Estudamos nesta dissertação o tempo de recorrência em sistemas dinâmicos, concentrando-nos na estatística do tempo de retorno. Calculamos numericamente a distribuição de tempo de retorno a uma região específica do espaço de fases de sistemas caóticos e comparamos com a distribuição binomial, deduzida para um processo aleatório. Os principais resultados obtidos foram: surgimento do efeito que denominamos memória de curto alcance, típico de sistemas determinísticos e associado à distribuição das órbitas periódicas instáveis; a distribuição de tempo de retorno caracteriza as principais propriedades temporais no caso de sistemas intermitentes. As conexões do tempo de retorno com regimes de transporte anômalo foram apresentadas, ressaltando suas limitações. O tempo de retorno foi utilizado ainda para analisar séries temporais, obtidas tanto de um modelo de mistura de um contaminante escalar passivo, como experimentalmente no plasma confinado magnéticamente. No primeiro caso constatamos que os retornos da série temporal assemelham-se às recorrências no espaço de fases do sistema dinâmico responsável pela mistura do contaminante: o mapa padrão com fase aleatória. Constatamos o surgimento de caudas de lei de potência na distribuição de tempo de retorno e calculamos sua dependência com o aumento da não linearidade e da aleatoriedade do sistema. Destacamos o efeito de múltiplas caudas de lei de potência, ausente no caso das distribuições obtidas no espaço de fases. Às séries obtidas em Tokamaks aplicamos o modelo de cascata log-normal para explicar sua função densidade de probabilidade. A distribuição de tempo de retorno destas séries mostrou estar diretamente relacionada com a correlação de curto e longo alcance presente na série. / We study the recurrence time in dynamical systems. The statistics of the recurrence time to a specific region of the phase space of chaotic dynamical systems were obtained numerically and compared with the binomial-like distribution, deduced for a random process. The main results are: the presence of the so called short time memory effect, typical for deterministic systems and related to the distribution of the unstable periodic orbits; the return time distribution captures the main temporal properties of intermittent systems. The possible connections of the recurrence time statistics to the anomalous transport were presented, with special attention to their limitations. The return time statistics was applied to analyze time series obtained from an Hamiltonian model and from magnetically confined plasma. In the first case we noticed that the recurrences of the series were similar to the recurrences obtained in the phase space of the Hamiltonian dynamical system: the standard map with a random phase. We analyze the dependence of the power-law tails of the distributions with the non-linearity and with the randomness of the system. One effect that appears only in the time series case is the multiple power law tails. We apply the log-normal cascade model to explain the probability density function of the series obtained in Tokamaks. The recurrence time statistics of the series is closely related to the short and long time correlation present on the series.

Made available in DSpace on 2017-07-10T19:25:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Anderson Coldebella.pdf: 3099764 bytes, checksum: d62674c1adb9dfbfbdf63d0ce7fcd744 (MD5) Previous issue date: 2006-07-20 / The present work had as an objective to evaluate the viability of the use of biogas proceeding from the activities of bovine culture of milk and swine culture in sets motor generator and motor bomb to the irrigation in agricultural properties. The experiment was done in the city of Toledo/PR, in two different properties, one with its activities directed to the bovine culture of milk with 130 animals in a regimen of confinement and the other property with its activities directed to the swine culture, working as a pig producer unit with a breeding of 1,000 breeders. Both of the properties use biodigestors to the treatment of the generated effluents and they have as byproducts the biogas and the biofertilizer. To establish the consumption of biogas per HP/hour it was used a compressor to supply a bag named gas-tank. With the amount of biogas known inside the gas-tank, it was connected to the engines, which remained working until the consumption of all the biogas. To the biogas from the bovine culture the consumption was of 0,981 m3/HP/hour to the set of motor bomb and of 2,77 m3/HP/hour to the set of motor generator, while that for the biogas from swine culture the consumption was of 1,113 m3 /HP/hour and 0,791 m3/HP/hour to motor generator and motor bomb respectively. The efficiency to the power production was of 4.14% to the biogas from bovines and of 10,3% to the biogas from swines. Considering the time of amortization of 10 years, the cost of the biogas was of R$ 0,229 / m3 for bovines and of 0,063 / m3 for swines. The cost of the electrical power generated is related to the applying of the capacity of the plan and to the cost of biogas, to the biogas from the bovine culture the cost of the generated power was of R$ 465,07/MWh and to the biogas from swine culture the cost was of R$ 90,86/MWh, considering that both of the plans be operating fir 10 hours a day. The time of return for the investment depends on the initial investment and on the price of the electric power charged by the power company, with a tariff of R$ 300,00/MWh operating the generation system for four hours a day and considering the economy generated with the irrigation system, the time of return found was of 4.3 and 6.7 years to bovines and swines respectively. Besides that, the biofertilizer generated from bovines can fertilize 37 hectares a year and the biofertilizer generated from swines can fertilize 480 hectares a year. Despite the low levels of efficiency to power generation, the time of investment return is reasonable and it can become shorter if the economy generated by the use of the biofertilizer is considered. / O presente trabalho teve por objetivo avaliar a viabilidade do uso do biogás proveniente das atividades de bovinocultura de leite e suinocultura em conjuntos motor gerador e motor bomba para irrigação em propriedades rurais. O experimento foi realizado no município de Toledo/PR, em duas propriedades, uma com as atividades voltadas para bovinocultura de leite com 130 cabeças em regime de confinamento e outra com as atividades voltadas a suinocultura trabalhando como unidade produtora de leitões com um plantel de 1.000 matrizes. Ambas as propriedades utilizam biodigestores para tratamento dos efluentes gerados e tem como subprodutos o biogás e o biofertilizante. Para determinar o consumo de biogás por HP/hora foi utilizado um compressor para abastecer uma bolsa denominada de gasômetro. Com a quantidade de biogás conhecida dentro do gasômetro o mesmo foi conectado aos motores que permaneceram em funcionamento até consumir todo biogás. Para o biogás da bovinocultura o consumo foi de 0,981m³/HP/hora para o conjunto motor bomba e de 2,77m³/HP/hora para o conjunto motor gerador, enquanto que para o biogás de suinocultura o consumo foi de 1,113m³/HP/hora e 0,791m³/HP/hora para gerador e bomba respectivamente. A eficiência para produção de energia foi de 4,14% para o biogás de bovinos e de 10,3% para o biogás de suínos. Considerando o tempo de amortização de 10 anos o custo do biogás foi de R$ 0,229 por m³ para bovinos e de R$ 0,063 por m³ para suínos. O custo da energia elétrica gerada está em função do aproveitamento da capacidade da planta e do custo do biogás, para o biogás da bovinocultura o custo da energia gerada foi de R$ 465,07 por MWh e para o biogás de suinocultura o custo foi de R$ 90,86 por MWh considerando que ambas as plantas estejam operando durante 10 horas diárias. O tempo de retorno do investimento depende do investimento inicial e do valor da tarifa de energia elétrica cobrada pela concessionária, com uma tarifa de R$ 300,00 por MWh operando o sistema de geração por 4 horas diárias e considerando a economia gerada com o sistema de irrigação o tempo de retorno encontrado foi de 4,3 e 6,7 anos para bovinos e suínos respectivamente. Além disso, o biofertilizante gerado pelos bovinos pode fertilizar 37 ha/ano e o gerado pelos suínos 480 ha/ano. Apesar dos baixos níveis de eficiência para geração de energia o tempo de retorno do investimento é razoável e pode se tornar menor se for considerada a economia gerada pelo uso do biofertilizante.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:48:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Anderson Coldebella.pdf: 3099764 bytes, checksum: d62674c1adb9dfbfbdf63d0ce7fcd744 (MD5) Previous issue date: 2006-07-20 / The present work had as an objective to evaluate the viability of the use of biogas proceeding from the activities of bovine culture of milk and swine culture in sets motor generator and motor bomb to the irrigation in agricultural properties. The experiment was done in the city of Toledo/PR, in two different properties, one with its activities directed to the bovine culture of milk with 130 animals in a regimen of confinement and the other property with its activities directed to the swine culture, working as a pig producer unit with a breeding of 1,000 breeders. Both of the properties use biodigestors to the treatment of the generated effluents and they have as byproducts the biogas and the biofertilizer. To establish the consumption of biogas per HP/hour it was used a compressor to supply a bag named gas-tank. With the amount of biogas known inside the gas-tank, it was connected to the engines, which remained working until the consumption of all the biogas. To the biogas from the bovine culture the consumption was of 0,981 m3/HP/hour to the set of motor bomb and of 2,77 m3/HP/hour to the set of motor generator, while that for the biogas from swine culture the consumption was of 1,113 m3 /HP/hour and 0,791 m3/HP/hour to motor generator and motor bomb respectively. The efficiency to the power production was of 4.14% to the biogas from bovines and of 10,3% to the biogas from swines. Considering the time of amortization of 10 years, the cost of the biogas was of R$ 0,229 / m3 for bovines and of 0,063 / m3 for swines. The cost of the electrical power generated is related to the applying of the capacity of the plan and to the cost of biogas, to the biogas from the bovine culture the cost of the generated power was of R$ 465,07/MWh and to the biogas from swine culture the cost was of R$ 90,86/MWh, considering that both of the plans be operating fir 10 hours a day. The time of return for the investment depends on the initial investment and on the price of the electric power charged by the power company, with a tariff of R$ 300,00/MWh operating the generation system for four hours a day and considering the economy generated with the irrigation system, the time of return found was of 4.3 and 6.7 years to bovines and swines respectively. Besides that, the biofertilizer generated from bovines can fertilize 37 hectares a year and the biofertilizer generated from swines can fertilize 480 hectares a year. Despite the low levels of efficiency to power generation, the time of investment return is reasonable and it can become shorter if the economy generated by the use of the biofertilizer is considered. / O presente trabalho teve por objetivo avaliar a viabilidade do uso do biogás proveniente das atividades de bovinocultura de leite e suinocultura em conjuntos motor gerador e motor bomba para irrigação em propriedades rurais. O experimento foi realizado no município de Toledo/PR, em duas propriedades, uma com as atividades voltadas para bovinocultura de leite com 130 cabeças em regime de confinamento e outra com as atividades voltadas a suinocultura trabalhando como unidade produtora de leitões com um plantel de 1.000 matrizes. Ambas as propriedades utilizam biodigestores para tratamento dos efluentes gerados e tem como subprodutos o biogás e o biofertilizante. Para determinar o consumo de biogás por HP/hora foi utilizado um compressor para abastecer uma bolsa denominada de gasômetro. Com a quantidade de biogás conhecida dentro do gasômetro o mesmo foi conectado aos motores que permaneceram em funcionamento até consumir todo biogás. Para o biogás da bovinocultura o consumo foi de 0,981m³/HP/hora para o conjunto motor bomba e de 2,77m³/HP/hora para o conjunto motor gerador, enquanto que para o biogás de suinocultura o consumo foi de 1,113m³/HP/hora e 0,791m³/HP/hora para gerador e bomba respectivamente. A eficiência para produção de energia foi de 4,14% para o biogás de bovinos e de 10,3% para o biogás de suínos. Considerando o tempo de amortização de 10 anos o custo do biogás foi de R$ 0,229 por m³ para bovinos e de R$ 0,063 por m³ para suínos. O custo da energia elétrica gerada está em função do aproveitamento da capacidade da planta e do custo do biogás, para o biogás da bovinocultura o custo da energia gerada foi de R$ 465,07 por MWh e para o biogás de suinocultura o custo foi de R$ 90,86 por MWh considerando que ambas as plantas estejam operando durante 10 horas diárias. O tempo de retorno do investimento depende do investimento inicial e do valor da tarifa de energia elétrica cobrada pela concessionária, com uma tarifa de R$ 300,00 por MWh operando o sistema de geração por 4 horas diárias e considerando a economia gerada com o sistema de irrigação o tempo de retorno encontrado foi de 4,3 e 6,7 anos para bovinos e suínos respectivamente. Além disso, o biofertilizante gerado pelos bovinos pode fertilizar 37 ha/ano e o gerado pelos suínos 480 ha/ano. Apesar dos baixos níveis de eficiência para geração de energia o tempo de retorno do investimento é razoável e pode se tornar menor se for considerada a economia gerada pelo uso do biofertilizante.

Estudamos nesta dissertação o tempo de recorrência em sistemas dinâmicos, concentrando-nos na estatística do tempo de retorno. Calculamos numericamente a distribuição de tempo de retorno a uma região específica do espaço de fases de sistemas caóticos e comparamos com a distribuição binomial, deduzida para um processo aleatório. Os principais resultados obtidos foram: surgimento do efeito que denominamos memória de curto alcance, típico de sistemas determinísticos e associado à distribuição das órbitas periódicas instáveis; a distribuição de tempo de retorno caracteriza as principais propriedades temporais no caso de sistemas intermitentes. As conexões do tempo de retorno com regimes de transporte anômalo foram apresentadas, ressaltando suas limitações. O tempo de retorno foi utilizado ainda para analisar séries temporais, obtidas tanto de um modelo de mistura de um contaminante escalar passivo, como experimentalmente no plasma confinado magnéticamente. No primeiro caso constatamos que os retornos da série temporal assemelham-se às recorrências no espaço de fases do sistema dinâmico responsável pela mistura do contaminante: o mapa padrão com fase aleatória. Constatamos o surgimento de caudas de lei de potência na distribuição de tempo de retorno e calculamos sua dependência com o aumento da não linearidade e da aleatoriedade do sistema. Destacamos o efeito de múltiplas caudas de lei de potência, ausente no caso das distribuições obtidas no espaço de fases. Às séries obtidas em Tokamaks aplicamos o modelo de cascata log-normal para explicar sua função densidade de probabilidade. A distribuição de tempo de retorno destas séries mostrou estar diretamente relacionada com a correlação de curto e longo alcance presente na série. / We study the recurrence time in dynamical systems. The statistics of the recurrence time to a specific region of the phase space of chaotic dynamical systems were obtained numerically and compared with the binomial-like distribution, deduced for a random process. The main results are: the presence of the so called short time memory effect, typical for deterministic systems and related to the distribution of the unstable periodic orbits; the return time distribution captures the main temporal properties of intermittent systems. The possible connections of the recurrence time statistics to the anomalous transport were presented, with special attention to their limitations. The return time statistics was applied to analyze time series obtained from an Hamiltonian model and from magnetically confined plasma. In the first case we noticed that the recurrences of the series were similar to the recurrences obtained in the phase space of the Hamiltonian dynamical system: the standard map with a random phase. We analyze the dependence of the power-law tails of the distributions with the non-linearity and with the randomness of the system. One effect that appears only in the time series case is the multiple power law tails. We apply the log-normal cascade model to explain the probability density function of the series obtained in Tokamaks. The recurrence time statistics of the series is closely related to the short and long time correlation present on the series.