Novas seqüências para supressão de contribuições indesejadas em Imagens e Espectroscopia por Ressonância Magnética Nuclear, tais como as provenientes da água, um solvente que sempre resulta num sinal muito intenso em sistemas biológicos, são motivos de estudo e desenvolvimento com diversas aplicações atuais. O método que estamos propondo aqui, uma versão adiabática de MEGA incorporada nas seqüências PRESS e STEAM, visa a supressão do sinal da água presente no espectro de um volume localizado em uma amostra intacta. Para o campo magnético desse estudo (2.0 Tesla) e pelas características do magneto usado nesses experimentos, o pico do solvente tem o inconveniente de apresentar uma linha espectral muito larga quando comparado com a extensão do deslocamento químico das fiações de açúcar. O resultado indesejado é a sobreposição pelas suas vertentes, das diversas outras linhas espectrais, cujo interesse é de extrema importância, como a de alguns sólidos solúveis de açúcares. O principal problema encontrado é que a separação entre os picos da água e dos açúcares próximos é da ordem de 1 ppm. A metodologia proposta consiste na aplicação de pulsos de gradiente de campo magnético intensos em conjunto com uma seqüência de pulsos de RF adiabáticos e convencionais, seletivos em freqüência e espacialmente, para suprimir o pico da água em uma região espectral muito específica, sem nenhum dano a linearidade de fase do espectro restante. Esse procedimento, aliado a uma localização espacial muito eficiente, aumenta ainda mais o poder de análise desta ferramenta, a 1H MRS. Os resultados obtidos em campo de 2.0Tesla (85 Hz/ppm) mostraram que as seqüências híbridas adiabáticas MEGA-PRESS e MEGA-STEAM são bem eficazes na supressão do pico da água, como era esperado. Além disso, sua aplicação no monitoramento do grau de maturação de frutas intactas através do seu teor de açúcar, se mostrou muito bom dadas as condições experimentais extremamente limiares apresentadas pelo espectrômetro / New sequences for suppression of undesirable contributions in Magnetic Resonance Imaging and Spectroscopy, such as water, a solvent that always represent a very strong peak in biological systems, are object of recent development for several different applications. The method proposed here, an adiabatic version of MEGA incorporated within PRESS and STEAM, aims the suppression of the water peak present on volume selected spectra of intact specimens. For the magnetic field of this study (2.0 Tesla) and for the characteristics of the magnet used in the experiments, the solvent peak has the inconvenience of having a large width as compared to the spread in chemical shift of the sugar fractions. The undesirable result is the superposition on its tail with severa1 spectral lines, whose interest is of extreme importance, such as some sugar solid solutes. The main problem encountered is that the separation between the water peak and the nearest sugar peaks is of the order of 1 ppm. The proposed methodology consists on the application of intense gradient pulses along with a sequence of adiabatic and conventional RF pulses, both frequency and spatially selective, to suppress the water peak in a very specific spectral region, without any disturbance of the phase linearity of the remaining part of the spectrum. This procedure, allied to a very efficient spatial localization, enhances the power of the very well-known tool, the 1H MRS. Results obtained at 2.0Tesla (85 Hz/ppm) show that the hybrid adiabatic sequences MEGA-PRESS and MEGA-STEAM are efficient on suppressing the water peak, as expected. Also, their application on monitoring the degree of ripeness of intact fruits through their sugar content, has shown very good results, considering the extremely limiar experimental conditions presented by the spectrometer

Os biocombustíveis, tais como biodiesel e etanol, vem sendo cada vez mais utilizados como substitutos dos derivados do petróleo. O estudo de culturas bioenergéticas tem se expandido no Brasil, sendo instituido no país um Programa Nacional de Produção e Uso do Biodiesel, visando sua produção a partir de culturas típicas da agricultura familiar brasileira, como, por exemplo, a mamona e a palma de óleo. A cultura da palma de óleo tem maior concentração na região Norte do Brasil, porém, estudos relacionados ao cultivo desta em outras regiões ainda são incipientes. Visando o cultivo desta planta na região sudeste, utilizando a irrigação localizada e disponibilizando nutrientes por meio de um efluente oriundo de outra planta bioenergética, a vinhaça da cana-de-açúcar, este experimento teve como objetivo a determinação da evapotranspiração de cultura da palma de óleo por lisimetria de pesagem, em sua fase jovem e, descrever os efeitos da vinhaça nas características biométricas, clorofila e nos teores de nutrientes foliares desta cultura. O estudo foi realizado em uma área experimental situada na Fazenda Areão da Escola Superior de Agricultura \"Luiz de Queiroz\", USP, em Piracicaba-SP. As mudas foram produzidas em casa de vegetação, sendo transplantadas a campo em outubro de 2015, tendo sido avaliadas de novembro de 2015 a março de 2017. O espaçamento utilizado foi o de 9 x 9 m disposto em triângulo equilátero, totalizando 143 plantas ha-1. Os tratamentos foram dispostos aleatorimente, com três blocos compostos por quatro repetições cada, sendo eles: T1 - irrigação com adubação química; T2 - 50% da dose de potássio (K) via fertirrigação com vinhaça e os outros 50% da dose de K fornecida com a adubação química; T3 - 75% da dose de K via fertirrigação com vinhaça e os outros 25% da dose de K via adubação química; T4 - 100% da dose de K via fertirrigação com vinhaça. O sistema de irrigação utilizado foi o gotejamento. A evapotranspiração da cultura (ETc) foi determinada por lisimetria de pesagem. Ao fim do experimento foi realizada a coleta de folhas para a determinação da concentração de nutrentes. A palma de óleo apresentou valores de ETc e Kc entre 2,16-5,00 e 0,71-1,06 respectivamente, no seu primeiro ano de cultivo irrigado. Em sua fase jovem, a cultura respondeu de forma positiva a fertirrigação com vinhaça, sendo o T3 (75% da dose de K disponibilizado via fertirrigação por vinhaça) o que demonstrou melhores resultados quanto ao crescimento da cultura em Piracicaba-SP. As características meteorológicas em Piracicaba-SP são fatores positivos para o cultivo da palma de óleo na região, contudo, a temperaturas mínimas ocorridas no inverno podem afetar o desenvolvimento da planta. / Biofuels, such as biodiesel and ethanol, are increasingly being used as substitutes for petroleum derivatives. The study of bioenergy crops has expanded into Brazil, being instituted in the country a National Program for Production and Use of Biodiesel, for their production from typical crops of the Brazilian small farming, for example, castor bean and oil palm. The oil palm crop has higher concentration in the northern region of Brazil, however, studies related to the cultivation of this crop in other regions are still incipient. Aiming to cultivate this plant in the southeast region using localized irrigation and providing nutrients by effluent from another bioenergetic plant, the sugarcane vinasse, this work had as its main objective the determination of the crop evapotranspiration of oil palm by weighing lisimetry in its young phase and to describe the effects of vinasse on the biometric, chlorophyll and foliar nutrient contents of this crop. The study was carried out in an experimental area located at Areão Farm of the Superior School of Agriculture \"Luiz de Queiroz\", USP, in Piracicaba-SP. The seedlings were grown in a greenhouse and transplanted in the field October 2015, has been evaluated between November 2015 and March 2017. The spacing used was 9 x 9 m arranged in equilateral triangle, a total of 143 plants ha-1. The treatments were arranged randomly, with three blocks composed of four replicates each, being: T1 - irrigation with chemical fertilization; T2 - 50% of the potassium (K) dose supplied via fertigation with vinasse and the other 50% of the K dose supplied with the chemical fertilizer; T3 - 75% of K dose via fertigation with vinasse and the other 25% of K dose via chemical fertilization; T4 - 100% of K dose via fertigation with vinasse. The irrigation system used was the drip irrigation. The crop evapotranspiration (ETc) was determined by weighing lysimetry. At the end of the experiment, leaves were collected to determine the nutrient concentration. The oil palm showed values of ETc and Kc between 2.16-5.00 and 0.71-1.06, respectively, in its first year of irrigated cultivation. In its young stage, the crop responded positively fertigation with vinasse, and T3 demonstrated better results regarding growth crop in Piracicaba. Weather features in Piracicaba-SP were largely a positive factor for the cultivation of oil palm in the region, however, the minimum temperatures occurred in the winter can affect the development of the plant and can have a negative influence on future productions.

O presente trabalho teve por objetivo desenvolver um programa computacional, denominado CADDHIL, para auxílio no desenho, simulação e dimensionamento de projetos de irrigação localizada em ambiente gráfico do AutoCAD. Foram utilizadas as linguagens de programação Auto Lisp e Delphi na criação do programa, que permite o desenho, procedimentos de cálculos automáticos e simulações de várias situações durante a fase de projeto. O programa permite a seleção do tipo de emissor, gotejador ou microaspersor, cálculo da lâmina de água a aplicar na cultura, dimensionamento da tubulação lateral, de derivação e principal. No dimensionamento da tubulação lateral foram propostos dois métodos, o trecho a trecho e o hidráulico. No dimensionamento da tubulação de derivação foi utilizado o método da divisão em trechos. No dimensionamento da tubulação principal foi utilizado o método econômico do custo anual total simplificado. Os dados do projeto de irrigação são armazenados em um banco de dados que podem ser acessados posteriormente. O programa apresenta ainda, tabelas auxiliares com dados de coeficientes de rugosidade, diâmetros de tubulações e ferramentas para cálculos hidráulicos, normalmente utilizados em projetos de irrigação localizada. / The main objective of this work was to develop a software, denominated CADDHIL, to support drawing, simulation and design of localized irrigation projects with AutoCAD program. Auto Lisp and Delphi languages were used in the program construction, that allows the drawing, automatic calculations procedures and simulations for several situations in the project stage. The program allows the selection and calculation the emitter type, drip emitter or spray emitter, depth of water to be delivery to irrigation crop, design of lateral, manifold and main pipeline. In lateral pipeline design two methods were proposed: the step by step and the hydraulic one. In the manifold pipeline design, the section method was used. In the main pipeline design the economic method of the simplified total annual cost was used. The data of the irrigation project are saved in a database that can be accessed at any moment. The software presents auxiliary tables with data of friction coefficients, inside diameters and tools for hydraulic calculations, usually used in projects of localized irrigation.

Com a necessidade de se promover o uso eficiente da água na agricultura, aprimoramentos e novos desenvolvimentos em equipamentos de irrigação são sempre bem-vindos. Um sistema de irrigação por gotejamento móvel (IRGMO), trata-se da união entre a irrigação por pivô central (irrigação por aspersão) e a irrigação por gotejamento (irrigação localizada). O sistema é constituído por tubos de descida que unem a linha principal do pivô central (aço zincado) com as linhas gotejadoras (polietileno). A vazão em cada ponto de derivação do pivô é calculada em função da vazão dos gotejadores e do número de emissores por metro linear de mangueira. A área é irrigada através do movimento circular do equipamento no campo, que arrasta sobre o terreno e sobre o dossel das plantas as linhas gotejadoras. As vantagens deste sistema híbrido de irrigação é poder utilizar gotejadores de vazão elevada (2 - 12 litros/ hora), o que reduz o risco de entupimento do sistema, assim como, requerer somente 1 a 2 % da quantidade equivalente de metros lineares de tubogotejadores da irrigação localizada fixa sobre o terreno. Este trabalho teve como objetivo apresentar uma metodologia de cálculo para o dimensionamento deste novo sistema de irrigação por gotejamento móvel, assim como, desenvolver um software livre de dimensionamento deste sistema. O software foi desenvolvido em Visual Basic 2015, utilizando a interface do Microsoft Visual Studio Community 2015 (Windows). A linguagem de programação segue a metodologia baseada em um conjunto de 44 equações, as quais por meio parâmetros fornecidos pelo usuário possibilitam o dimensionamento do sistema. O resultado foi um software leve, capaz de realizar os cálculos necessários rapidamente, apresentando ao final dimensionamento uma janela com resumo do sistema IRGMO e uma tabela contendo as informações para cada linha de derivação. Os resultados podem ser salvos em um arquivo de texto ou podem ser enviados diretamente ao Microsoft Excel, os parâmetros utilizados pelo usuário podem ser salvos também, dessa forma permitindo que um mesmo dimensionamento possa ser feito várias vezes. Além de apresentar o software desenvolvido, este trabalho apresenta também alguns cenários de dimensionamento. / With the need to promote the efficient use of water in agriculture, enhancements, and new developments in irrigation equipments are always welcome. A mobile drip irrigation system (IRGMO), is the union of center-pivot irrigation (sprinkler irrigation) and drip irrigation (localized irrigation). The system consists of lowering pipes connecting the main line of the central pivot (galvanized steel) with driplines (polyethylene). The flow at each point deriving from the pivot is calculated in function of the flow rate drippers and a number of transmitters per linear meter of hose. The area is irrigated through the circular motion of the equipment in the field which drags on the ground and on the canopy of plants driplines. The advantages of this hybrid system of irrigation is the use of high flow drippers (2-12 liters/hour), which reduces the risk of clogging the system, as well as it requires only 1 to 2% of the equivalent amount of linear meters of irrigation driptubes fixed on the ground. This work aimed to introduce a calculation methodology for the sizing of this new mobile drip irrigation system, as well as, to develop a free software system sizing. The software was developed in Visual Basic 2015, using the interface of Microsoft Visual Studio Community 2015 (Windows). The programming language follows the methodology based on a set of 44 equations, which through user-supplied parameters allows the sizing system. The result was a lightweight application, able to perform the necessary calculations quickly, showing the end sizing a window with a summary of the IRGMO system and a table containing the information for each line. The results can be saved in a text file or sent directly to Microsoft Excel, the parameters used by the user can be saved as well, and thus allowing that an even sizing can be done several times. In addition to introducing the application development, this paper presents also some sizing scenarios.

Para que o sistema de irrigação localizada opere com uma boa uniformidade de aplicação, é necessário que sejam adotas boas práticas de instalação e manejo, como também, que a fonte de água atenda aos requisitos de qualidade exigida e que o sistema de filtragem contribua para reduzir os riscos de obstrução. Entretanto, há condições em que o risco de obstrução pode ocorrer após o sistema de filtragem. Procedimentos inadequados de montagem e manutenção da linha podem levar a entrada de partículas sólidas que oferecem risco de obstrução. A característica da partícula associada a posição da linha pode favorecer ou reduzir os riscos de obstrução. O trabalho teve como objetivo avaliar o efeito do pulso de partículas em diferentes posições de linha. O experimento foi realizado no Instituto Nacional Ciência e Tecnologia em Engenharia de Irrigação, INCT-EI, vinculado ao Laboratório de Irrigação do Departamento de Engenharia de Biossistemas, da Escola Superior de Agricultura \"Luiz de Queiroz\"- (ESALQ/USP). Foram avaliados dois modelos de tubos gotejadores com emissores convencionais (não compensantes), integrados, de formato plano (tipo pastilha), submetidos a pulso por partículas sólidas combinando três fatores: posição da linha (para cima, para baixo e para o lado), diâmetro da partícula (0,05-0,1mm; 0,1-0,25mm; 0,25-0,5mm), concentração de partículas (5g, 10g e 20g), em sete posições de gotejadores na linha espaçados a cada 0,5 m. Foi utilizado o delineamento de blocos não casualizados, e para a comparação das médias de vazões relativas, foi adotado o teste de Tukey com significância de 5% e 10% na análise de variância. A análise fatorial revelou que o modelo de gotejador 1 apresenta maior susceptibilidade a obstrução nos quatro primeiros gotejadores, com diferença significativa para fatores isolados quanto em interação. O modelo 2 não apresentou diferença estatística para o fator concentração. Para os demais fatores e interações, foi observado que gotejadores mais distantes também podem apresentar redução de vazão quando submetidos ao pulso. Em ambos modelos, observou-se que o diâmetro da partícula é um fator que influencia a obstrução de gotejadores. Os gotejadores iniciais estão mais propensos a obstrução quando submetidos a pulsos de partículas. A posição da linha voltada para o lado contribui para redução dos riscos de obstrução. / For an irrigation system located operate with good uniformity of application, it is necessary to adopt good installation and management practices, as well as the water source meets the required quality requirements and the filtering system contributes to reduction of obstruction\'s risks. However, there are conditions where the risk of obstruction may occur after the filtering system. Inadequate line assembly and maintenance procedures can lead to the entry of solid particles that allow the clogging emitters. The particle characteristic associated with lineage may favor or reduce the risk of obstruction. The objective of this work was to evaluate the effect of the pulse of particles in different positions of the line. The experiment was carried out at the National Institute of Science and Technology in Irrigation Engineering, INCT-EI, linked to the Irrigation Laboratory of the Department of Biosystems Engineering, School of Agriculture \"Luiz de Queiroz\" - (ESALQ / USP). Two tube models of conventional drippers (non-compensating) were submitted to pulses by solid particles combining three factors: line position (up, down and to the side), particle diameter (0.05-0.1 mm, 0.1-0.25mm, 0.25- 0.5mm), particle concentration (5g, 10g and 20g) in seven positions of drippers in the line spaced every 0.5 m. The design of non-randomized blocks was used, and the Tukey test with significance of 5% and 10% as analysis of variance for comparison of means. The factorial analysis revealed that the model drip tube 1 presented greater susceptibility to obstruction in the first four drippers, with a significant difference for factors isolated and in interaction. The model 2 did not present statistical difference for the concentration factor, however, for the other factors and interactions, it was observed that more distant drippers can also present reduction of flow when submitted to the pulse. In both models, it was observed that the particle diameter is a factor that influences the drip obstruction. It has been observed that the diameter of the particle is a factor that influences the obstruction of drippers. The initial drippers are more prone to obstruction when subjected to pulses of particles. The position of the line facing the side of the contributed to reduces the risk of obstruction.

A citricultura desempenha papel fundamental na agroindústria do Estado de São Paulo; porém, nos últimos 5 anos, muitos citricultores sentem a necessidade de irrigar seus pomares, buscando estabilidade e aumento da produtividade. Para o desenvolvimento do projeto foram instalados três experimentos, sendo o primeiro para avaliar o lisímetro poroso desenvolvido por Machado & Coelho (2000), com o objetivo de determinar o consumo de água de plantas jovens de lima ácida ‘Tahiti’ sobre citrumelo Swingle (Experimento I). O segundo trabalho de pesquisa, realizado em um pomar com dez anos de idade, teve como objetivo medir o consumo de solução fertilizante pelo sistema radicular de porta-enxerto limão ‘Cravo’ sobre lima ácida ‘Tahiti’, pela metodologia do lisímetro poroso, em função de três diferentes soluções fertilizantes (Experimento II). O terceiro experimento, conduzido em casa de vegetação, teve por objetivo estudar o desenvolvimento vegetativo e o consumo de água de mudas de laranja Pêra sobre limão ‘Cravo’ em função de fertirrigações à base de nitrogênio e cálcio no primeiro ano de plantio (Experimento III). Para a coleta dos dados do experimento I, utilizaram-se três plantas devidamente isoladas das precipitações naturais, abastecidas unicamente pelo lisímetro poroso. O consumo de água pelas plantas de lima ácida ‘Tahiti’ sobre Citrumelo Swingle com 1 ano e meio de idade e fração de área molhada média (P) de 4%, variou de 2 a 3,5 L.dia-1 e a evapotranspiração da cultura variou de 3 a 5 mm.dia-1. Em plantas adultas realizou-se o experimento II, neste isolaram-se duas plantas das precipitações naturais para a realização do experimento. Na projeção da copa foram instalados nove conjuntos lisímetricos, sendo três para cada tratamento a ser implantado: Tratamento 1 água pura (testemunha), Tratamento 2 solução fertilizante (N, P e K) e Tratamento 3 solução fertilizante (N, P, K, Ca, Zn e B). A inclusão dos elementos Ca, Zn, B, e S na solução de N, P e K (Tratamento T3) promoveu aumento na absorção de água e nutrientes de 48% quando comparada à testemunha, e a aplicação de apenas os elementos N, P e K (Tratamento T2) foi superior à testemunha em 9%. O consumo de solução do tratamento T3 (N, P, K, Ca, Zn, B, e S) foi superior ao tratamento T2 (N, P e K) em 35%. A metodologia do lisímetro poroso apresentou resultados satisfatórios na medição do consumo de água pelas plantas adultas. Nas condições em que o experimento foi conduzido, ou seja, com valores de fração de área molhada de 5 % para PW e 13% para P, o consumo médio de água pelas plantas foi de 30 e 35 L.dia-1 para as plantas 1 e 2, respectivamente. Nas condições em que o experimento foi conduzido, os resultados referentes ao consumo de água pelas plantas mostraram que a aplicação de N e Ca via fertirrigação não promoveu aumento significativo nos valores de consumo de água pelas plantas. As menores doses de N e Ca proporcionaram os maiores valores de área foliar. Os valores de altura das plantas e diâmetro do tronco não apresentaram diferenças entre os tratamentos. / The citriculture plays fundamental role in the agribusiness of the State of São Paulo, however in the last 5 years many citrus growers feel the need to irrigate their orchards, looking for the stability and yield increase. For the development of the project three experiments were installed, being the first to evaluate the porous lysimeter developed by Machado & Coelho (2000), with the objective of determining the water consumption of young plants of ‘Tahiti’ lime on Swingle citrumelo (Experiment I). The second research trial was accomplished at an orchard of ten years old, and had the objective of measuring the consumption of fertilizing solution by the root system of ‘rangpur’ lime rootstock on ‘Tahiti’ lime, using the porous lysimeter methodology, in function of three different fertilizing solutions (Experiment II). The third experiment was conducted in a greenhouse with the objective of studying the vegetative development and the water consumption of seedlings of Pêra orange on ‘rangpur’ lime in function of fertigations with nitrogen and calcium in the first year from planting (Experiment III). Data of the experiment I was collected from three plants isolated properly from the natural rain, supplyed with water only from the porous lysimeter. The water consumption of the plants of ‘Tahiti’ lime on the Swingle Citrumelo rootstock with 1 and a half year old and medium wetted area fraction (P) of 4%, varied from 2 to 3.5 L.day-1 and the crop evapotranspiration ranged from 3 to 5 mm.day-1. Experiment II was conducted with adult plants. Two plants were isolatedfrom the natural precipitations for the accomplishment of the experiment. Nine lysimeters sets were installed in the canopy projection, being three for each treatment to be implanted: Treatment 1 pure water (control), Treatment 2 fertilizing solution (N, P and K) and Treatment 3 fertilizing solution (N, P, K, Ca, Zn and B). The inclusion of the elements Ca, Zn, B, and S in the solution of N, P and K (Treatment T3) increased the uptake of water and nutrients in 48% when compared to the control, and the application of only the elements N, P and K (Treatment T2) was superior to the control in 9%. The consumption of solution in the treatment T3 (N, P, K, Ca, Zn, B and S) was higher than the treatment T2 (N, P and K) in 35%. The methodology of the porous lysimeter presented satisfactory results in the measurement of the water consumption for the adult plants. In the conditions in that the experiment was conducted, that is, with values of wetted area fraction of 5% for PW and 13% for P, the average consumption of water by the plants was of 30 and 35 L.day-1 for the plants 1 and 2, respectively. In the conditions the experiment was conducted, the results regarding the water consumption by the plants showed that the application of N and Ca through fertigation did not promote significant increase in the water consumption. The smallest doses of N and Ca provided the largest values of leaf area. The values of height of the plants and diameter of the trunk did not present differences among the treatments.

Neste trabalho estudamos comportamento assintótico de problemas parabólicos semilineares do tipo ut ¡div(p(x)Nu)+l u = h(u) em um domí?nio limitado e suave W ½ Rn, com condições de Neumann na fronteira, quando o coeficiente de difusão p se torna grande em uma sub-região W0 que é interior ao domí?nio físico W. Provamos que, sob determinadas hipóteses, a família de atratores se comporta semicontinuamente inferior e superiormente quando a difusão explode em W0 / In this work we study the asymptotic behavior of semilinear parabolic problems of the form ut ¡div(p(x)Ñu)+l u = h(u) in a bounded smooth domain W ½ Rn and Neumann boundary conditions when the diffusion coefficient p becomes large in a subregion W0 which is interior to the physical domain W. We prove, under suitable assumptions, that the family of attractors behave upper and lowersemicontinuously as the diffusion blows up in W0.

Realizou se a presente pesquisa, visando investigar e apresentar um método alternativo de irrigação localizada, com o qual se obtivesse baixo custo e nível tecnológico comparável aos métodos existentes no mercado. Para tanto, desenvolveu-se os modelos matemáticos UNIVERSAL e WSBOTREL, para dimensionamento de microtubos sob regime de escoamento turbulento, onde se inclui as perdas de carga no microtubo, perda de carga localizada e por energia de velocidade na saída do microtubo, sendo que os mesmos foram utilizados no desenvolvimento de um software em planilha de Excel, para projetar linhas laterais com microtubos de comprimentos iguais e variáveis. Os modelos foram avaliados com o dimensionamento de uma linha lateral de irrigação, e tiveram ótimos desempenhos, tendo em vista que os dados coletados proporcionaram vazão média próxima da vazão de projeto, com coeficiente de determinação acima de 98%, excelente uniformidade de distribuição, baixo erro médio absoluto e coeficiente de variação de vazão. Avaliou-se o comportamento da água sob diferentes pressões e temperaturas, e verificou-se que a variação da vazão foi quase nula para uma diferença de temperatura de 3,00 Kelvins. O modelo WSBOTREL foi empregado para projetar um sistema de irrigação, com a proposta de utilizar fertirrigação em mudas de laranja cultivadas em estufa. O sistema ficou sob avaliação durante 160 dias, sendo que no final do ciclo, não foi observado entupimento dos emissores, e, as plantas tiveram alturas e diâmetros do caule iguais às plantas irrigadas de maneira tradicional com mangueiras, conforme procedimento adotado pela empresa, com vantagem de economizar mão de obra e solução utilizada na fertirrigação. Dessa forma, pode-se dizer que o sistema de irrigação com microtubos em regime de escoamento turbulento se mostrou tecnicamente viável para utilização. / The present work aims to investigate an alternative method of localized irrigation, with low cost and technological level comparable to nowadays equipments on the market. To do so, it has developed the mathematical models UNIVERSAL and WSBOTREL, for calculating microtubs diameter and length that would work under turbulent flow, where it is considered: head loss in the microtub and localized head loss at extremities. It was development software on a spreadsheet Excel, to design laterals lines with microtubs of similar and variable length. The models were evaluated for calculating the lateral line of irrigation systems, presenting great performance: collected data showed average discharge close to projected discharge, with coefficient of determination of 98%, excellent uniformity of distribution, low mean absolute error and variation coefficient of discharge. It was evaluated the behavior of emitters under different pressures and water temperatures. It was found that the discharge of variation was almost zero for a temperature difference of 3 degree Kelvin. The WSBOTREL model was used to design an commercial irrigation system, with the objective of making use of fertirrigation in nursery citrus plants (greenhouse). The system was under evaluation during 160 days. At the end of the growing cycle, it wasn´t observed clogging of emitters, and plants presented similar high and diameter of stem compare to the traditional irrigation method (hoses) according to the procedure adopted by the company, with advantage to reduce hand work and solution used in fertirrigation. The irrigation system with microtub under turbulent zone of flow was technically feasible to use.

This dissertation comprises experimental studies on the synthesis and applications of metallic nanoshells. These are a class of nanoparticles composed of a dielectric core and a thin metallic shell. Metallic nanoshells play an important role in nanotechnology, particularly in nanomedicine, due to their peculiar optical properties. The overall objectives of the dissertation were to improve the fabrication of these nanoparticles, and to demonstrate new applications of these materials in cancer research and spectroscopy. The fabrication of nanoshells is a multi-step process. Previously to our work, the procedures for the synthesis of nanoshells reported in the literature lacked systematic characterization of the various steps. The procedure was extremely time-consuming and the results demonstrated a high degree of size variation. In Chapter 3, we have developed characterization tools that provide checkpoints for each step of the synthesis. We demonstrated that it is possible to control the degree of coverage on the shell for a fixed amount of reagents, and also showed important differences on the shell growth phase for gold and silver. The synthetic optimization presented in Chapter 3 led to an overall faster protocol than those previously reported. Although the improvements presented in Chapter 3 led to a higher degree of control on the synthesis of nanoshells, the variations in the resulting particle population were still too large for applications in single particle spectroscopy and imaging. In Chapter 4, the synthesis was completely reformulated, aiming to narrow the size distribution of the nanoshell colloids. Through the use of a reverse microemulsion, we were able to fabricate ultramonodisperse silica (SiO2) cores, which translate into nanoshell colloids with narrow extinction bands that are comparable to those of a single nanoshell. We then fabricate a library of colloids with different core sizes, shell thicknesses and composition (gold or silver). The localized surface plasmon resonance (LSPR) of these colloids span across the visible range. From this library, two nanoshells (18nm silver on a 50nm SiO2 core, and 18nm gold on a 72nm SiO2 core) were selected for a proof of principle cell imaging experiment. The silver nanoshells were coated with a nuclear localization signal, allowing it to target the nuclear membrane. The gold nanoshells were coated with an antibody that binds to a receptor on the plasma membrane of MCF-7 human breast cancer cells. The nanoshells were easily distinguishable by eye in a dark field microscope and successful targeting was demonstrated by hyperspectral dark field microscopy. A comparison was made between fluorescent phalloidin and nanoshells, showing the superior photostability of the nanoparticles for long-term cell imaging. The results from Chapter 4 suggest that the nanoshells obtained by our new synthetic route present acceptable particle-to-particle variations in their optical properties that enables single particle extinction spectroscopy for cell imaging. In Chapter 5 we explored the use of these nanoshells for single-particle Surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS). Notice that particle-to-particle variations in SERS are expected to be more significant than in extinction spectroscopy. This is because particle-to-particle SERS variabilities are driven by subtle changes in geometric parameters (particle size, shape, roughness). Two types of gold nanoshells were prepared and different excitation wavelengths (λex) were evaluated, respective to the LSPR of the nanoshells. Individual scattering spectra were acquired for each particle, for a total of 163 nanoshells, at two laser excitation wavelengths (632.8 nm and 785 nm). The particle-to-particle variations in SERS intensity were evaluated and correlated to the efficiency of the scattering at the LSPR peak. Chapter 6 finally shows the application of gold nanoshells as a platform for the direct visualization of circulating tumor cells (CTCs). 4T1 breast cancer cells were transduced with a non-native target protein (Thy1.1) and an anti-Thy1.1 antibody was conjugated to gold nanoshells. The use of a transduced target creates the ideal scenario for the assessment of nonspecific binding. On the in vitro phase of the study, non-transduced cells were used as a negative control. In this phase, parameters such as incubation times and nanoshell concentration were established. A murine model was then developed with the transduced 4T1 cells for the ex vivo portion of the work. Non-transduced cells were implanted in a control group. Blood was drawn from mice in both groups over the course of 29 days. Antibody-conjugated nanoshells were incubated with the blood samples and detection of single CTCs was achieved in a dark field microscope. Low levels of nonspecific binding were observed in the control group for non-transduced cells and across different cell types normally found in peripheral blood (e.g. lymphocytes). All positive and negative subjects were successfully identified. Chapter 7 provides an outlook of the work presented here and elaborates on possible directions to further develop the use of nanoshells in bioapplications and spectroscopy. / Graduate / 2019-05-03

Ces dernières années, l'étude de la rupture localisée des structures massives sous chargement thermomécanique est devenue un enjeu important en Génie Civil du fait de l'augmentation du nombre de constructions endommagées ou totalement effondrées après un feu. Deux questions centrales ont émergé : la modélisation mathématique des phénomènes mis en jeu lors d'un feu d'une part et la simulation numérique de ces problèmes d'autre part. Concernant la modélisation mathématique, la principale difficulté est la mise en place de modèles thermomécaniques capables de modéliser le couplage existant entre les effets thermiques et mécaniques , en particulier dans une zone de rupture localisée. Comment le chargement mécanique affecte la distribution de température dans le matériau et inversement, comment le chargement thermique influence la réponse mécanique ? Sont des questions qui doivent être abordées. Ces questions sont d'autant plus difficiles à aborder que l'on considère une zone de rupture où la mécanique des milieux continus classiques ne peut pas être appliquée du fait de la présence de discontinuités du champ de déplacement et, comme cela est démontré dans ce travail, du flux thermique. Pour ce qui concerne la simulation numérique, la complexité du problème multi-physique posé en termes de système d'équations aux dérivées partielles impose le développement de méthodes de résolution approchées adaptées, efficaces et robustes, la solution analytique n'étant en général pas disponible. Cette thèse contribue sur les deux aspects précédents. En particulier, des modèles thermomécaniques pour le béton et l'acier (les deux principaux matériaux utilisés en Génie Civil) capables de contrôler simultanément les phases d'écrouissage accompagnées de plasticité et/ou d'endommagement diffus ainsi que la phase adoucissante due au développement de macro-fissures sont proposés. Le problème thermomécanique est ensuite résolu par une méthode dite «adiabatic operator split» qui consiste à séparer le problème multiphysique en une partie mécanique et une partie thermique. Chaque partie est résolue séparément en utilisant une fois de plus une méthode «d'operator split» dans le cadre des méthodes à discontinuités fortes. Dans ces dernières, une discontinuité du champ de déplacement ou du flux thermique est introduite et gérée au niveau élémentaire du code de calcul Éléments Finis. Une procédure de condensation statique élémentaire permet de prendre en compte ces discontinuités sans modification de l'architecture globale du code de calcul Éléments Finis fournissant les champs de déplacement et de température. Dans cette thèse est également abordée la question de l'évaluation de la réponse jusqu'à rupture de structures en béton armé de type poteaux/poutres soumises à un feu. L'originalité de la formulation proposée est de tenir compte de la dégradation des propriétés mécaniques du matériau due au chargement thermique pour la détermination de la résistance limite et résiduelle des structures mais également de prendre en compte deux types de rupture caractéristiques des structures poteaux/poutres à savoir les ruptures en flexion et les ruptures en cisaillement. Les travaux présentés dans cette thèse pourront être étendus pour décrire la rupture de structures en béton armé dans des cas bi ou tridimensionnels en tenant compte en particulier du comportement de l'interface acier/béton et/ou d'autres types de rupture comme la rupture par fatigue ou le flambage. Une extension possible est également la prise en compte des effets dynamiques mis en jeu lorsque la structure est sollicitée mécaniquement par un tremblement de terre ou un impact en plus de la sollicitation thermique. / During the last decades, the localized failure of massive structures under thermo-mechanical loads becomes the main interest in civil engineering due to a number of construction damaged and collapsed due to fire accident. Two central questions were carried out concerning the theoretical aspect and the solution aspect of the problem. In the theoretical aspect, the central problem is to introduce a thermo-mechanical model capable of modeling the interaction between these two physical effects, especially in localized failure. Particularly, we have to find the answer to the question: how mechanical loading affect the temperature of the material and inversely, how thermal loading result in the mechanical response of the structure. This question becomes more difficult when considering the localized failure zone, where the classical continuum mechanics theory can not be applied due to the discontinuity in the displacement field and, as will be proved in this thesis, in the heat flow. In terms of solution aspect, as this multi-physical problem is mathematical represented by a differential system, it can not be solved by an ‘exact’ analytical solution and therefore, numerical approximation solution should be carried out. This thesis contributes in both two aspects. Particularly, thermomechanical models for both steel and concrete (the two most important materials in civil engineering), which capable of controling the hardening behavior due to plasticity and/or damage and also the softening behavior due to the localized failure, are carried out and discussed. Then, the thermomechanical problems are solved by ‘adiabatic’ operator split procedure, which ‘separates’ the multi-physical process into the ‘mechanical’ part and the ‘thermal’ part. Each part is solved individually by another operator split procedure in the frame-work of embbed-discontinuity finite element method. In which, the ‘local’ discontinuities of the displacement field and the heat flow is solved in the element level, for each element where localized failure is detected. Then, these discontinuities are brought into the ‘static condensation’ form of the overall equilibrium equation, which is used to solved the displacement field and the temperature field of the structure at the global level. The thesis also contributes to determine the ultimate response of a reinforced concrete frame submitted to fire loading. In which, we take into account not only the degradation of material properties due to temperature but also the thermal effect in identifying the total response of the structure. Moreover, in the proposed method, the shear failure is also considered along with the bending failure in forming the overal failure of the reinforced structure. The thesis can also be extended and completed to solve the behavior of reinforced concrete in 2D or 3D case considering the behavior bond interface or to take into account other type of failures in material such as fatigue or buckling. The proposed models can also be improved to determine the dynamic response of the structure when subjected to earthquake and/or impact.