Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2017-09-05T19:25:25Z No. of bitstreams: 1 AlvaroGustavoPauloGalvao_DISSERT.pdf: 2667387 bytes, checksum: 5bf60c0285a5be566d4b19dddc68fd68 (MD5) / Approved for entry into archive by Arlan Eloi Leite Silva (eloihistoriador@yahoo.com.br) on 2017-09-13T21:41:06Z (GMT) No. of bitstreams: 1 AlvaroGustavoPauloGalvao_DISSERT.pdf: 2667387 bytes, checksum: 5bf60c0285a5be566d4b19dddc68fd68 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-13T21:41:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 AlvaroGustavoPauloGalvao_DISSERT.pdf: 2667387 bytes, checksum: 5bf60c0285a5be566d4b19dddc68fd68 (MD5) Previous issue date: 2017-06-30 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior (CAPES) / Enxofre ? o terceiro elemento mais abundante no petr?leo e ? considerado um dos principais contaminantes presentes nessa matriz, podendo ocorrer nas formas de sulfetos, tiofenos, mol?culas polic?clicas contendo oxig?nio e nitrog?nio etc. Podem provocar corros?o, envenenamento de catalisadores automotivos e de processos do refino. Na queima dos combust?veis, quando presentes, d?o origem aos ?xidos SOX, que contribuem com a forma??o da chuva ?cida, acidez do solo e problemas respirat?rios na popula??o. Logo, a determina??o de enxofre ? de primordial interesse tanto para a ind?stria petroqu?mica quanto na ?rea da qu?mica anal?tica. Diante dessa conjuntura, ? proposto neste trabalho o desenvolvimento de um procedimento de preparo de amostras de petr?leo para determina??o por Cromatografia de ?ons (IC) do teor de enxofre como sulfato (SO4 2-). Para tal, a decomposi??o por via ?mida em sistema fechado assistida por radia??o micro-ondas, auxiliada pela a??o oxidativa de H2O2, foi o procedimento adotado, onde a temperatura e pot?ncia m?xima de 230 ?C e 1000 W, respectivamente, foram utilizadas no programa de aquecimento. Seis amostras de petr?leo (?API entre 18,75-25,17) foram analisadas, sendo as concentra??es m?dias de enxofre obtidas entre 377,50 e 3321,74 mg Kg-1, com DP entre ? 1,02 e ? 9,56. Para efeitos da avalia??o dos resultados obtidos, realizou-se a determina??o do teor de enxofre nas amostras em estudo utilizando a t?cnica UVF, fundamentada na norma oficial ASTM D5453-12, onde correla??es entre 85,43 e 106,43% foram alcan?adas, evidenciando a efici?ncia do m?todo proposto na convers?o das esp?cies de enxofre contidas nas amostras a sulfato e sua determina??o por IC. A efici?ncia do procedimento de decomposi??o adotado foi testada atrav?s do RCC% e do EOMD%, sendo alcan?ados teores entre 6,72 e 15,73% e 85,85 e 94,14%, respectivamente, demonstrando a efici?ncia do procedimento de decomposi??o utilizado. / Sulfur is the third most abundant element in petroleum and is considered one of the main contaminants present in this matrix, and may occur in the forms of sulfides, thiophenes, polycyclic molecules containing oxygen and nitrogen etc. They can cause corrosion, poisoning of catalysts used in refining and in automobiles. In fuel combustion, when present, they give rise to SOX oxides, which contribute to the formation of acid rain, soil acidity and respiratory problems in the population. Therefore, the determination of sulfur is of primary interest for the petrochemical industry as well as for analytical chemistry. Considering this situation, it is proposed the development of a procedure for the preparation of petroleum samples for the determination of the sulfur content of sulfur (SO4 2-) by Ion Chromatography (IC). For this, the wet decomposition assisted by microwave radiation, assisted by the oxidative action of H2O2, was the adopted procedure, where the maximum temperature and power of 230 ?C and 1000 W, respectively, were used in the program of heating. Six petroleum samples (?API between 18.75-5.17) were analyzed, with the mean concentrations of sulfur being between 377.50 and 3321.74 mg Kg-1, with a standard deviation between ? 1.02 and ? 9.56. For the purposes of the evaluation of the obtained results, the sulfur content in the samples under study was evaluated using the UVF technique, based on the official standard ASTM D 5453-12, where correlations between 85.43 and 106.43% were reached, evidencing the efficiency of the method proposed in the conversion of the sulfur species contained in the samples to sulfate and its determination by IC. The efficiency of the adopted decomposition procedure was tested using RCC% and EDMO%, with levels between 6.72 and 15.73% and 85.85 and 94.14% being respectively achieved, demonstrating the efficiency of the decomposition procedure used.

O objetivo deste trabalho é de avaliar o desempenho do concentrador Falcon® no beneficiamento de finos de carvão. Para tal foi usada uma amostra de carvão ROM da mina LEÃO II. Nos ensaios foi usado o concentrador Falcon® modelo L40. As variáveis operacionais estudadas foram: a aceleração da centrífuga, a granulometria da alimentação e a pressão da água de fluidização. Para todos os ensaios realizados na faixa granulométrica -0,25mm as taxas de rejeição de enxofre variaram entre 42,55% e 69,51%, e a recuperação da matéria orgânica variou entre 65,79% e 95,85%. Na faixa granulométrica de -0,5+0,25mm o valor mínimo da rejeição de enxofre total foi de 53,63% e o máximo de 75,22%. A recuperação de matéria orgânica variou entre 57,77% e 90,86%. Já a rejeição de cinzas mostra as taxas mais baixas para a faixa granulométrica-0,25mm, que varia entre 11,78% a 46,87%, comparada à faixa granulométrica de -0,5+0,25mm que apresenta valores entre 29,98% e 60,42%. Em geral o processo mostrou-se mais eficiente quando operado com valores baixos de aceleração (78G), e pressão de água relativamente baixa (entre 4 e 8Psi). / This study aims to evaluate the performance of the Falcon® concentrator in beneficiation of fine coal. A sample from LEAO II ROM and a L40 Falcon® concentrator was used for all tests. Operating variables studied were: G forces, the feed particle size and the water backpressure. For the tests performed with samples of -0.25mm particle size, sulfur rejection rates ranged from 42.55% to 69.51%, and the coal recovery ranged from 65.79% to 95.85%. In the -0.5+0.25mm size fraction the minimum value of total sulfur rejection was 53.63% and a maximum of 75.22%. The recovery of organic matter ranged from 57.77% to 90.86%. The ash rejection shows the lowest rates for the -0.25mm particle size, ranging from 11.78% to 46.87%, compared to -0.5+0.25mm size fraction which has values between 29.98 % and 60.42%. In general the process was more efficient when operated at low values of G-Force (78G), and low water pressure (4 and 8Psi).

O objetivo deste trabalho foi o analisar o impacto da resolução dos conjuntos de dados topográficos nas simulações das concentrações de dióxido de enxofre (SO2) emitido por uma fonte localizada no Sul do Brasil. Para isso foram realizadas duas simulações aplicando o modelo regional Weather Research and Forecasting acoplado com a química (WRF/Chem), configurado com duas representações do terreno de diferentes resoluções espaciais. Foram utilizados os dados padrão do modelo com melhor resolução, Global 30 Arc-Second Elevation (GTOPO), com aproximadamente 1 km, e inserido no bancos de dados do modelo as informações de terreno em alta-resolução do Radar Shuttle Topography Mission (SRTM) (30 metros). Para as emissões antrópicas do modelo foi elaborado um programa capaz inserir os volumes do poluente SO2 de forma horária expelidos pela chaminé, de acordo com as taxas de emissão medidos diretamente na fonte. O programa representou a emissão do poluente no ponto de grade correspondente a localização e a altura acima da superfície da chaminé da fonte. As simulações foram configuradas com os seguintes esquemas de parametrização: para microfísica de nuvens foi utilizado o Goddard Cumulus Ensemble; os esquemas de radiação de onda longa e curta foram o Goddard e o Rapid Radiative Transfer Model para modelos de circulação geral da atmosfera (MCGA); para a parametrização de cumulus o esquema utilizado foi o Grell 3D Ensemble Scheme; e para os esquemas de camada superficial e camada limite planetária foram utilizados os da teoria da similaridade do Fifth-Generation National Center for Atmospheric Research/Penn State Mesoscale Model (MM5) e o Yonsey University, respectivamente. A escolha desta combinação de esquemas foi definida a partir de um estudo inicial da sensibilidade do modelo à mudança das parametrizações. Os resultados dos experimentos numéricos alterando a topografia foram validados a partir dos dados de monitoramento das estações meteorológica e da qualidade do ar pertencentes à empresa responsável pelo empreendimento associado à fonte. Foi observado que as simulações com os dados SRTM expressaram o terreno da região de estudo mais próximo à realidade, representando o aspecto heterogêneo do relevo, ressaltando os picos e os vales. Os resultados das validações meteorológicas utilizando os dados topográficos indicaram melhoras nas simulações das variáveis meteorológicas: temperatura, umidade relativa, velocidade do vento e precipitação. Os experimentos com os dados topográficos GTOPO e SRTM no modelo WRF/Chem, configurado com as emissões horárias da fonte de Candiota, reproduziram o comportamento dos ventos para transporte de SO2 até as estações de monitoramento conforme os dados observados. Porém foram identificados padrões diferentes na representação das concentrações do poluente entre as duas simulações do modelo, associados aos escoamentos dos ventos representados pelos experimentos. A resolução da topografia afetou na simulação de SO2 devido ao aumento da forçante superficial induzida pelo terreno. Este aumento na forçante, influenciou a advecção da pluma de SO2, resultando em diferentes padrões das concentrações de SO2 no ponto de grade correspondente às estações de monitoramento. Contudo, os resultados das simulações das concentrações de SO2, tanto de forma horária quanto na abordagem das médias diárias, não indicaram uma relação linear entre a utilização de dados em alta resolução e a melhora na representação do SO2 pelo modelo WRF/Chem. / The objective of this work was to analyze the impact of the higher resolution topographic data sets in the simulations of the Sulfur dioxide (SO2) concentrations emitted by a source located Southern Brazil. Two simulations were performed applying the Weather Research and Forecasting model coupled with Chemistry – WRF/Chem, configured with two representations of the terrain with different spatial resolutions. The standard data of the model with the best resolution (approximately 1 km), Global 30 Arc-Second Elevation (GTOPO), and was inserted in the model databases the high-resolution (30 meters) terrain information of the Radar Shuttle Topography Mission (SRTM). For the anthropic emissions of the model, a program was developed capable of inserting the hourly SO2 pollutant volumes expelled by the chimney, according to the emission rates measured directly at the source. The program inserted these emissions into the grid point corresponding to the location and height above the surface of the emission source. The simulations were configured with the following parameterization schemes: for cloud microphysics Goddard Cumulus Ensemble; for the long and short wave radiation treatment it was used the Goddard and the Rapid Radiative Transfer Model for general circulation models; for the cumulus parameterization the scheme it was used the Grell 3D Ensemble Scheme; and for the surface layer and planetary boundary layer schemes, the similarity theory of the Fifth-Generation National Center for Atmospheric Research/Penn State Mesoscale Model (MM5) and the Yonsey University, respectively. The choice of this combination of schemes was defined from an initial study of the sensitivity of the model to the change of parametrizations. The results of the numerical experiments altering the topography were validated from the monitoring data of the meteorological stations and the air quality belonging to the company responsible for the enterprise associated to the source. It was observed that the simulations with the SRTM data expressed the terrain of the region of study closest to reality, representing the heterogeneous aspect of the terrain, highlighting the peaks and valleys. The results of the meteorological validations using the new topographic data indicated an improvement in the simulations of the meteorological variables: temperature, relative humidity, wind speed and precipitation. The experiments with the GTOPO and SRTM topographic data in WRF/Chem model, configured with the hourly emissions of the Candiota source, reproduced the winds behavior that transported the SO2 to the monitoring stations according to the observed data. However, different patterns were identified in the pollutant concentrations between the two simulations of the model, associated to the wind flows represented by the experiments. The topography resolution affected in the simulation of SO2 due to the increase of the surface forcing induced by the terrain. This increase in the forcing influenced the advection of the SO2 plume, resulting in different patterns of SO2 concentrations at the grid point corresponding to the monitoring stations. However, the results of simulations of SO2 concentrations, both hourly and in the approach of daily averages, did not indicate a linear relationship between the use of high resolution data and the improvement in the representation of SO2 by WRF/Chem model.

A dispersão de óxidos sulfurados no meio ambiente, proveniente da queima de combustíveis fosseis, contribui significativamente para a poluição atmosférica. A presença de compostos sulfurados em combustíveis também apresenta desvantagens práticas na operação das unidades, corroendo tubulações e unidades de armazenamento, além de causar danos aos motores. De acordo com a Resolução nº 50, de 23 de dezembro de 2013 da ANP, todo o diesel metropolitano vendido no Brasil deve conter no máximo 10 ppm de enxofre, forçando uma adaptação dos processos produtivos, que, por sua vez, forçam as industrias a investirem em sistemas de controle e consequentemente metodologias de análise on-line de correntes de processo. As análises atuais certificadoras de enxofre em diesel requerem preparação amostral, equipamentos de alto custo e possuem alto tempo morto associado. Surge a necessidade de estudo de uma metodologia capaz de ser aplicada em analisadores de linha para predição de enxofre em tempo real. Com este intuito, este trabalho visa estudar a viabilidade do uso de espectroscopia por fluorescência 2D para predição de enxofre em óleo diesel. A espectroscopia por fluorescência é uma técnica rápida, que dispensa preparação de amostra e possui alta sensibilidade para compostos naturalmente fluorescentes. Um estudo envolvendo quatro componentes sulfurados presentes em diesel foi realizado por meio de metodologias não supervisionadas - PCA, e supervisionadas - PSCM. Não foi possível segmentar as quatro soluções-padrão por meio de gráfico de escores da PCA, mas com PSCM foi factível o ajuste de modelos multilineares para predição de enxofre nas soluções-padrão, com coeficientes de determinação superiores a 0,97. Ainda, é possível definir a região de fluorescência mais significativa para cada um dos padrões, constatando que todos possuem regiões de emissão de fluorescência similares. Com relação à amostras de diesel, foram analisados dois grupos distintos de óleo diesel, (i) diesel HDT com média de 100 ppm de enxofre, e (ii) diesel S10 com média de 6,5 ppm de enxofre. Avaliando os resultados da PCA, foi possível segmentar os dois conjuntos de diesel utilizando os dados de escores. Por PSCM, foi possível ajustar modelos baseados em pares de fluorescência capazes de predizer satisfatoriamente concentrações de enxofre em amostras de diesel S10. Os modelos ajustados para diesel HDT apresentaram resultados menos significativos. Assim, a viabilidade do uso de espectroscopia por fluorescência 2D para a caracterização de enxofre em correntes de diesel foi confirmada, viabilizando a construção de sensores de processos baseados nesta técnica analítica. / The dispersion of sulfur oxides in the environment from the burning of fossil fuels contributes significantly to air pollution. The presence of sulfur compounds in fuel also presents disadvantages in operation units, corroding pipes and storage units and may even damage the engine. According to ANP Resolution No. 50, dated December 23, 2013 the entire metropolitan diesel sold in Brazil must contain no more than 10 ppm sulfur, forcing an adaptation of production processes. The current analysis to certify sulfur content in diesel requires sample preparation, expensive equipment and have high dead time associated. Therefore, it is important the study of a method capable of being applied to online analyzers for predicting sulfur in real time. This work aims to study the feasibility of using 2D fluorescence spectroscopy for prediction of sulfur in diesel fuel. Fluorescence spectroscopy is a rapid technique that, usually, does not require sample preparation and has high sensitivity to naturally fluorescent compounds. Initially, a study involving four sulfur containing compounds present in diesel was carried out by means of unsupervised methods - PCA and supervised - PSCM. It was not possible to segregate the four standard solutions by score plot from the PCA, but PSCM was able to fit general multilinear models for the prediction of sulfur in standard solutions with coefficients of determination greater than 0.97. It was possible to define the region of most significant fluorescence for each standard, noting that all standards present similar fluorescence emission regions. After, two groups of different diesel, diesel HDT averaging 100 ppm sulfur and diesel S10 averaged 6.5 ppm sulfur were analyzed. Evaluating the results of PCA was possible to segregate both sets of diesel data using score plot. With PSCM was possible to find models based on fluorescence able to satisfactorily predict concentrations of sulfur in diesel samples S10. The models adjusted for diesel HDT showed less significant results. Thus, the feasibility of prediction of sulfur in diesel using 2D fluorescence spectroscopy was confirmed.

A ação de compostos sulfúricos presentes no óleo isolante de transformadores e reatores de potência ajuda na sua estabilidade à oxidação, porém, com o passar do tempo, provoca a corrosão do cobre, o que leva o equipamento à falha. O teor de enxofre, presente no óleo bruto, foi então reduzido, porém aditivos colocados no óleo isolante para combater a oxidação, particularmente o dibenzil dissulfeto (DBDS), ocasionou falhas prematuras em vários transformadores e reatores no mundo todo. A reação do DBDS com o cobre do condutor forma o composto sulfeto de cobre I (Cu2S), o que ocasiona a redução da rigidez dielétrica da isolação sólida, composta basicamente por papel Kraft. Nesse sentido, este trabalho visa avaliar a degradação prematura da isolação papel-óleo em transformadores e reatores de potência devido a ação de enxofre corrosivo gerado pelo DBDS (dibenzil dissulfeto). Amostras de papel, óleo e cobre antes e após envelhecimento foram caracterizadas por ensaios físicos, químicos e térmicos. A cromatografia gasosa do óleo após teste de aumento de temperatura mostrou evolução de CO, CO2, CH4, C2H4 e C2H6 na amostra com DBDS, ao passo que na amostra do óleo normal não houve geração de gases, e na amostra passivada, retornou a valores ainda inferiores àqueles obtidos para o óleo normal. O papel Kraft envelhecido apresentou um decréscimo na sua estabilidade térmica (80ºC) quando comparado com o papel novo, indicando início da degradação deste material em temperatura inferior ao papel novo, sendo que no FTIR uma banda de grupos funcionais aminas e amidas e as bandas dos grupos nitrila, que aparecem no papel novo, não se verificaram na amostra envelhecida. O cobre nu, imerso no óleo mineral isolante (OMI) com DBDS, apresentou contaminação por Cu2S, o que mostrou ser o OMI corrosivo, e a amostra de cobre imersa em OMI com DBDS e passivado, resultou não corrosivo, o que mostra o efeito protetor do passivador. / Power transformers and reactors are equipments of vital importance for any electrical power grid, which intends to provide electrical energy efficiently and reliably in order to face the needful demands for economic development and life quality improvement. Sulfur compounds present in the oils, improves its oxidation stability, however, its reaction with copper, over the time, provoking corrosion, has proved to be harmful to the equipments. A few years ago, sudden failures, especially involving step up transformers and reactors, have been concerning people responsible for the electrical power grids worldwide. Researches pointed out to the inhibitor of oxidation dibenzyldisulfide (DBDS) as the root of the problem. The DBDS reacts with the copper forming copper sulfide, Cu2S, reducing considerably the dielectric strength of the Kraft paper, leading the insulation to fail prematurely. As a result, there are high economic losses and equipments unavailability as well. Regarding the scenario presented, this work intends to assess the power transformers and reactors paper-oil insulation premature degradation due to copper sulfide jeopardy, arose by DBDS. Kraft paper, oil and copper new samples and after being aged, were characterized by physical - humidity, grammage and density (paper and oil), MEV (paper and copper) - chemical – corrosivity and DGA (oil), FTIR (paper) – and thermal tests – TGA (paper). The test of oil corrosivity showed to be neutral for the normal oil sample, and harmful to copper for the oil sample inhibited with DBDS, as well as the protection exerted by the passivated oil sample. The results of DGA after the test with high temperature, showed an evolution of CO, CO2, CH4, C2H4 and C2H6 in the sample inhibited with DBDS, whilst in the normal oil sample there was no gas generation, and in the oil sample passivated the gas concentrations resulted even lower than in the normal oil sample. The aged Kraft paper presented a decrease in its termic stability (80ºC) in comparison with the new Kraft paper, what indicates the degradation beginning of this material occurs at a lower temperature in relation of the new paper. Regarding the Fourier Infrared test (FTIR), one band of amines and amides functional groups, and the nitrile groups, which were shown in the new paper sample, could not be figured out in the aged paper. The copper immersed in oil with DBDS, showed Cu2S contamination, what asserts the oil as corrosive, on the other hand, the copper sample immersed in passivated oil was clean, what has proved the passivator protection.

O desenvolvimento e aperfeiçoamento de métodos de otimização são pontos de profundo interesse em todas as áreas de pesquisa. Tais técnicas muitas vezes envolvem a aquisição de métodos de controle novos ou melhores, o que está diretamente ligado a duas tarefas importantes: a escolha de formas eficientes de monitoramento do processo e a obtenção de modelos confiáveis para a variável de interesse a partir de dados experimentais. Graças às suas diversas vantagens, os sensores óticos vêm sendo amplamente aplicados na primeira tarefa. Uma vez que é possível a utilização de vários tipos de espectroscopia através deste tipo de sensor, modelos capazes de lidar com dados espectrais estão se tornando cada vez mais atraentes. A segunda tarefa, por sua vez, depende não só de quais preditores são utilizados na construção do modelo, mas também de quantos. Como a qualidade do modelo depende também do número de variáveis selecionadas, é importante desenvolver métodos que identifiquem aqueles que explicam o máximo possível da variabilidade dos dados. O método de otimização Colônia de Formigas (ACO) aparece como uma ferramenta bastante útil na seleção de variáveis, podendo-se encontrar muitas variações desse algoritmo na literatura. O propósito deste trabalho é desenvolver métodos de seleção de variáveis com base no algoritmo ACO, conceitos estatísticos e testes de hipóteses. Para isso, diversos critérios de decisão foram implementados nas etapas do algoritmo referentes à atualização de trilha de feromônios (C1) e à seleção de modelos (C2). A fim de estudar estas modificações, foram realizados dois estudos de caso: o primeiro na área de bioprocessos e o segundo na área de caracterização de alimentos. Ambos os estudos mostraram que, em geral, os modelos com menores erros são obtidos utilizando-se métricas dos componentes do modelo, tal como o tamanho do intervalo de confiança de cada parâmetro e o teste-t de hipóteses. Além disso, a modificação do critério de seleção de modelos parece não interferir significativamente no resultado final do algoritmo. Por último, foi feito um estudo da aplicação dessas versões do ACO no campo de caracterização de combustíveis, mais especificamente diesel, associando-se duas análises espectroscópicas para predição do conteúdo de enxofre. Algumas das versões desenvolvidas mostraram-se superior ao algoritmo ACO utilizado como base para este trabalho, proposto por Ranzan (2014), e todas os versões forneceram melhores resultados na quantificação de enxofre que aqueles obtidos por PCR. Dessa forma, comprova-se a potencialidade de métricas implementadas no algoritmo ACO, associadas à espectroscopia, na seleção de preditores significativos. / The development and improvement of optimization methods are points of deep interest in all areas of research. These techniques are often related to the acquisition of new or better control methods, which are directly attached to two importante tasks: choosing efficient forms of process monitoring and obtaining reliable models for the monitored variable from experimental data. Due to their several advantagens, optical sensors are being widely applied in the first task. Since several types of spectroscopy are possible through this type of sensor, models capable of dealing with spectral data are becoming increasingly attractive. The second task depends not only on which predictors are used in the model, but also on how many. Since the quality of the model depends on the number of selected variables, it is important to develop methods that identify those that explain the greater amount of data variability as possible, without compromising the reliability of the model. The Ant Colony Optimization is an important tool for variable selection, being possible to find a lot of variations of this method in literature. The purpose of this work is to develop a method of variable selection based on the Ant Colony Optimization (ACO) algorithm, statistical concepts and hypothesis testing. For this purpose, several decision criteria for trail update (C1) and model selection (C2) were implemented within the routine. In order to study these modifications, two case study was conducted: one related to bioprocess monitoring and another one envolving the characterization of food products. Both studies showed that, in general, the models with the lowest errors were obtained through the use of model component metrics, such as the length of the confidence interval associated with each parameter and the t hypothesis test. Besides, the modification of the model selection criterion doesn’t seem to affect the algorithm final result. Finally, the aplicattion of these methods in the field of fuels characterization, specifically diesel fuel, was studied, associating two spectroscopical analyses in order to predict the sulfur content. Some of the new developed methods appeared to be better than the ACO algorithm used as basis in this work, proposed by Ranzan (2014), and all methods showed better results than those from the models constructed by PCR. Thus, it is proved the high potencial of using different metrics within ACO algorithm, associated with spectroscopy, in order to select significative predictors.

Cofatores ferro-enxofre são grupos prostéticos inorgânicos ubíquos e evolutivamente ancestrais, cuja formação é dependente de complexas maquinarias protéicas. Três sistemas de formação distintos já foram determinados, denominados sistemas NIF, ISC e SUF. Apesar de bem descritos em diversos organismos, estas maquinarias são pouco caracterizadas no filo Firmicutes, o qual agrupa diversas bactérias patogênicas, e onde Enterococcus faecalis aparece como um representante clinicamente relevante. O objetivo deste estudo foi identificar a maquinaria biossintética de formação dos cofatores [Fe-S] de E. faecalis mediante análises de bioinformática, determinação das regiões promotoras do operon e de elementos cis-atuantes, padrão de expressão gênica, caracterização bioquímica dos elementos encontrados e comparação entre as maquinarias de associação do cofator [Fe-S] presente em Proteobacteria e Firmicutes através da capacidade de complementação deste sistema nos sistemas ISC e SUF de Azotobacter vinelandii e Escherichia coli, respectivamente. Metodologias de bioinformática permitiram identificar representantes da maquinaria SUF de formação dos cofatores [Fe-S], previamente identificado em Proteobacteria, apresentando os genes sufB, sufC, sufD e sufS e a presença de sufU, o único representante homólogo do sistema ISC, codificando possível proteína arcabouço, no lugar de sufA; da mesma forma, sufE e sufR não foram identificadas. A alta conservação deste sistema foi verificada em Firmicutes através de análises filogenéticas. Análise de sequências primária e estrutural de SufU verificaram um padrão estrutural similar à IscU. Modelagem molecular de SufU de E. faecalis apresentou dados de alta flexibilidade na região do sítio ativo, bem como a presença de região específica em Firmicutes, denominada região Gram-positiva (GPR), possivelmente envolvida em interações com outros fatores e/ou reguladores. SufU e o complexo SufSU são capazes de reconstituir cofactor [4Fe-4S], apresentando-se portanto como a proteína arcabouço do sistema. A enzima SufS purificada apresenta PLP ligado como cofator e atividade de cisteína desulfurase. Esta enzima apresenta um residuo catalítico essencial de cisteína na posição 365 , e necessita SufU como ativador, onde outro residuo de cisteína (128) atua como aceptor do enxofre durante a reação de transpersulfuração. SufC apresenta atividade ATPase, porém em nível reduzido em comparação ao homólogo de E. coli; SufD apresenta alta similaridade com homólogo de proteobactérias. Por outro lado, SufB não apresenta os resíduos de cisteína previamente descritos como importantes na formação dos cofatores [Fe-S] em outros organismos, assim sua função no sistema ainda deve ser determinada. Experimentos in vivo demonstraram a conservação específica de sistemas biossintéticos dos cofatores [Fe-S], onde o operon SUF de E. faecalis não foi capaz de complementar os sistemas ISC de Proteobacteria, porém complementou sistema SUF de E. coli, tornando viáveis mutantes de ambos os operons sufABCDSE e iscRSU-hscBA-fdx. / Iron-sulfur clusters are ubiquitous and evolutionary ancient inorganic prosthetic groups, which biosynthesis depends on complex protein machineries. Three distinct assembly systems involved in the maturation of cellular Fe-S proteins have been determined, designated the NIF, ISC and SUF systems. Although well described in several organisms, these machineries are poorly understood in the Firmicutes phylum, which groups several pathological bacteria, where Enterococcus faecalis rises as a clinical relevant representative. The aim of this study was to identify the E. faecalis [Fe-S] cluster biosynthetic machinery through bioinformatics analysis, determination of operon promoter regions and cis-acting elements, relative genetic expression pattern, biochemical characterization of putative elements, and comparison of Proteobacteria and Firmicutes machineries through the ability of complementing Azotobacter vinelandii and Escherichia coli ISC and SUF systems, respectively. Bioinformatics methods enabled us to identify representatives of the SUF machinery for [Fe-S] cluster biosynthesis, previously verified in Proteobacteria showing conserved sufB, sufC, sufD and sufS genes and the presence of sufU, the only ISC homolog representative, coding for putative scaffold protein, instead of sufA; neither sufE nor sufR are present. High conservancy of this system for Firmicutes bacteria was verified through phylogenetic analysis. Primary sequences and structural analysis of the SufU protein demonstrated its structural-like pattern to the scaffold protein IscU. E. faecalis SufU molecular modeling showed high flexibility over the active site regions, and demonstrated the existence of a specific region in Firmicutes, the Gram positive region (GPR), a possible candidate for interaction with other factors and/or regulators. SufU is able to reconstitute a [4Fe-4S] cluster, such as the complex SufSU, arising as the scaffold protein in the system. Purified SufS corresponds to a PLP containing enzyme with cysteine desulfurase activity. It encloses a catalytically essential cysteine residue at position 365, and requires SufU as activator, where another cysteine residue (128) works as a proximal sulfur acceptor site for transpersulfurization reaction. SufC presents ATPase activity, though in a reduced level, when compared to the Escherichia coli homolog; SufD also shares high similarity with proteobacterial SufD. On the other hand, SufB does not present cysteine residues previously described as important involved in the [Fe-S] cluster formation process of other organisms, therefor its function in the system still have to be determined. In vivo experiments enabled us to dfemonstrate the conservancy of specific [Fe-S] cluster biosynthetic systems, where E. faecalis SUF operon was not able to complement Proteobacteria ISC systems, but complemented E. coli SUF system, turning viable mutants of both sufABCDSE and iscRSU-hscBA-fdx operons.

A ação de compostos sulfúricos presentes no óleo isolante de transformadores e reatores de potência ajuda na sua estabilidade à oxidação, porém, com o passar do tempo, provoca a corrosão do cobre, o que leva o equipamento à falha. O teor de enxofre, presente no óleo bruto, foi então reduzido, porém aditivos colocados no óleo isolante para combater a oxidação, particularmente o dibenzil dissulfeto (DBDS), ocasionou falhas prematuras em vários transformadores e reatores no mundo todo. A reação do DBDS com o cobre do condutor forma o composto sulfeto de cobre I (Cu2S), o que ocasiona a redução da rigidez dielétrica da isolação sólida, composta basicamente por papel Kraft. Nesse sentido, este trabalho visa avaliar a degradação prematura da isolação papel-óleo em transformadores e reatores de potência devido a ação de enxofre corrosivo gerado pelo DBDS (dibenzil dissulfeto). Amostras de papel, óleo e cobre antes e após envelhecimento foram caracterizadas por ensaios físicos, químicos e térmicos. A cromatografia gasosa do óleo após teste de aumento de temperatura mostrou evolução de CO, CO2, CH4, C2H4 e C2H6 na amostra com DBDS, ao passo que na amostra do óleo normal não houve geração de gases, e na amostra passivada, retornou a valores ainda inferiores àqueles obtidos para o óleo normal. O papel Kraft envelhecido apresentou um decréscimo na sua estabilidade térmica (80ºC) quando comparado com o papel novo, indicando início da degradação deste material em temperatura inferior ao papel novo, sendo que no FTIR uma banda de grupos funcionais aminas e amidas e as bandas dos grupos nitrila, que aparecem no papel novo, não se verificaram na amostra envelhecida. O cobre nu, imerso no óleo mineral isolante (OMI) com DBDS, apresentou contaminação por Cu2S, o que mostrou ser o OMI corrosivo, e a amostra de cobre imersa em OMI com DBDS e passivado, resultou não corrosivo, o que mostra o efeito protetor do passivador. / Power transformers and reactors are equipments of vital importance for any electrical power grid, which intends to provide electrical energy efficiently and reliably in order to face the needful demands for economic development and life quality improvement. Sulfur compounds present in the oils, improves its oxidation stability, however, its reaction with copper, over the time, provoking corrosion, has proved to be harmful to the equipments. A few years ago, sudden failures, especially involving step up transformers and reactors, have been concerning people responsible for the electrical power grids worldwide. Researches pointed out to the inhibitor of oxidation dibenzyldisulfide (DBDS) as the root of the problem. The DBDS reacts with the copper forming copper sulfide, Cu2S, reducing considerably the dielectric strength of the Kraft paper, leading the insulation to fail prematurely. As a result, there are high economic losses and equipments unavailability as well. Regarding the scenario presented, this work intends to assess the power transformers and reactors paper-oil insulation premature degradation due to copper sulfide jeopardy, arose by DBDS. Kraft paper, oil and copper new samples and after being aged, were characterized by physical - humidity, grammage and density (paper and oil), MEV (paper and copper) - chemical – corrosivity and DGA (oil), FTIR (paper) – and thermal tests – TGA (paper). The test of oil corrosivity showed to be neutral for the normal oil sample, and harmful to copper for the oil sample inhibited with DBDS, as well as the protection exerted by the passivated oil sample. The results of DGA after the test with high temperature, showed an evolution of CO, CO2, CH4, C2H4 and C2H6 in the sample inhibited with DBDS, whilst in the normal oil sample there was no gas generation, and in the oil sample passivated the gas concentrations resulted even lower than in the normal oil sample. The aged Kraft paper presented a decrease in its termic stability (80ºC) in comparison with the new Kraft paper, what indicates the degradation beginning of this material occurs at a lower temperature in relation of the new paper. Regarding the Fourier Infrared test (FTIR), one band of amines and amides functional groups, and the nitrile groups, which were shown in the new paper sample, could not be figured out in the aged paper. The copper immersed in oil with DBDS, showed Cu2S contamination, what asserts the oil as corrosive, on the other hand, the copper sample immersed in passivated oil was clean, what has proved the passivator protection.

O desenvolvimento e aperfeiçoamento de métodos de otimização são pontos de profundo interesse em todas as áreas de pesquisa. Tais técnicas muitas vezes envolvem a aquisição de métodos de controle novos ou melhores, o que está diretamente ligado a duas tarefas importantes: a escolha de formas eficientes de monitoramento do processo e a obtenção de modelos confiáveis para a variável de interesse a partir de dados experimentais. Graças às suas diversas vantagens, os sensores óticos vêm sendo amplamente aplicados na primeira tarefa. Uma vez que é possível a utilização de vários tipos de espectroscopia através deste tipo de sensor, modelos capazes de lidar com dados espectrais estão se tornando cada vez mais atraentes. A segunda tarefa, por sua vez, depende não só de quais preditores são utilizados na construção do modelo, mas também de quantos. Como a qualidade do modelo depende também do número de variáveis selecionadas, é importante desenvolver métodos que identifiquem aqueles que explicam o máximo possível da variabilidade dos dados. O método de otimização Colônia de Formigas (ACO) aparece como uma ferramenta bastante útil na seleção de variáveis, podendo-se encontrar muitas variações desse algoritmo na literatura. O propósito deste trabalho é desenvolver métodos de seleção de variáveis com base no algoritmo ACO, conceitos estatísticos e testes de hipóteses. Para isso, diversos critérios de decisão foram implementados nas etapas do algoritmo referentes à atualização de trilha de feromônios (C1) e à seleção de modelos (C2). A fim de estudar estas modificações, foram realizados dois estudos de caso: o primeiro na área de bioprocessos e o segundo na área de caracterização de alimentos. Ambos os estudos mostraram que, em geral, os modelos com menores erros são obtidos utilizando-se métricas dos componentes do modelo, tal como o tamanho do intervalo de confiança de cada parâmetro e o teste-t de hipóteses. Além disso, a modificação do critério de seleção de modelos parece não interferir significativamente no resultado final do algoritmo. Por último, foi feito um estudo da aplicação dessas versões do ACO no campo de caracterização de combustíveis, mais especificamente diesel, associando-se duas análises espectroscópicas para predição do conteúdo de enxofre. Algumas das versões desenvolvidas mostraram-se superior ao algoritmo ACO utilizado como base para este trabalho, proposto por Ranzan (2014), e todas os versões forneceram melhores resultados na quantificação de enxofre que aqueles obtidos por PCR. Dessa forma, comprova-se a potencialidade de métricas implementadas no algoritmo ACO, associadas à espectroscopia, na seleção de preditores significativos. / The development and improvement of optimization methods are points of deep interest in all areas of research. These techniques are often related to the acquisition of new or better control methods, which are directly attached to two importante tasks: choosing efficient forms of process monitoring and obtaining reliable models for the monitored variable from experimental data. Due to their several advantagens, optical sensors are being widely applied in the first task. Since several types of spectroscopy are possible through this type of sensor, models capable of dealing with spectral data are becoming increasingly attractive. The second task depends not only on which predictors are used in the model, but also on how many. Since the quality of the model depends on the number of selected variables, it is important to develop methods that identify those that explain the greater amount of data variability as possible, without compromising the reliability of the model. The Ant Colony Optimization is an important tool for variable selection, being possible to find a lot of variations of this method in literature. The purpose of this work is to develop a method of variable selection based on the Ant Colony Optimization (ACO) algorithm, statistical concepts and hypothesis testing. For this purpose, several decision criteria for trail update (C1) and model selection (C2) were implemented within the routine. In order to study these modifications, two case study was conducted: one related to bioprocess monitoring and another one envolving the characterization of food products. Both studies showed that, in general, the models with the lowest errors were obtained through the use of model component metrics, such as the length of the confidence interval associated with each parameter and the t hypothesis test. Besides, the modification of the model selection criterion doesn’t seem to affect the algorithm final result. Finally, the aplicattion of these methods in the field of fuels characterization, specifically diesel fuel, was studied, associating two spectroscopical analyses in order to predict the sulfur content. Some of the new developed methods appeared to be better than the ACO algorithm used as basis in this work, proposed by Ranzan (2014), and all methods showed better results than those from the models constructed by PCR. Thus, it is proved the high potencial of using different metrics within ACO algorithm, associated with spectroscopy, in order to select significative predictors.

O objetivo deste trabalho foi desenvolver e aplicar um modelo de Análise de Risco Ecológico (ARE) com vistas a classificar os riscos associados às emissões atmosféricas em áreas industriais a partir da utilização do bioindicador vegetal Lolium multiflorum e da aplicação dos princípios de análise de risco ecológico utilizado em ambientes aquáticos e solos contaminados. O trabalho foi desenvolvido no período de janeiro de 2005 a abril de 2008 no entorno da refinaria de petróleo, Alberto Pasqualini, através de duas estações amostrais situadas nos municípios de Canoas (29°55'07" S 51°10'54" O) e Esteio (29°49'16" S 51°08'09" O), Rio Grande do Sul, Brasil que possuem redes de monitoramento químico e biológico das emissões de SO2. O modelo utilizado associou as informações provenientes do efeito dos estressores, oriundos das emissões atmosféricas de compostos de enxofre, nos receptores, ou seja, o tecido do bioindicador vegetal que tende a acumular poluentes, como o enxofre, na sua parte aérea. Foram avaliados os seguintes parâmetros nos bioindicadores vegetais: concentração de enxofre acumulado nas plantas, teor de clorofila α e ganho de biomassa, classificados neste estudo como variáveis respostas. Estas foram integradas aos dados de concentração de SO2 da atmosfera, que deram origem as variáveis explicativas, unidade de potencial tóxico (UPT), unidade tóxica de exposição (UTE) e taxa de sulfatação. A partir dos dados de qualidade ambiental "guidelines" e dos histogramas de freqüência foram definidas as seguintes classes de risco: baixo, médio ou alto. A integração dos resultados obtidos das variáveis explicativas e de resposta foi realizada através de análise estatística multivariada de correspondência que demonstrou indícios de risco à vegetação do entorno da refinaria, quando estas foram submetidas a UPT maiores do que a unidade. Dos 39 meses de monitoramento, verificou-se que a estação amostral de Esteio apresentou 13% destes com valores de UPT situados na classe 3, classificação de risco alto. Na estação amostral de Canoas, 26% das UPT foram classificadas como de indícios de risco alto. Nas duas estações amostrais estudadas, foi possível medir o efeito da UPT nas variáveis biológicas, tais como aumento do acúmulo de enxofre na parte aérea das plantas, redução do teor de clorofila α e redução de ganho de biomassa. A partir do desenvolvimento deste modelo torna-se possível interpretar a significância dos riscos ecológicos associados a emissões atmosféricas industriais para toda a biota do entorno da área industrial. Este modelo servirá de base para a avaliação dos efeitos danosos da poluição atmosférica sobre a vegetação de localidades industriais com características semelhantes. / The objective of this work was to develop and apply a model Ecological Risk Analysis (ERA) to classify the risks related to the atmospheric emissions in industrial areas using the vegetable bioindicator Lolium multiflorum and the application of ecological risks analysis principles in aquatic atmospheres and contaminated soils. This work was starting from January, 2005 to March, 2008 around of Petroleum Refinery area, the name Alberto Pasqualini, in two fixed samples stations localized in Canoas (29°55'07" S 51°10'54" 0) and Esteio (29°49'16" S 51°08'09") cities, Rio Grande do Sul state, Brazil. These stations have chemical and biological SO2 emissions monitoring system. The proposed model for the ecologic risk evaluation associates the information from stressors' effects, which come from sulfur compounded gases emissions, at the receptors, that is, the vegetable bioindicator tissue accumulates pollutants (as sulfur) in the plants aerial parts. It was evaluated the following vegetable bioindicators parameters; sulfur concentration accumulated in the plants, chlorophyll a and biomass increased, classified in the study as "answers data". These "answers data" were linked to the SO2 atmosphere concentration, which generate the "consequence data"; Toxic Potential Unit (TPU), Exposure Toxic Unit (ETU) and total sulfation. Based on the environmental quality data "guidelines" and the histograms of frequency it was possible to define the following risks categories: low, medium or high. The integration between the "consequence data" and "answers data" was made using the statistics correspondence multiple variable analysis that demonstrate indications of risks for the vegetation localized around the refinery, when it was exposed an TPU higher than the unit. During the 39 months of monitoring, the Esteio sample station presented 13% of TPU values in the category 3 or high risk. In the Canoas sample station, 26% of the TPU were classified as the high risk. In these two fixed samples stations it was possible measure of TPU effects in the biological variable, as sulfur accumulation in the plants aerial parts, chlorophyll "a" reduction and biomass reduction. Based of this model analysis it will be possible to evaluate the ecological risks significance linked with industrial atmospheric emissions for all biota around the industrial area of study. This model will support others studies on dangerous effects over vegetable around industrial plants that are in similar conditions.