Orientador: Hélio Aparecido Navarro / Banca: Vicente Luiz Scalon / Banca: Luben Cabezas Gomez / Resumo: No presente trabalho desenvolve-se um estudo de modelagem matemática e simulação numérica do escoamento bifásico gás-sólido em leito fluidizado borbulhante. Utiliza-se o modelo Euleriano de duas fases separadas formulando o tensor das tensões da fase sólida através da teoria cinética dos escoamentos granulares. As simulações numéricas são realizadas através do código fonte MFIX (Multiphase Flow with Interphase eXchanges) desenvolvido no NETL (National Energy Technology Laboratory). Os resultados de simulação numérica são avaliados por meio da análise da influência dos seguintes parâmetros: malha computacional e esquemas de discretização dos termos convectivos das equações de conservação. Com base nos estudos teóricos e resultados obtidos durante o trabalho conclui-se que esquemas de primeira, tais como FOUP são altamente difusivos, já os resultados obtidos utilizando o esquema de alta ordem, Superbee, produziu resultados de melhor qualidade para as malhas testadas neste trabalho. Além disso, os resultados mostraram-se bastante dependentes do tamanho da malha computacional. / Abstract: In the present work is described a mathematical model and numerical simulation of gas-solid two-phase flow in a bubbling fluidized bed. It is used the Eulerian gas-solid two-fluid model and the solid phase stress tensor is modeled considering the kinetic theory of granular flows. The numerical simulations were developed using the MFIX (Multiphase Flow with Interphase eXchanges) code developed in NETL (National Energy Technology Laboratory). The numerical diffusion is analyzed considering a single bubbling detachment and its movement process in a two-dimensional bubbling fluidized bed using the bubble shape as a metric for results description. The influence of computacional grid it is also analyzed. It is concluded that SuperBee scheme produces the better results and analysis about estimating uncertainty in grid refinement should be studied. / Mestre

Orientador: Antonio Padilha Feltrin / Banca: Percival Bueno de Araujo / Banca: Anna Diva Plasencia Lotufo / Banca: José Manuel Arroyo Sanchez / Banca: Paulo Augusto Nepomuceno Garcia / Resumo: Nesta tese é proposta e avaliada uma metodologia alternativa para o cálculo do fluxo de potência quando são consideradas incertezas no sistema de distribuição de energia elétrica. Especificamente é considerada incerteza na demanda dos usuários de baixa tensão, assim como também nas fases em que os usuários estão ligados no sistema. A demanda das unidades consumidoras é modelada através das funções de distribuição de probabilidades. A metodologia proposta vale-se das curvas de carga diárias típicas que foram estimadas através das curvas de carga medidas em uma campanha de medição. O fluxo de potência proposto emprega o método de simulação de Monte Carlo para gerar múltiplos cenários de demanda do sistema de distribuição. O método de fluxo de potência determinístico empregado é o denominado algoritmo Backward-Forward Sweep. Neste trabalho também é realizado um estudo estatístico para determinar quais distribuições de probabilidade podem representar os dados das curvas de carga diárias obtidas na campanha de medições. Muitos trabalhos apresentados no âmbito acadêmico empregam a priori a função de distribuição de probabilidade normal para realizar os diversos estudos, isto pode levar a conclusões inadequadas. Também é realizada uma análise comparativa entre os resultados obtidos pelo fluxo de potência probabilístico, quando são utilizadas duas funções de distribuição de probabilidade diferentes para estimar as curvas de carga diárias (a função de distribuição de probabilidade que ficou no primeiro lugar na análise estatística e a função normal). São apresentados resultados comparativos para diferentes distribuições de probabilidade, quando é considerada incerteza somente na demanda e quando é considerada conjuntamente incertezas na demanda e na conexão das fases / Abstract: In this thesis an alternative methodology to calculate the power flow considering uncertainty in the electrical distribution system is proposed and validated. Specifically, uncertainty is considered in the demand of the low voltage consumers, as well as the phases in which the users are connected to the system. The demand of the consumer units is modeled by means of probability distribution functions. The proposed methodology uses the daily load curves that were estimated by means of the load curves measured in measuring campaign. The proposed power flow uses the Monte Carlo simulation method to generate multiple demand scenarios of the distribution system. The deterministic power flow method implemented is the so called Backward-Forward Sweep algorithm. In this work it is also implemented a statistical study to determine which distribution functions can represent the data of the daily load curves obtained in the measuring campaign. Many research works found in the academic ambit use a priori the normal distribution function to perform diverse studies; this can lead to wrong conclusions. This thesis also presents a comparative analysis between the results obtained by the probabilistic power flow, when two different probability distribution functions are used to estimate the daily load curves (the probability distribution function that was first in the statistical analysis and the normal function). Comparative results are shown for different distribution functions considering uncertainty only in the demand, and considering uncertainty in the demand and the connection of the phases / Doutor

Orientador: Alexandre Magno Sebbenn / Banca: Mario Luiz Teixeira de Moraes / Banca: Ananda Virgínia de Aguiar / Resumo: O fluxo e padrões de dispersão de pólen foram investigados em um pequeno fragmento florestal isolado da espécie arbórea neotropical, polinizada por insetos da Copaifera langsdorffii, por meio da análise de paternidade e oito locos microssatélites, também foi investigado a coancestria e o tamanho efetivo populacional dentro de progênies para a conservação e recuperação ambiental. Sementes de polinização aberta (20 a 25 sementes) foram coletadas de 15 árvores matrizes de um fragmento, onde todos os indivíduos adultos foram previamente mapeados, medidos e genotipados para oito locos microssatélites. Vinte sementes foram coletadas da árvore vizinha mais próxima (1,2 km) do fragmento. Os níveis de diversidade genética foram significativamente maiores nos adultos do que nas progênies. Níveis significativos de endogamia foram detectados em progênies (F = 0,226), o que foi atribuído principalmente ao cruzamento entre parentes. A partir da análise de paternidade, baixos níveis de autofecundação (s = 8%) e imigração de pólen (m = 8%) foram observados no fragmento florestal, mas níveis muito altos foram detectados na árvore isolada (s = 20%; m = 75%), indicando que o fragmento e a árvore não estão reprodutivamente isolados e são conectados por dispersão de pólen a longas distancias (máximo detectado 1,420 m). Dentro do fragmento, o padrão de dispersão de pólen foi o vizinho próximo, com cerca de 49% do pólen se dispersando até 50 m. O tamanho efetivo populacional da árvore-matriz foi baixa, indicando a necessidade de se coletar muitas sementes de árvores (mínimo de 76 árvores) para fins de conservação. Em termos gerais, os resultados mostraram que o fragmento e a árvore isolada pela fragmentação florestal não estão reprodutivamente isoladas, embora o isolamento espacial parecesse aumentar a taxa de autofecundação e cruzamentos correlacionados / Abstract: Pollen flow, dispersal and patterns were investigated in a small and isolated forest fragment of the neotropical, insect pollinated tree Copaifera langsdorffii, using paternity analysis and eight microsatellite loci, we also investigated the coancestry and effective population size of progeny array for conservation and environmental restoration purpose. Open-pollinated seeds (20 to 25 seeds) were collected from 15 seed trees of forest fragment, where all adults trees were previously mapped, measured and genotyped by eight microsatellite loci. Twenty seeds were also collected from the neighbour tree (1.2 km) of the forest fragment. Levels of genetic diversity were significantly higher in adults than offspring. Significant levels of inbreeding were detected in offspring (F=0.226), which was attributed mainly to the mating among relatives. From paternity analysis, low levels of selfing (s=8%) and pollen immigration (m=8%) were observed in the forest fragment, but very high levels were detected in the isolated tree (s=20%; m=75%), indicating that the forest fragment and the tree are not reproductive isolated and are connected by long pollen dispersal (maximum detected 1,420 m). Within the forest fragment, the pattern of pollen dispersal was the near neighbor with about 49% of the pollen being dispersed until 50 m. The effective population size of the progeny array was low, indicating the necessity to collect seeds from many seed trees (minimum of 76 trees) for conservation purposes. In general terms, the results showed that the fragment and the tree isolated by forest fragment are not brooked the genetic connectivity, although the spatial isolation seems increase selfing rate and correlated mating / Mestre

Orientador: Dílson Amâncio Alves / Banca: Carlos Roberto Minussi / Banca: Francisco Villarreal Alvarado / Banca: Vivaldo Fernando da Costa / Banca: Walmir de Freitas Filho / Resumo: O fluxo de carga convencional é considerado inadequado para a obtenção do ponto de máximo carregamento devido a singularidade da matriz Jacobiana. Os métodos da continuação são ferramentas eficientes para a solução deste tipo de problema, e diferentes parametrizações são utilizadas para evitar a singularidade da matriz. Neste trabalho apresentase uma técnica de parametrização geométrica que possibilita o traçado completo das curvas PV sem os problemas de mal condicionamento. A técnica proposta associa a robustez com a simplicidade e a facilidade de compreensão. A singularidade da matriz Jacobiana é eliminada pela adição da equação de uma reta que passa por um ponto no plano formado pelas variáveis perdas de potência ativa totais e o fator de carregamento, dois parâmetros físicos de fácil compreensão. A técnica, aplicada aos sistemas do IEEE (14, 30, 57, 118 e 300 barras) e ao sistema brasileiro sul-sudeste (638 e 787 barras), mostra que as características do fluxo de carga não só são preservadas, mas também melhoradas. Diversos testes são realizados para proporcionar a comparação do desempenho do esquema de parametrização proposto para o método do fluxo de carga continuado. / Abstract: The conventional Newton's method has been considered inadequate to obtain the maximum loading point of power systems due to the Jacobian matrix singularity. Continuation methods are efficient tools for solving this kind of problem, and different parameterizations are used to avoid the matrix singularity. This paper presents a new geometric parameterization scheme that allows the complete tracing of the PV curves without ill-conditioning problems. The proposed technique associates the robustness to the simplicity and easy understanding. The Jacobian matrix singularity is overcome by the addition of a line equation, which passes through a point in the plane, determined by the real power losses and loading factor variables, two parameters with clear physical meaning. The application of this new technique to the IEEE systems (14, 30, 57, 118 and 300 buses) and to the Brazilian systems south-southeast (638 and 787 buses) shows that the characteristics of the conventional Newton's method are not only preserved but also improved. Several tests are carried out to compare the performance of the proposed parameterization scheme for the continuation power flow method. / Doutor

Orientador: João Batista Campos Silva / Banca: Ricardo Alan Verdú Ramos / Banca: Edson Luiz Zaparoli / Resumo: O objetivo principal deste trabalho é a simulação numérica de escoamentos de fluidos incompressíveis pelo método de elementos finitos baseado em volumes de controle (CVFEM) utilizando a metodologia de simulação das grandes escalas. As equações governantes são filtradas para a simulação das variáveis de grandes escalas e as escalas sub-malhas, que aparecem devido ao processo de filtragem, são modeladas por meio do modelo de viscosidade turbulenta de Smagorinsky. O domínio é discretizado em malha não estruturada formada por elementos finitos triangulares de seis nós e as equações são integradas em volumes de controle formados em torno dos nós dos elementos. O presente código numérico foi validado aplicando-o a alguns problemas-testes e os resultados, comparados com os disponíveis na literatura. Os casos testes foram o escoamento em uma cavidade quadrada induzido pelo movimento da parede superior, e escoamento por convecção natural em uma cavidade quadrada. Os resultados obtidos, no presente trabalho, concordaram com os resultados da literatura. / Abstract: The main purpose of this work is the numerical simulation of incompressible fluid flows by a control volume finite element method (CVFEM) using the methodology of large-eddy simulation. The domain is discretized using unstructured mesh of six-noded triangular finite elements and the equations are integrated into control volumes around the nodes of the finite elements. The government equations are filtered for simulation of the large scales variables and the sub-grid scales appearing due to the filtering process are modeled through the eddy viscosity model of Smagorinsky. Two-dimensional benchmark problems are solved to validate the numerical code and the results are presented and compared with available results from the literature. The test cases were the lid-driven cavity flow and natural convection flow inside a square cavity. The obtained results, in the present work, agree with results from the literature. / Mestre

Resumo: Os objetivos do presente trabalho foram calcular o valor econômico (VE) da característica taxa de prenhez de novilhas precoces e não precoces, em sistemas de produção de carne, com diferentes idades à primeira cobertura (14, 18 e 24 meses), supondo-se diferentes taxas de prenhez (20%, 30% e 40%) e diferentes épocas de descarte, além de, mediante a metodologia do fluxo de genes, avaliar o impacto do melhoramento desta característica em um rebanho, na obtenção de ganho genético para outras características. Foi utilizado um modelo bio-econômico para o cálculo do desempenho do rebanho, das receitas e custos de um sistema de produção utilizando animais da raça Nelore. O VE foi obtido aumentando-se em 1% a taxa de prenhez das novilhas precoces e não precoces, mantendo-se os níveis das demais características constantes. O fluxo gênico foi calculado considerando que a) as fêmeas entraram em reprodução entre 24 e 36 meses de idade e b) as fêmeas entraram em reprodução entre 12 e 24 meses de idade. Expressos com base no rebanho, os VE para a taxa de prenhez de novilhas variou de - R$ 3.652,17 a R$ 7.353,33. O VE foi maior quando as novilhas foram expostas aos touros aos 14 meses, indicando que a adoção desse manejo reprodutivo pode ser financeiramente compensadora. Quando as fêmeas entraram em reprodução entre 12 e 24 meses, a estabilização da proporção dos genes oriundos das fêmeas selecionadas ocorreu após 34 anos, fixando-se em 0,1322, enquanto que, se estas fêmeas tivessem iniciado a reprodução entre 24 e 36 meses, este tempo aumentaria para 44 anos fixando-se em 0,1045...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The aim of the present work was to calculate economic values for the pregnancy rate of Nellore heifers (precocious and not precocious), for cowcalf production systems, starting reproductive life at 14, 18 and 24 months, assuming differents pregnancy rates (20%, 30% and 40%) and differents culling periods. It was also evaluated the impact of improvement of this trait on the genetic and economic gain of other hipothetical traits in a population, using the gene flow methodology. A bio-economic model was used to calculate herd performance, revenues and costs of the beef production system. The economic values (EV) were obtained by increasing in 1% the original pregnancy rate of precocious and not precocious heifers, keeping the level of the other traits constant. The gene flow were calculaded considering the precocious and non precocious heifer production systems. When expressed on herd basis, the EV ranged from - R$ 3652.17 to R$ 7353.33. The highest EV was obtained when heifers were exposed to sires at 14 months of age. This result suggests that the adoption of such reproductive management may be economically compensating. The gene flow study showed that when females entered in reproduction between 12 and 24 months, gene proportions were estabilized after 34 years, fixing in 0.1322. If these females had started reproduction between 24 and 36 months, this estabilization period would be increased to 44 years, fixing in 0.1045. Assuming a genetic-economical superiority for a given trait of interest, expressed in both males and female of R$ 30.00, the genetic economical gain would be obtained in a shorter time and the expected response after one round of selection would have a greater magnitude in the first case (R$ 3.97) when compared with the second case (R$ 3.13)... (Complete abstract, click electronic access below) / Orientadora: Lúcia galvão de Albuquerque / Coorientadora: Vera Lúcia Cardoso / Banca: Henrique Nunes de Oliveira / Banca: Maria Eugênia Zerlotti Mercadante / Mestre

Resumo: A expansão das áreas urbanas promove consideráveis alterações no uso e ocupação da terra de uma bacia hidrográfica. Estas novas características condicionam a bacia hidrográfica a um novo regime das variáveis hidrológicas. Desse modo, antecipar o comportamento das variáveis hidrológicas passou a ser o desafio dos planejadores urbanos, pois com a redução de áreas permeáveis o volume que antes infiltrava passa a escoar superficialmente requerendo espaços para ser locado. Com o intuito de locar este acréscimo problemático da vazão as pesquisas em hidráulica e hidrologia passaram a recorrer aos modelos de previsão de vazão. Aos modelos de previsão de vazões somou-se o advento dos programas de geoprocessamento, possibilitando a estruturação de bancos de dados mais detalhados. Assim, este trabalho configurou um banco de dados no ArcMap 9.2 utilizando cartas temáticas confeccionadas no AutoCAD 2000 e planilhas cadastrais sobre o uso e ocupação da terra no Excel 2003 para a sub-bacia hidrográfica do Córrego Sem Nome, localizada no município de Ilha Solteira - SP. Esta bacia hidrográfica tornou-se um caso interessante para estudo, pois além de ser de pequeno porte, área de 3,47 km², em 45 anos deixou de ser rural e passou a ser 100% urbana, sofrendo com intensos processos erosivos. A aplicação do ArcMap 9.2 na determinação dos parâmetros da bacia de drenagem forneceu uma estimativa mais acurada dos coeficiente de runoff, parâmetros da fórmula de Horton e coeficientes de Manning. O Método do Balanço de Massas foi empregado para o cálculo das vazões, a fórmula de Horton para a determinação da infiltração e o método da onda cinética para o cálculo dos tempos de concentração dos trechos a serem analisados. Dessa forma, confeccionou-se um ferramental computacional que possibilitou simulações dos efeitos da urbanização ao longo dos anos... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The urban areas expansion brings significant changes in use and land cover watershed. These new features make the basin to a new system of hydrological variables. Thus, the challenge for urban planners was anticipate the behavior of hydrologic variables because the decrease of permeable areas decreased the volume that infiltrate, increasing runoff, requiring space to be leased. In order to resolve this flood's increase problem researches in hydraulics and hydrology are turning to predictive modeling of flow. Models for forecasting stream flow added to the advent of GIS programs, enabling the structuring more detailed databases. This paper set up a database in ArcMap 9.2 using thematic maps prepared in AutoCAD 2000 and cadastral spreadsheets about the use and land cover in Excel 2003 for the catchment area of the Sem Nome Stream, located in Ilha Solteira- SP, Brazil. This basin has become an interesting case to study, as well as being small, area of 3.47 square kilometers, in 45 years no longer rural and has become 100% urban, suffering from severe erosion. The application of ArcMap 9.2 on watershed parameters determination provides a more accurate estimate of runoff coefficient, of the parameters of the Horton's formula and of the Manning coefficients. The method of mass balance was used to calculate the flow, the Horton's formula for determining the infiltration and wave kinetic method for calculating time of concentration of watercourses to be analyzed. Thus, a simulations tool has been concocted turning possible to know the effects of urbanization all over the years, providing the peak flow for each stage of the occupation in the runoff launch. Finally, with the peak flows determined, we evaluated the efficiency of the existing drainage system in the watershed, since it was built along with the city's projected deployment Ilha Solteira - SP, Brazil / Orientador: José Augusto de Lollo / Coorientador: Jefferson Nascimento de Oliveira / Banca: Paulo Augusto Romera e Silva / Banca: Sergio dos Anjos Ferreira Pinto / Mestre

Orientador: Dilson Amancio Alves / Banca: Percival Bueno de Araujo / Banca: Carlos Roberto Minussi / Banca: Geraldo Roberto Martins da Costa / Banca: Luiz Carlos Pereira da Silva / Resumo: Este trabalho apresenta dois métodos para a análise estática de contingências em Sistemas Elétricos de Potência utilizando o Método da Continuação. No primeiro método a margem de carregamento pós-contingência é obtida a partir do ponto de máximo carregamento do caso base. A magnitude de tensão de uma barra qualquer é usada como parâmetro na etapa de parametrização do fluxo de carga continuado. O ramo selecionado para avaliação da contingência é parametrizado por um fator de escalonamento que possibilita a remoção gradual do ramo e assegura a convergência nos casos em que o método diverge para a retirada total da linha de transmissão. Em geral, para a maioria das contingências analisadas são necessárias poucas iterações para a determinação do ponto de máximo carregamento pós-contingência. Mostra-se que o método pode ser usado como uma técnica alternativa para a averiguação e até mesmo para a obtenção da lista de contingências críticas fornecida pela função de análise de segurança de sistemas elétricos. No outro método, o qual obtém o ponto de máximo carregamento de pós-contingência a partir do caso base, as variáveis ângulo de fase e magnitude de tensão de uma barra k qualquer, e a perda total de potência ativa, são propostas como parâmetros para a etapa de parametrização do fluxo de carga continuado utilizado na averiguação da lista de contingências críticas fornecida pela função de análise de segurança de sistemas elétricos. Nos casos em que há divergência do fluxo de carga, o método proposto possibilita confirmar se esta ocorre devido à deficiência numérica do método em si ou a inexistência de um ponto de operação factível de pós-contingência. O uso da perda total de potência ativa como parâmetro traz como vantagem a possibilidade da determinação de pontos além do ponto de singularidade sem a necessidade...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work presents two methods for static contingency analysis of electric power systems by using Continuation Methods. In the first the post-contingency loading margin is obtained from the base case maximum loading point. The voltage magnitude of any bus can be used as a parameter in the parameterization step of the proposed continuation power flow. The branch selected for contingency evaluation is parameterized by a scaling factor which allows its the gradual removal and assures the continuation power flow convergence for the cases where the method would diverge for the complete transmission line removal. In general, for most of the analyzed contingencies little iterations are necessary for the determination of the post-contingency maximum loading point. It is shown that the method can be used as an alternative technique to verify and even to obtain the list of critical contingencies supplied by the electric power systems security analysis function. In the other method, which obtains the maximum loading point from the base case, new parameters, namely the voltage magnitudes, phase angles and the total power losses, for evaluating the effects of branch outages. The approach can be used as a verification tool after a list of critical contingencies had been ranked according to their severities by the contingency selection functions. It is then possible to find whether the non-convergence of a power flow is due to a numerical problem or to an infeasible operating situation. The mains advantage of using the total real power losses as a parameter is that it is not necessary to change parameters during the solutions tracing until beyond the simple limit point, where the original Jacobian is singular. The proposed methods facilitate the development and the implementation of continuation methods for contingencies analysis / Doutor