e determinação da superficie de infiltração de fluxo permanente. Os resultados assim obtidos podem ser eventualmente úteis no detalhamento do projeto final da obra. / [en] This work presents a computer implementation for finite element analysis of excavation problems and unconfined steady state flow through saturated soils. These computer routines are particularly useful for the study of earth dams and they were written with the aim to pursue the development of a numerical model (Parra, 1996) devised to investigate the behavior of earth dams under static and seismic loading. Two techniques were implemented for excavation simulations, with both yielding the some numerical results. For the unconfined fluid flow problem the technique proposed by Bathe and Khoshgoftaar (1979) was adopted, which recasts the problem in a non-linear form but keeps the same basic finite element mesh. The results computed in this research were compared with other analytical and numerical values published in the literature, in order to ensure, as much as possible, the feasibility and efficiency of the computer implementations. The behavior prediction of the Macusani earth dam, to be built in Peru, was also studied in this research, focusing on several aspects related to its planned construction: the excavation, the construction itself and the first reservoir filling. This results may eventually be useful for the final engineering design of the Macusani dam. / [es] El presente trabajo presenta la implementación computacional de procedimentos para análisis de problemas de excavación y de flujo permanente bidimensional, para suelos saturados utilizando el método de elementos finitos. Tales procedimentos, particularmente indicados para la investigación del comportamiento mecánico/hidráulico de represas, completa el trabajo iniciado por Parra(1996) para análisis del comportamiento de represas bajo sobrecarga estática y sísmica. Se implementaron dos técnicas para simulación de excavaciones, obteniendo, en ambas, resultados numéricos prácticamente idénticos. El procedimento para análisis de flujo permanente tubo como base la propuesta de Bathe y Khoshgoftarr (1979), que considera la situación de flujo no confinado como problema no lineal, pero conservando la configuración original de la malla de elementos finitos. Los resultados numéricos obtenidos em este trabajo fueron detalladamente comparados con los valores publicados en la literatura, numéricos o analíticos, para asegurar la confiabilidad de las implementaciones computacionales. La previsión del comportamiento de la represa de Macusani, que será construida en Perú, fue estudiada en este trabajo, especifícamente los aspectos vinculados a las fases de excavación, construcción y determinación de la superficie de infiltración de flujo permanente. Los resultados obtenidos pueden ser eventualmente útiles en el proyecto final de la obra.

Indicadores-chave de desempenho (KPIs) exercem um papel de extrema importância na indústria de processos, auxiliando na tomada de decisão. No entanto, para serem representativos precisam ser calculados de forma confiável. O presente trabalho propôs uma metodologia para o cálculo destes KPIs com base em técnicas de detecção do estado estacionário, remoção de ruído, propagação de erros e análise de sensibilidade. Estes KPIs foram apresentados, de acordo com o que consta na literatura, em uma nova ferramenta gráfica de acompanhamento proposta pelos autores, denominada StatSSCandlePlot. O StatSSCandlePlot apresenta os KPIs no padrão candlestick, que é bastante utilizado no mercado de ações, incluindo informações adicionais. O grande diferencial do StatSSCandlePlot é que os indicadores e suas respectivas propriedades exibidas são calculadas a partir de técnicas que englobam o tratamento de dados e análises estatísticas. A metodologia proposta foi aplicada em um estudo de caso de um chuveiro contendo dois princípios de aquecimento, gás e energia elétrica. Para este estudo, foi criado o Índice de Qualidade do Banho (IQB), que é um indicador dependente da temperatura e da vazão de saída, cujos dados foram avaliados em três cenários distintos, o primeiro quando o sistema é submetido a distúrbios na vazão, no segundo ocorre uma queda na temperatura da água fria e no último, o IQB foi avaliado quando o sistema foi submetido a distúrbios na vazão sob uma nova estratégia de controle da planta. A partir do StatSSCandlePlot, foi possível identificar as tendências do indicador nos diferentes cenários, a parcela de cada janela no estado estacionário, os valores a serem considerados do indicador e, de forma complementar, identificar a variável que mais influenciou na variação do indicador, através da análise de sensibilidade. / Key performance indicators (KPIs) play an extremely important role in the process industry, aiding in decision-making. However, to be representative they need to be calculated reliably. The present work proposed a methodology for the calculation of these KPIs based on steady state detection, noise removal, error propagation and sensitivity analysis techniques. These KPIs were presented, as far as it is known, in a new graphical KPIs monitoring tool proposed by the authors, called StatSSCandlePlot. StatSSCandlePlot introduces KPIs in the candlestick standard, which is widely used in the stock market, including additional information. The major difference of StatSSCandlePlot is that the indicators and their respective displayed properties are calculated from techniques that encompass data processing and statistical analysis. The proposed methodology was applied in a case study of a shower containing two principles of heating, gas and electric energy. For this study the Bath Quality Index (BQI) was created, which is a temperature and output flow dependent indicator, whose data were evaluated in three different scenarios, the first one when the system was submitted to flow disturbances, in the second one, a decrease in the temperature of the cold water and in the last one, the IQB was evaluated when the system was submitted to disturbances in the flow under a new strategy of control of the plant. From the StatSSCandlePlot, it was possible to identify the trends of the indicator in the different scenarios, the portion of each window in the steady state, the values to be considered in the indicator and, in a complementary way, to identify the variable that most influenced the variation of the indicator, through the sensitivity analysis.

O presente trabalho discute como uma mudança de paradigma econômico pode contribuir para uma economia ecologicamente responsável. Em linha com esse propósito num primeiro momento são apresentados os sinais da necessidade dessa mudança. Nessa primeira parte são apresentadas algumas das insuficiências das ferramentas econômicas tradicionais para uma harmonização com o meio ambiente. Num segundo momento são discutidas ideias alternativas para a abordagem da relação entre crescimento econômico e meio ambiente: economia e entropia, estado estacionário e prosperidade sem crescimento. Nessas discussões foi dada ênfase aos estudos dos economistas Nicholas Georgescu-Roegen, Herman Daly e Timothy Jackson. Na parte seguinte são discutidas as implicações éticas para o desenvolvimento de um modelo econômico ecologicamente responsável. Por fim, por meio do estudo da Comissão Stiglitz-Sen-Fitoussi, do Índice de Progresso Social e de Índices de Felicidade argumenta-se como novas medidas de desenvolvimento econômico, social e ambiental podem contribuir para um paradigma econômico ecologicamente responsável. / This study discuss how a change of economic paradigm could contribute to an environmentally responsible economy. In order to do this, at first, the signs of the need for this paradigm shift are presented. On this matter the shortcomings of traditional economic tools for harmonization with the environment are analysed. Secondly, alternative ideias to address the relationship between economic growth and the environment, such as economy and entropy, steady state, and prosperity without growth are discussed. In these discussions the studies of economists like Nicholas Georgescu-Roegen, Herman Daly and Timothy Jackson, are emphasized. In the next part of this study the ethical implications for the development of an environmentally responsible economic model are approached. Finally, through the study of the Stiglitz-Sen-Fitoussi Comssion, the Social Progress Index and Happiness Index, it is shown how new measures of economic, social and environmental development could contribute to an environmentally responsible economic paradigm.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-08-07T21:04:25Z No. of bitstreams: 1 FÁBIO REIS DOS SANTOS - DISSERTAÇÃO PPGMAT 2013..pdf: 716996 bytes, checksum: 97f7fb742c257421cce66bdb68b5d76e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-07T21:04:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FÁBIO REIS DOS SANTOS - DISSERTAÇÃO PPGMAT 2013..pdf: 716996 bytes, checksum: 97f7fb742c257421cce66bdb68b5d76e (MD5) Previous issue date: 2013-03 / Capes / Neste trabalho, desenvolvemos as Fórmulas Integrais tipo-Minkowski para hipersuperfícies tipo-espaço, compactas com bordo imersas no espaço de Sitter S n+1 1 e possuindo alguma curvatura de ordem superior constante. Aplicamos estas, para estabelecer uma relação entre a curvatura média e a geometria do bordo quando se trata de uma esfera geodésica contida em um hiperplano do Steady State space Hn+1 ⊂ S n+1. / In this work we develop Minkowski-type formulae for compact spacelike immersed hypersurfaces with boundary and having some constant higher order mean curvature in de Sitter space S n+11. We apply them to establish a relation between the mean curvature and the geometry of the boundary, when it is a geodesic sphere contained into a horizontal hyperplane of the Steady State space Hn+1 ⊂ S n+1 1. .

O presente trabalho discute como uma mudança de paradigma econômico pode contribuir para uma economia ecologicamente responsável. Em linha com esse propósito num primeiro momento são apresentados os sinais da necessidade dessa mudança. Nessa primeira parte são apresentadas algumas das insuficiências das ferramentas econômicas tradicionais para uma harmonização com o meio ambiente. Num segundo momento são discutidas ideias alternativas para a abordagem da relação entre crescimento econômico e meio ambiente: economia e entropia, estado estacionário e prosperidade sem crescimento. Nessas discussões foi dada ênfase aos estudos dos economistas Nicholas Georgescu-Roegen, Herman Daly e Timothy Jackson. Na parte seguinte são discutidas as implicações éticas para o desenvolvimento de um modelo econômico ecologicamente responsável. Por fim, por meio do estudo da Comissão Stiglitz-Sen-Fitoussi, do Índice de Progresso Social e de Índices de Felicidade argumenta-se como novas medidas de desenvolvimento econômico, social e ambiental podem contribuir para um paradigma econômico ecologicamente responsável. / This study discuss how a change of economic paradigm could contribute to an environmentally responsible economy. In order to do this, at first, the signs of the need for this paradigm shift are presented. On this matter the shortcomings of traditional economic tools for harmonization with the environment are analysed. Secondly, alternative ideias to address the relationship between economic growth and the environment, such as economy and entropy, steady state, and prosperity without growth are discussed. In these discussions the studies of economists like Nicholas Georgescu-Roegen, Herman Daly and Timothy Jackson, are emphasized. In the next part of this study the ethical implications for the development of an environmentally responsible economic model are approached. Finally, through the study of the Stiglitz-Sen-Fitoussi Comssion, the Social Progress Index and Happiness Index, it is shown how new measures of economic, social and environmental development could contribute to an environmentally responsible economic paradigm.

Neste trabalho realizou-se uma analise detalhada das vantagens e desvantagens da sequencia de Precessao Livre no Estado Estacionario (Steady State Free Precession - SSFP) para aquisicao rapida de espectros de Ressonancia Magnetica Nuclear (RMN) de 13C. O regime de SSFP e obtido atraves da aplicacao de um trem de pulsos de mesma fase, duracao e intensidade, separados por um intervalo de tempo (Tp) menor que os tempos de relaxacao longitudinal (T1) e transversal (T2) da amostra. Nestas condicoes e possivel acumular dezenas de espectros por unidade de T1, proporcionando um incremento significativo na razao sinal/ruido (s/r) do espectro. Ao comparar os resultados obtidos com as sequencias de SSFP e convencional (pulsos de 90 graus e T 5T1 p >= ), verificou-se que a SSFP apresentou um ganho medio de 30 vezes no tempo de analise para uma mesma s/r. No entanto, os espectros obtidos com a SSFP apresentam anomalias de fase e amplitude do sinal, decorrente da refocalizacao da magnetizacao na forma de um eco de spin. Comparou-se tambem a SSFP com a sequencia padrao usada para obtencao de espectros de 13C, que utiliza pulsos de 30 graus e Tp = 1.38s. Neste caso os ganhos da SSFP foram menores (5,5 vezes no tempo de analise para uma mesma s/r) verificando que a sequencia padrao utiliza a vantagem da SSFP (Tp < T1, T2). A formacao do eco e, consequente das anomalias de fase nao sao observadas na sequencia padrao, pois a aquisicao do sinal e truncada em 0,9s, e a ciclagem de fase dos pulsos reduz a formacao do eco, por levar a uma perda de coerencia do sinal SSFP. Neste trabalho tambem analisou-se os metodos propostos por Rudakov, Freeman e Hill e Schwenk para supressao destas anomalias nos espectros de RMN 13C quando adquiridos no regime de SSFP. Os resultados demonstraram que a aplicacao destas metodologias proporciona uma melhora significativa na qualidade do espectro. No entanto, verificou-se que nenhum metodo foi capaz de suprimir totalmente as anomalias de fase e amplitude do sinal. / It was performed a detailed analysis of the advantages and disadvantages of Steady State Free Precession (SSFP) sequence for a rapid acquisition of 13C Nuclear Magnetic Resonance (NMR) spectra. The SSFP regime is obtained by the application of a pulse train with the same phase, duration and intensity, separated by a time interval (Tp) shorter than the transverse (T2) and longitudinal (T1) relaxation times. In these conditions it is possible to accumulate tens of spectra per units of T1, providing a significant increase in the spectrum signal-to-noise ratio (s/n). By comparing the spectra obtained by SSFP and conventional pulse sequence (90 degree pulse and T 5T1 p >= ) it was noted that SSFP shows an average gain of 30 times in analysis time for the same s/n. However, the SSFP spectra show phase and intensity anomalies due to the refocusing of the magnetization, generating a spin echo. We also compared the SSFP with the standard 13C pulse sequence, that uses a 30 degree pulses and Tp = 1.38 s. In this comparison the SSFP gain were small (5,5 times in analysis time for the same s/n), because the standard sequence also uses the advantage of SSFP (Tp < T1, T2). The echo signal and the phase anomalies are not observed in the standard sequence because the signal acquisition is truncated at 0.9s and the cycling of the pulse phase, that partially destroy the SSFP coherence. We also analyzed the methods proposed by Rudakov, Freeman and Hill and Schwenk to suppress those anomalies in the 13C NMR spectrum when acquired in SSFP regime. The results showed that the application of these methodologies provides a significant improvement in the spectrum quality. However, it was verified that none of the methods were able to completely eliminate the phase and intensity anomalies.