Com a crescente ideia de sustentabilidade, surge a necessidade de utilização de recursos renováveis e reaproveitamento de resíduos gerados em processos industriais. Neste trabalho foi avaliada a utilização da cinza pesada oriunda da queima do carvão em usinas termoelétricas no desenvolvimento de um Cermet. O compósito Cinza-Ferro (Cz-10Fe) foi obtido por metalurgia do pó e é composto de cinza pesada moída com adição de 10% em massa de pó de ferro puro. A adição do ferro é justificada para melhoria das propriedades mecânicas do material cerâmico. O compósito foi aplicado como meio suporte para biofilme em filtro biológico percolador, no pós-tratamento de efluentes domésticos. Foram realizados estudos com os principais componentes da cinza, tais como a sílica (SiO2), em forma de pó de quartzo, e a alumina (Al2O3) na versão comercial para avaliação da interação dos mesmos com o ferro e avaliação de suas propriedades mecânicas sob influência da variação da temperatura de sinterização A cinza pesada, obtida na Usina Tractebel de Charqueadas, foi moída durante 2, 4 e 8 horas para determinação do tamanho de partícula ideal para o compósito. Após caracterização, foi selecionada cinza moída por 2 horas para a produção dos compósitos para aplicação. A aplicação se deu utilizando um protótipo no pós-tratamento de efluentes da Estação de Tratamento de Esgotos (ETE) da COMUSA visando a remoção de Demanda Química de Oxigênio (DQO). Obteve-se incremento na eficiência do processo, reduzindo a DQO do efluente final em média 9%, indicando a viabilidade de uso do protótipo no pós- tratamento de esgotos domésticos, com porosidade aproximada de 20%, obtidos na cinza moída por 2 horas e sinterizado com ferro, como meio suporte para biofilme em filtro biológico percolador. / With the crescent idea of sustainability, there is a necessity for the use of renewable resources and the reuse of waste generated in industrial processes. In this work the use of the coal bottom ash from thermoelectric plants was evaluated in the development of a Cermet. The composite Ash-Iron (Cz-10Fe) was obtained by powder metallurgy and is composed of ground heavy ash with addition of 10% by mass of pure iron powder. The addition of iron is justified to improve the mechanical properties of the ceramic material. The composite was applied as biofilm packing media in trickling filter in the post-treatment of domestic effluents. Studies with the main components of the ash, such as silica (SiO2), in the form of quartz powder, and alumina (Al2O3) in the commercial version were carried out to evaluate their interaction with iron and evaluation of their mechanical properties under influence of the sintering temperature variation The bottom ash obtained at Tractebel from Charqueadas was milling for 2, 4 and 8 hours to determine the ideal particle size for the composite. After characterization, milled ash for 2 hours was selected for the production of the composites for application. The application was done using a prototype in the post-treatment of effluents from the Wastewater Treatment Station (ETE) of COMUSA aiming at the removal of Chemical Oxygen Demand (COD). The efficiency of the process was obtained by reducing the COD of the final effluent by a mean of 9%, indicating the viability of the utilization the prototype in the post-treatment of domestic sewage, with approximate porosity of 20%, obtained in ground ash for 2 hours and sintered with iron powder, in biofilm packing media in trickling filter.

A tarefa de operar um veículo submarino durante missões de inspeção de ambientes estruturados como, por exemplo, duto de usinas hidrelétricas, é feita principalmente por meio de referências visuais e uma bússola magnética. Porém alguns ambientes desse tipo podem apresentar uma combinação de baixa visibilidade e anomalias ferromagnéticas que inviabilizaria esse tipo de operação. Este trabalho, motivado pelo desenvolvimento de um veículo submarino operado remotamente (ROV) para ser usado em ambientes com essas restrições, propõe um sistema de navegação que utiliza o conhecimento prévio das dimensões do ambiente para corrigir o estado do veículo por meio da correlação dessas dimensões com os dados de um sonar de imageamento 2D. Para fazer essa correlação é utilizado o ltro de partículas, que é uma implementação não paramétrica do ltro Bayesiano. Esse ltro faz a estimação do estado com base nos métodos sequenciais de Monte Carlo e permite trabalhar de uma maneira simples com modelos não lineares. A desvantagem desse tipo de fusão sensorial é o seu alto custo computacional o que geralmente o impede de ser utilizado em aplicações de tempo real. Para que seja possível utilizar esse ltro em tempo real, será proposto neste trabalho uma implementação paralela utilizando uma unidade de processamento gráco (GPU) da NVIDIA e a arquitetura CUDA. Neste trabalho também será feito um estudo da utilização de duas congurações de sensores no sistema de navegação proposto neste trabalho. / The task of navigating a Remotely Operated underwater Vehicles (ROV) during inspection of man-made structures is performed mostly by visual references and occasionally a magnetic compass. Yet, some environments present a combination of low visibility and ferromagnetic anomalies that negates this approach. This paper, motivated by the development of a ROV designed to work on such environment, proposes a navigation method for this kind of vehicle. As the modeling of the system is nonlinear, the method proposed uses a particle lter to represent the vehicle state that is a nonparametric implementation of the Bayes lter. This method to work needs a priori knowledge of the environment map and to make the data association with this map, a 2D image sonar is used. The drawback of the sensor fusion used in this work is its high computational cost which generally prevents it from being used in real time applications. To be possible for this lter to be used in real time application, in this work is proposed a parallel implementation using a graphics processing unit (GPU) from NVIDIA and CUDA architecture. In this work is also made a study of two types of sensors conguration on the navigation system proposed in this work.

A sociedade atual está vivendo uma revolução baseada na informação. A recente explosão da popularidade da internet e desregulamentação dos setores públicos de telefonia em muitos países foram os principais responsáveis pelo aumento da demanda por largura de banda. Adicionalmente, houve um aumento no volume de tráfego em função do oferecimento de serviços multimídia de banda larga. Este cresimento rápido e global por demanda de largura de banda está acelerando o desenvolvimento e a implantação de redes de comunicações ópticas empregnando sistemas multiplexados em comprimento de onda (WDM). O emprego de fibras na transmissão de informações em alta velocidade a grandes distâncias já está consolidado, e sua utilização em redes metropolitanas MAN (Metropolitan Area Network) e redes de acesso está aumentando. Verifica-se que a tendência de evolução das redes ópticas é a aproximação das fibras até o usuário final. A forma mais viável economicamente de aproximar o usuário dos benefícios das redes ópticas com grande capacidade é o emprego de redes ópticas passivas PON (Passive Optical Network) empregando o sistema WDM. Este tipo de rede apresenta a flexibilidade de suportar tanto broadcast, onde o mesmo sinal é distribuído a todos os usuários, como serviços ponto-a-ponto. Um dos requisitos mais importantes para o aumento da capacidade destes sistemas ópticos é o aumento do número de canais (comprimentos de onda). Para viabilizar este aumento do número de canais é necessária a utilização de dispositivos com alta seletividade em comprimento de onda proposto neste trabalho. Este filtro é composto pela combinação de três estruturas distintas formando um único dispositivo: fibra tipo D, duplo refletor de Bragg (DBR), e guia multicamada em configuração ARROW ( Antiresonant Reflecting Optical Waveguide). O DBR é previamente definido na fibra tipo D e esta é então colada sobre a estrutura multicamada. ) A estrutura multicamada, por sua vez, possui a configuração ARROW em virtude de suas características de seletividade em comprimento de onda. A utilização de um fibra tipo D no dispositivo proposto permite que as perdas de inserção deste dispositivo no enlace óptico sejam drasticamente reduzidas. Este trabalho realiza um projeto criterioso de um filtro em questão, buscando valores ótimos para cada um dos parâmetros que compõem este dispositivo, tais como: espessuras de camadas, índices de refração, perda de inserção, isolação entre canais, etc. Os resultados obtidos com as simulações são discutidos e uma configuração ótima para o dispositivo é proposta. / The progress in lightwave propagation based on optical fibers has provided our society with an unprecedented communication capability. The deregulation of public telephone companies together with the increasingly popularity of the internet can be pointed out as the major contributors for this huge bandwidth demand we experience today. Additionally, there was a corresponding growth in traffic volume due to wideband multimedia services. As a consequence of this fast growing demand for bandwidth in a global scale, telecom companies have accelerated the development and implementation of optical communication networks based on wavelength division multiplexing (WDM) technology. The tendency in terms of network evolution is to approximate the optical fibers as close as possible to the end user. The most economically viable way of doing so is by way of the so called Passive Optical Networks (PON) based on WDM systems. This type of network is flexible enough to support broadcast, where the same signal is distributed to all users, and point-to-point services. If more capacity is required for these systems, this can be achieved just by adding new channels (wavelengths) to it. Another important issue regarding WDM systems consists in the extraction of channels from the optical network, which can be achieved by using highly selective dropping filters such as the one proposed in this work. This filter is defined by the combination of three distinct structures defining one single device: a d-type fiber, a double Bragg reflector (DBR), and a multilayer ARROW type waveguide (Antiresonant Reflecting Optical Waveguide). The DBR is defined beforehand on the d-fiber, and then the d-fiber is literally glued on top of the multilayer waveguide. This multilayer waveguide is fabricated directly atop of a p-i-n photodetector in such a way that the three structures (d-fiber, multilayer waveguide and photodetector) now form a rigid structure. The ARROW type configuration for the multilayer waveguide and the DBR structure are chosen by virtue of their wavelength selectivity characteristics, helping to improve the device performance. The d-fiber structure, by its tum, has the great advantage of reducing drastically the insertion loss when compared to rectangular waveguide filters. In the analysis provided in this work parameters such as layer thicknesses, refractive indices, insertion loss, channel isolation, etc, and their influence on the device performance, are extensively investigated for optimization purposes. The simulated results are discussed thoroughly and an optimal structure configuration is proposed.

In this thesis we propose a novel approach for tracking multiple objects using structural information. The objects are tracked by combining particle filter and frame description with Attributed Relational Graphs (ARGs). We start by learning a structural probabilistic model graph from annotated images. The graphs are then used to evaluate the current tracking state and to correct it, if necessary. By doing so, the proposed method is able to deal with challenging situations such as abrupt motion and tracking loss due to occlusion. The main contribution of this thesis is the exploration of the learned probabilistic structural model. By using it, the structural information of the scene itself is used to guide the object detection process in case of tracking loss. This approach differs from previous works, that use structural information only to evaluate the scene, but do not consider it to generate new tracking hypotheses. The proposed approach is very flexible and it can be applied to any situation in which it is possible to find structural relation patterns between the objects. Object tracking may be used in many practical applications, such as surveillance, activity analysis or autonomous navigation. In this thesis, we explore it to track multiple objects in sports videos, where the rules of the game create some structural patterns between the objects. Besides detecting the objects, the tracking results are also used as an input for recognizing the action each player is performing. This step is performed by classifying a segment of the tracking sequence using Hidden Markov Models (HMMs). The proposed tracking method is tested on several videos of table tennis matches and on the ACASVA dataset, showing that the method is able to continue tracking the objects even after occlusion or when there is a camera cut. / Nesta tese, uma nova abordagem para o rastreamento de múltiplos objetos com o uso de informação estrutural é proposta. Os objetos são rastreados usando uma combinação de filtro de partículas com descrição das imagens por meio de Grafos Relacionais com Atributos (ARGs). O processo é iniciado a partir do aprendizado de um modelo de grafo estrutural probabilístico utilizando imagens anotadas. Os grafos são usados para avaliar o estado atual do rastreamento e corrigi-lo, se necessário. Desta forma, o método proposto é capaz de lidar com situações desafiadoras como movimento abrupto e perda de rastreamento devido à oclusão. A principal contribuição desta tese é a exploração do modelo estrutural aprendido. Por meio dele, a própria informação estrutural da cena é usada para guiar o processo de detecção em caso de perda do objeto. Tal abordagem difere de trabalhos anteriores, que utilizam informação estrutural apenas para avaliar o estado da cena, mas não a consideram para gerar novas hipóteses de rastreamento. A abordagem proposta é bastante flexível e pode ser aplicada em qualquer situação em que seja possível encontrar padrões de relações estruturais entre os objetos. O rastreamento de objetos pode ser utilizado para diversas aplicações práticas, tais como vigilância, análise de atividades ou navegação autônoma. Nesta tese, ele é explorado para rastrear diversos objetos em vídeos de esporte, na qual as regras do jogo criam alguns padrões estruturais entre os objetos. Além de detectar os objetos, os resultados de rastreamento também são usados como entrada para reconhecer a ação que cada jogador está realizando. Esta etapa é executada classificando um segmento da sequência de rastreamento por meio de Modelos Ocultos de Markov (HMMs). A abordagem de rastreamento proposta é testada em diversos vídeos de jogos de tênis de mesa e na base de dados ACASVA, demonstrando a capacidade do método de lidar com situações de oclusão ou cortes de câmera.

Neste trabalho se apresenta o desenvolvimento de algoritmos hermitianos de integração das equações diferenciais do filtro digital de Butterworth mediante operadores de integração numérica de ordem elevada com passo único. A teoria do filtro de Butterworth é apresentada mediante o emprego da transformada de Fourier. Exemplos de aplicação apresentados através destes algoritmos mostram que os resultados são, como esperado, mais precisos que os resultantes dos métodos usuais presentes na literatura especializada / In this work is presented the development of hermitian algorithm for integration of the Butterworth digital filter’s differential equations by means of high order numerical one step operators. The Butterworth filter’s theory is presented based on the Fourier transform. Numerical examples show that the results of the developed hermitian algorithm are more accurate than the usual methods present in the specialized literature, as expected

O intenso desenvolvimento da aquacultura tem sido acompanhado de um aumento nos impactos ambientais causados por esta atividade. As descargas de efluentes da aquacultura em ecossistemas aquáticos são uma fonte de deterioração da qualidade ambiental e podem causar eutrofização. O presente trabalho investigou e avaliou o desempenho de um sistema de tratamento e recirculação de efluentes de aquacultura em relação à sua eficiência em manter e restaurar os parâmetros de qualidade da água em níveis adequados ao ciclo produtivo, considerando as implicações desta técnica na conservação dos recursos hídricos. O experimento foi conduzido em dois sistemas funcionando paralelamente, simulando situações com e sem tratamento e recirculação de efluentes. Os sistemas aquícolas, em escala experimental, foram compostos pelos tanques e pelas unidades de tratamento e recirculação. Os tanques de cultivo foram povoados com juvenis de tilápia-do-Nilo (Oreochromis niloticus). Os sistemas sem recirculação e com recirculação receberam, respectivamente, 65 indivíduos (biomassa total inicial = 477g) e 64 indivíduos (biomassa total inicial = 491g). O sistema de tratamento e recirculação de efluentes foi composto por um filtro biológico de leito flutuante granular (floating beads biofilter) e duas colunas de aeração, com diferentes meios de preenchimento. Ao longo dos seis meses de experimento foram medidos os principais parâmetros de qualidade da água para a aquacultura e para a estimativa do funcionamento e desempenho do sistema de tratamento e recirculação de efluentes. O desempenho zootécnico obtido nos tanques foi também avaliado e comparado. Análise de variância (ANOVA) foi utilizada para comparar os dados. Na comparação entre a água de cultivo dos tanques, os seguintes parâmetros apresentaram um valor mais elevado (p<0,05) para o sistema com recirculação: nitrato, carbono orgânico total, fosfato, cloreto, sulfato e condutividade. A água de cultivo do tanque sem recirculação apresentou maiores valores de nitrogênio amoniacal, sólidos suspensos e turbidez (p<0,05). As duas colunas de aeração usadas no experimento não apresentaram diferenças significativa entre si (p>0,05), apresentando uma eficiência de aeração de 67%. O sistema com recirculação foi caracterizado por um uso semanal de água significativamente menor (p<0,05), utilizando apenas 36% do volume de água que foi necessário para o tanque sem recirculação. Indícios de nitrificação foram identificados em ambos os sistemas, porém este processo apresentou uma importância maior sobre a qualidade da água no sistema com recirculação e filtro biológico. O sistema com recirculação produziu efluentes (através da retrolavagem do filtro) mais concentrados (p<0,05) em relação a nitrato, alcalinidade, carbono orgânico total, fosfato, sólidos suspensos e dissolvidos, cloreto, sulfato, condutividade. Em relação à carga de resíduos lançada ao ambiente, o sistema sem recirculação obteve valores maiores (p<0,05) de nitrogênio amoniacal, nitrato, carbono orgânico total, fosfato, sólidos suspensos, sólidos dissolvidos, fluoreto, cloreto e sulfato. Para os demais parâmetros, não houve diferenças significativas quanto à carga de resíduo do efluente produzido (p>0,05). Não houve diferenças significativas entre os dois sistemas comparados (p>0,05) quanto ao ganho de peso das tilápias durante o período de avaliação do desempenho zootécnico. A partir da biomassa total de peixes produzida nos dois tanques durante todo o período experimental calculou-se que o sistema sem recirculação fez uso de 4053 litros de água para cada kg (L/kg) de peixe produzido e o sistema com recirculação usou 1129 L/kg. O sistema de aquacultura com recirculação estudado, construído a partir de materiais nacionais e de baixo custo, obteve êxito como forma de criação de peixes, oferecendo uma significativa redução no volume de água usado e na carga de alguns resíduos em seus efluentes, quando comparado a técnicas convencionais de aquacultura. Apesar de haver significativas necessidades de aprimoramento do protótipo usado e de estudos complementares em relação ao assunto tendo em vista a realidade brasileira, principalmente contemplando a sua viabilidade econômica em diferentes cenários, o experimento conduzido oferece subsídios para o desenvolvimento da tecnologia de aquacultura com recirculação em âmbito nacional. / The active aquaculture growth that has been observed over the last few decades has been accompanied by important environmental impacts. One main concern is the discharge of aquaculture effluents in aquatic systems. Since these effluents contain nutrients, their discharge can contribute to the eutrophication of the receiving water bodies. The present work describes an investigation in which the aquaculture effluent was treated and recycled back to the system. The treatment process was evaluated with respect to its capability to remove contaminants and restore water quality to levels that were adequate to the fishing productive cycle. Such a system can contribute to the conservation of water resources by saving water and discarding fewer pollutants. The experiment was conducted in two pilot systems working in parallel, simulating fish culture processes with and without effluent treatment and recycling. The culture tanks were populated with Nile tilapia (Oreochromis niloticus). The systems with and without recirculation were populated with 65 (initial total biomass = 477g) and 64 (initial total biomass = 491g) individuals, respectively. The effluent treatment and recirculation system were composed by a floating bead biofilter and two natural aeration columns, each filled with different media. The experiment was conducted along six months, during which the systems were monitored for water quality parameters and zootechnical performance. Analysis of variance (ANOVA) was used to compare data collected in the culture tanks. The following parameters presented a higher value (p<0.05) in the recirculation system: nitrate, total organic carbon, phosphate, chloride, sulfate and conductivity. Culture water without recirculation presented higher values for total ammonia nitrogen, suspended solids and turbidity (p<0.05). The two aeration columns used in the experiment had about 67% aeration efficiency. Water use in the recirculation system was significantly lower (p<0.05) than the system without recycling, using just 36% of the water needed by the latter. Nitrification occurred in both systems, but had greater importance in the process with recycling and biological filtration. Filter backwashing from the recirculating system produced effluent that was more concentrated (p<0.05) than the system without recycling with respect to nitrate, alkalinity, total organic carbon, phosphate, suspended and dissolved solids, chloride, sulfate and conductivity. On the contrary, the residue loads discharged from the system without recirculation were higher (p<0.05) for total ammonia nitrogen, nitrate, total organic carbon, phosphate, suspended and dissolved solids, fluoride, chloride and sulfate. For the remaining parameters, no significant difference in the residue loads of the two systems was observed (p>0.05). One important observation was that no significant difference occurred between the two systems (p>0.05) regarding tilapia weight gains in the experimental period. Based on the fish biomass growth and water use measured on both systems, it was calculated that the system without recirculation used 4053 liters of water per each kg of produced fish. On the other hand, the system with recirculation used 1129 liters per kg. Considering the outlined results, it was concluded that the recirculating aquaculture system, built with simple and low cost national material, was successful with respect to fish cultivation, water use reduction, and effluent residue load discharges when compared with the conventional aquaculture technique. Despite the required refinements of the tested prototype, especially regarding scale and economic viability in different scenarios, it offers subsidies to the advance of the recirculating aquaculture technology at the national level.

Os filtros de fibra flexível são módulos de filtração recentemente desenvolvidos cujo leito é constituído de fibras de poliamida, o que permite a obtenção de altas eficiências de remoção de sólidos associadas a altas taxas de filtração. Este estudo objetivou avaliar o desempenho deste tipo de filtro utilizando-se como meio filtrante fibras flexíveis de sisal e de polipropileno. Com isso se buscou aprofundar o entendimento da técnica de filtração em leito de fibras flexíveis, além de propor e avaliar leitos com fibras diferentes daquelas citadas na literatura (constituídas de poliamida), neste caso fibras naturais (sisal) e fibras de polipropileno. A superfície das fibras em estudo foi analisada por meio de microscopia óptica e eletrônica de varredura e através de ensaios de solubilidade em ácido clorídrico e hidróxido de sódio, com a finalidade de investigar as características superficiais dos materiais filtrantes e sua solubilidade. Foram construídos 6 filtros com diâmetro interno de 28 mm e porosidade de leito de 93%, sendo 3 constituídos de fibras de sisal com comprimentos de leito de 25,60 e 100 cm, e 3 constituídos de fibras de polipropileno, também nos comprimentos de 25,60 e 100 cm. Em um segundo momento foi avaliado o desempenho de filtros constituídos de sisal nos mesmos comprimentos citados, no entanto com porosidade de leito de 85%. Foi utilizada para alimentação dos filtros água sintética com 8,19 ± 0,85 uT e 14,47 ± 5,25 uC e foi realizada coagulação in-line por meio da adição de 22,5 mg/L de sulfato de alumínio. Foram avaliadas taxas de filtração desde 5 m/h até 80 m/h no caso dos filtros do sisal com diferentes comprimentos e porosidades, e desde 20 m/h até 80 m/h no caso dos filtros de polipropileno. O limite de turbidez estabelecido para o filtrado foi de 1 uT. Puderam operar dentro do limite de turbidez estabelecido os filtros de polipropileno de 25,60 e 100 cm com taxa de 20 m/h e de 60 e 100 cm com taxas de até 80 m/h, e o filtro de sisal de 100 cm e 85% de porosidade com taxas de 20 e 40 m/h. Os maiores volumes de filtrado foram obtidos para filtro de polipropileno de 100 cm operando com taxa de 20 m/h, no entanto estes foram associados a maior perda de carga. Por outro lado, o filtro de sisal de 100 cm produziu menor quantidade de filtrado, porém com perda de carga associada consideravelmente baixa. Os melhores índices de filtrabilidade foram obtidos para o filtro de sisal de 100 cm de comprimento e 85% de porosidade de leito, o que indica seu potencial de aplicação, especialmente em ocasiões em que a carga hidráulica disponível seja restrita e a turbidez exigida do filtrado não seja demasiadamente baixa (inferior a 0,5 uT). Sugere-se a utilização de filtros constituídos de fibras de sisal como unidades de pré-filtração ou a construção de leitos com menor porosidade e maior comprimento de leito do que os utilizados neste estudo, caso se objetive aplicação em tratamento de água para abastecimento. Este estudo mostrou que é possível utilizar fibras de sisal e de polipropileno em filtros de fibras flexível, e a escolha dos diferentes tipos de fibras, comprimentos e porosidades de leito dependeria da disponibilidade no local, da qualidade do efluente exigida e da carga hidráulica disponível. / The flexible fiber filter is a filtration module recently developed whose filter media is made of polyamide fibers, what permits to obtain high solids removal efficiency associated to high application rates. The objective of this study was to evaluate the performance of this kind of filter using as filter media flexible fibers of sisal and polypropylene. With this it was intended to deepen the understanding of the filtration technique using flexible fibers as media and to propose and evaluate filter medias made of fibers different from the ones found in the literature: natural fibers (sisal) and polypropylene fibers. The fibers in study were analysed by means of optic and scanning electronic microscopy and through solubility essays in chloridric acid and sodium hydroxide, with the intention to characterize the filtering materials and find if there are restrictions of their use. Six filters with 28 mm of intern diameter and 93% of porosity were constructed, three being made of sisal fibers with 25, 60 and 100 cm of length, and three being made of polypropylene fibers, with 25,60 and 100 cm of length, too. In a second moment three other sisal fibers were constructed and evaluated, with the same lengths studied before, but with porosity of the filter medium of 85%. The filtration system was fed with synthetic water with 8,19 ± 0,85 uT and 14,47 ± 5,25 uC, and in-line coagulation was applied by the addition of 22,5 mg/L of aluminium sulfate. In the case of the sisal filters, made of different lengths and porosities, rates from 5 m/h to 80 m/h were evaluated; in the case of polypropylene filters, rates from 20m/h and 80m/h were evaluated. It was established as the turbidity limit the value of 1 uT. The filters that worked within the established turbidity limit were the polypropylene filters of 25,60 and 100 cm for the rate of 20 m/h and of 60 and 100 cm for rates until 80m/h, and the sisal filter of 100 cm and 85% of porosity for rates of 20 and 40 m/h. The biggest filtrate volumes were obtained for polypropylene filter of 100 cm working with the rate of 20 m/h; however this one was associated to the biggest values of pressure drop. On the other hand, the filter made of sisal with 100 cm produced a smaller quantity of filtrate, but associated to a considerably low value of pressure drop. The best filterability indexes were obtained for the filter made of sisal with 100 cm of length and 85% of porosity, what indicates its application potential, mainly to situations when there is not enough hydraulic charge and when the requested turbidity of the filtrate is not too low (less than 0,5 uT). It is suggested that the filters made of sisal are used as pre-filtration units or that they are built with smaller values of porosity and/or with a longer filter length than the ones used in this study, in the case that water treatment application is aimed. This study showed that it is possible to use sisal and polypropylene fibers in flexible fiber filters, and that the choice of different types of fibers, lengths and porosities depends on de availability of materials in the local, on the required quality of the filtrate and on the available hydraulic charge.

A retroalimentação de controladores preditivos que utilizam modelos em espaço de estado pode ser realizada de duas formas: (a) correção por bias, em que as saídas preditas são corrigidas adicionando-se um valor proporcional a discrepância encontrada entre o valor medido atual e sua respectiva predição e por (b) retroalimentação dos estados, onde se determinam as condições iniciais através da estimação dos estados, e a partir de uma melhor condição inicial se realizam as predições futuras usadas no cálculo das ações de controle. Nesta dissertação estas duas abordagens são comparadas utilizando a Planta Laboratorial de Seis Tanques Esféricos. As técnicas de Filtro de Kalman Estendido (EKF) e Filtro de Kalman Estendido com Restrições (CEKF) foram empregadas para estimar os estados não medidos. Inicialmente foram feitos testes off-line destes algoritmos de estimação. Para estes testes são utilizados uma série de dados da planta laboratorial do estudo de caso, na qual são estudadas as influências de diversos fatores de ajuste que determinam a qualidade final de estimação. Estes ajustes serviram de base para a aplicação destes algoritmos em tempo real, quando então, estimadores de estados estão associados ao sistema de controle do processo baseado em um algoritmo de controle preditivo. Após se ter certificado a qualidade das estimações de estado, partiu-se para sua utilização como uma alternativa de retroalimentação de controladores preditivos. Estes resultados foram comparados com os obtidos através da correção simples por bias. Os resultados experimentais apontam para uma marginal piora devido à retroalimentação por estimadores de estados frente à correção por bias, pelo menos para o caso do controlador preditivo linear utilizado na comparação. Entretanto, espera-se que resultados melhores sejam obtidos no caso de modelos preditivos não-lineares, uma vez que nestes casos o modelo é bem mais sensível à qualidade da condição inicial. / The feedback of controllers that use predictive models in state space can be accomplished in two ways: (a) bias correction, where the predicted outputs are corrected by adding a value proportional to the discrepancy found between the current measurement and its respective prediction; and by (b) state feedback, which establishes the initial conditions through the states estimation, and from a better initial condition are carried out the future predictions used in the calculation of control. In this thesis these two approaches are compared using a Laboratorial Plant of Six Spherical Tanks. The techniques of Extended Kalman Filter (EKF) and Constraint Extended Kalman Filter (CEKF) were used to estimate the unmeasured states. Initially, tests were carried out off-line for theses estimation algorithms. For such testing are used a dataset of the plant in case study, in which are studied the influences of several adjustment factors that they determine the final quality of estimation. These adjustments were used of base for the application of these algorithms in real time, when then state estimators are associated with the system of process control based on a predictive control algorithm. After having ascertained the quality of the state estimates, begins its use as an alternative for feedback of predictive controllers. These results were compared with those obtained by the simple correction of bias. The experimental results show a marginal worsening due to feedback from state estimated compared with bias correction, at least for the case of linear predictive controller used in the comparison. However, one expects that better results will be obtained in the case of non-linear predictive models, since in these cases the model is much more sensitive to the quality of the initial condition.

Orientador: Susanne Rath / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-17T08:45:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Peruchi_LiviaManiero_M.pdf: 2606610 bytes, checksum: 4b1e6756287ec6b3404f0fe6512fb307 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Este trabalho teve como objetivo desenvolver e validar um método por cromatografia líquida de alta eficiência para a determinação de oito compostos ativos amplamente utilizados em protetores solares: benzofenona-3, octocrileno, metil benzilideno canfora, octil dimetil PABA, metoxicinamato de etilexila, butil metoxidibenzoilmetano, homosalato (usado nas suas duas formas isoméricas) e salicilato de etilexila. A separação dos compostos foi realizada em uma coluna cromatográfica ACE C18 (250 mm x 4.6 mm, 5 mm), na temperatura de 20 °C e fase movel composta por metanol:agua 88:12 v/v com eluição isocrática. A vazão foi de 1 mL min e a quantificação foi feita por padronização externa no comprimento de onda máximo de cada composto. O tempo da corrida cromatográfica foi de 18 minutos. O preparo de amostra consistiu basicamente de diluição e filtração anterior quantificação. Os parâmetros considerados na validação do método foram: faixa linear, linearidade, sensibilidade, precisão intra e inter-ensaio e exatidão. O método foi aplicado em treze amostras de diferentes fabricantes disponíveis comercialmente. O número de compostos ativos variaram entre 1 e 5 em uma mesma amostra. As concentrações dos compostos estão na faixa de 0,9-10% (m/m) e estão de acordo com o limite máximo permitido pela ANVISA. Este trabalho teve tambem como objetivo avaliar a potencialidade do uso de fluorescência de raios-X para determinar o FPS (fator de proteção solar) de protetores solares utilizando métodos quimiométricos. Para isso foram selecionadas varias amostras de um mesmo fabricante com diferentes FPS. Os espectros de raios-X obtidos foram tratados com a ferramenta quimiométrica PCA (Principal Component Analysis) para a análise exploratória dos dados e então construiu-se um modelo de calibração por PLS (Partial Least Squares). / Abstract: This work describes the development and validation of a HPLC-DAD method for determination of eight sunscreen agents: benzophenone-3, octocrylene, octyl methoxycinnamate, octyl salicylate, homosalate (used in two isomeric forms), butyl metoxydibenzoylmethane, 4-metylbenzylidene camphor and octyl dimetyl PABA in sunscreen formulations. The separation of the eight compounds were achieved using a ACE C18 column (250 mm x 4.6 mm, 5 mm), column temperature 20 °C, and a mobile phase of 88:12 (v/v) methanol-water with isocratic elution. The flow rate was 1 mL/min and quantitation was performed by external calibration at the maximum wavelength of each compound. Total run time was 18 minutes. The sample preparation was simple and consisted basically of dilution and filtration before quantitation. The critical points of the method are the column temperature, composition of the C18 stationary phase and the composition of the mobile phase. The validation parameters comprised: linear range, linearity, selectivity, intra-day and inter-day precision, and accuracy, and were in accordance with the aim of the method. Thirteen samples of sunscreen emulsions (SPF 30) of different manufacturer were analyzed. The number of the sunscreen agents varied between one and five in a same sample. The concentrations of all compounds were in the range of 0.9 to 10% (m/m) and were in accordance with the current Brazilian legislation. This work has also evaluated the potential of use of X-ray fluorescence to determine the SPF (sun protection factor) of sunscreens using chemometric methods. For this purpose, several samples from the same manufacturer (same components) with different FPS were selected. The X-ray spectra obtained were treated with a chemiometric tool PCA (Principal Component Analysis) for exploratory data analysis and then built a calibration model by PLS (Partial Least Squares). / Mestrado / Mestre em Química

Orientador: Celio Pasquini / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-06T01:48:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gonzaga_FabianoBarbieri_D.pdf: 2179229 bytes, checksum: 3032668f50c4141f4589cdc9b2ceda23 (MD5) Previous issue date: 2006 / Doutorado / Quimica Analitica / Doutor em Ciências