Este trabalho tem como escopo o desenvolvimento de um modelo matemático representativo do processo de enxerto de anidrido maleico em polietileno, processo conhecido como grafting, com o objetivo de prever as modificações no grau de enxerto e teor de gel. Neste processo utiliza-se um iniciador, geralmente um peróxido, para gerar radicais livres, os quais abstraem hidrogênio das moléculas do polímero, gerando radicais poliméricos. O anidrido maleico pode reagir com estes radicais poliméricos, enxertando-se à cadeia polimérica, ou com os radicais fragmentos do iniciador. O mecanismo inclui também as reações de terminação entre os diferentes tipos de radicais presentes. O teor de gel é calculado a partir do grau de formação de ligações cruzadas utilizando-se a aproximação de Charlesby-Pinner. As constantes cinéticas do modelo foram estimadas via regressão não-linear, usando dados experimentais obtidos na literatura, e o modelo foi validado com outros conjuntos de dados, também obtidos da literatura. O modelo obtido mostrou-se capaz de representar adequadamente os dados experimentais em diferentes condições. / The scope of this work is the development of a mathematical model that can represent the process of grafting of maleic anhydride in polyethylene. The objective of this model is to preview the main modifications in polymer structure, as degree of grafting and degree of gel. In this process, an initiator, generally a peroxide) is used to generate free radicals that can abstract hydrogen from the polymer molecules, producing polymeric radicals. Maleic anhydride can react with these polymeric radicals, resulting in grafted polymer chains, or with the initiator radicals. This mechanism includes termination reactions between the different types of radicals present. Gel content was calculated from the crosslinking degree using the approximation of Charlesby-Pinner. Kinetic constants of the model were estimated through non-linear regression, by fitting the model to experimental data taken from literature. The model obtained was further tested using other data sets obtained from literature. The developed model was able to represent adequately the experimental data under different conditions.

Nos últimos anos, a preocupação com a poluição e a conservação do meio ambiente tem aumentado consideravelmente. Da mesma forma, tem-se buscado soluções que agreguem sustentabilidade aos processos produtivos e a indústria como um todo. Dentre as diversas formas de poluição antropogênica encontradas atualmente, a poluição atmosférica figura como uma das mais danosas para os seres humanos, podendo causar distúrbios respiratórios, alergias, lesões degenerativas no sistema nervoso e em outros órgãos vitais. Mesmo não havendo um consenso entre a comunidade científica, acredita-se que a poluição atmosférica seja a grande responsável pelo "efeito estufa", gerando, por consequência, o descontrole do clima ao redor do mundo (intensificando a ocorrência de fenômenos meteorológicos potencialmente perigosos, como tornados, ciclones e degelo de calotas polares). Dessa forma, o entendimento dos fenômenos que envolvem a dispersão de poluentes na atmosfera mostra-se de suma importância nos dias de hoje. Como ferramenta promotora deste entendimento, destaca-se a simulação matemática dos fenômenos da dispersão de poluentes na atmosfera, que apresenta vantagens sobre as técnicas experimentais tradicionais, como custo reduzido e maior abrangência em relação a sua aplicabilidade. Neste trabalho, um programa de simulação fluidodinâmica comercial, chamado CFX®, foi utilizado para realizar a simulação da dispersão de um poluente inerte (SF6) em atmosferas com diferentes graus de turbulência (atmosferas estáveis, neutras e instáveis) utilizando-se os dados obtidos através do Experimento de Copenhagen, muito utilizado pela comunidade científica como ferramenta de validação para modelos matemáticos com este propósito. O modelo proposto é baseado no conceito da média de Reynolds (também conhecidos como modelos RANS, do inglês Reynolds-Averaged Navier-Stokes), adicionado de um modelo de turbulência de duas equações (RNG k- ) e da equação do transporte de um poluente genérico. Além disso, os resultados obtidos foram comparados com os resultados de outros modelos matemáticos propostos na literatura, a fim de avaliar seu desempenho. Conclui-se que, de maneira geral, o modelo proposto reproduz satisfatoriamente os dados experimentais, apresentando um melhor desempenho ao reproduzir atmosferas de fraca e moderada convecção. Pode ser observado também que o número de Schmidt turbulento mostra-se como um importante parâmetro a ser considerado, afetando diretamente o campo de concentrações obtido nas simulações. Em comparação com os outros modelos matemáticos encontrados na literatura, o modelo proposto apresenta o mesmo patamar de desempenho dos demais, figurando como uma ferramenta alternativa para simulação da dispersão de poluentes na atmosfera. / In recent years, concern about pollution and conservation of the environment has increased considerably. Likewise, we have sought solutions that add sustainability to the industry as a whole. Among the various forms of anthropogenic pollution found today, air pollution appears as one of the most harmful to humans, and can cause respiratory disorders, allergies and degenerative lesions in the nervous system and other vital organs. Although there is no consensus among the scientific community, it is believed that air pollution is the largely responsible for the "greenhouse effect", causing, consequently, potentially dangerous weather phenomena, as tornadoes and cyclones, and melting icecaps. Thus, the understanding of phenomena that involve the dispersion of pollutants in the atmosphere appears to be extremely important today. As a promoter tool of understanding, there is a mathematical simulation of the phenomena of dispersion of pollutants in the atmosphere, which has advantages over traditional experimental techniques, such as reduced costs and greater scope for their applicability. In this work, a commercial fluid dynamics simulation program, called CFX®, was used for the simulation of pollutant dispersion in atmospheres with different degrees of turbulence (atmospheres stable, neutral and unstable), using data obtained through the Experiment of Copenhagen, much used by the scientific community as a tool for validation of mathematical models for this purpose. The proposed model is based on the concept of RANS models, Reynolds-Averaged Navier-Stokes, added a turbulence model of two equations (RNG k- ) and the transport equation of a generic pollutant. Furthermore, the results were compared with results from other mathematical models proposed in the literature in order to evaluate its performance. We conclude that, in general, the proposed model reproduces satisfactorily the experimental data, showing a better performance when playing atmospheres of low and moderate convection. It can also be observed that the turbulent Schmidt number shows up as an important parameter to be considered, directly affecting the field of concentrations obtained in the simulations. Compared to other mathematical models in the literature, the proposed model has the same performance level of the other, appearing as an alternative tool to simulate the dispersion of pollutants in the atmosphere.

Orientadores: Jurandir Fernando Ribeiro Fernandes, João Frederico da Costa Azevedo Meyer / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-10-04T13:14:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Diniz_GeraldoLucio_D.pdf: 2090884 bytes, checksum: 8bbb10b902fcbcedf12c1be39d1dbd49 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: O resumo poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The abstract is available with the full electronic document / Doutorado / Automação / Doutor em Engenharia Elétrica

La teoría del portafolio estudia el proceso a través del cual se realiza la asignación óptima de activos. El análisis Media - Varianza (MV) propone que los agentes estructuran portafolios de inversión optimizando el retorno esperado o el riesgo. Así, fijando el nivel deseado de una de estas variables, es posible elaborar una frontera eficiente compuesta por portafolios óptimos. Sin embargo, si bien el análisis MV ha sido trabajado de manera extensa presenta una limitación: los parámetros reales no son conocidos sino estimados a partir de la observación de datos. Ello incorpora el problema de incertidumbre en la modelación, por lo que las reglas de portafolio óptimo están sujetas a errores aleatorios que pueden generar que los parámetros estimados se alejen de los reales. El objetivo del presente trabajo es revisar dicho análisis bajo el enfoque de reglas de portafolio, y si existe la posibilidad de reducir el riesgo de estimación a través de la combinación de las reglas con el portafolio de pesos iguales y con el portafolio ajustado por capitalización bursátil. Para la programación se utiliza el paquete estadístico R - project. Los resultados sugieren que la combinación de las reglas con los dos portafolios seleccionados puede mejorar los resultados fuera de muestra esperados y que bajo ciertas circunstancias, combinar con el portafolio de capitalización bursátil puede ser más eficiente que con el portafolio de pesos iguales. / Tesis

Ingeniero Civil Industrial / El objetivo de este este trabajo es establecer una metodología de evaluación de los sostenedores municipales a partir de indicadores de gestión que monitoreen los vicios que se identifican en el sistema educacional. Para ello se proponen tres indicadores de gestión, uno para medir la gestión en un producto específico del sostenedor, y dos para medir el resultado de la gestión municipal, uno de efectividad medido por medio del resultado educativo bruto y otro de impacto, creado a partir de las brechas. Por disponibilidad de datos se utilizan los dos últimos para determinar el desempeño de los sostenedores. Producto del desempeño en los indicadores propuestos, se agrupan sostenedores urbanos y rurales en 4 grupos: consistentes, buenos, insuficientes y deficientes. Se propone que para cada región se efectúen estudios comparativos de los resultados obtenidos, para poder levantar prácticas que propician la efectividad y el impacto de la gestión municipal. Para evaluar la relación existente entre los indicadores y las variables que representan vicios del sistema, se utilizan regresiones lineales mixtas incorporando interceptos aleatorios por sostenedor. Del análisis estadístico es posible decir que a mayor capacidad del sostenedor, medida por la relación entre sus ingresos propios municipales y el gasto en personal de educación, mejor es el desempeño. Por otro lado, la cantidad de establecimientos administrados tiene un efecto negativo en la gestión de la brecha educacional. Finalmente, no es claro que un mayor costo medio anual de la hora docente se relaciona con un mejor desempeño de los sostenedores, sin embargo aquellos sostenedores consistentes presentan sistemáticamente valores mayores en dicha variable que los otros tres grupos. Tampoco es clara la relación entre desempeño del sostenedor urbano y los alumnos por asistente de la educación, pero ocurre el mismo fenómeno.

O presente trabalho desenvolve um modelo matemático multicompartimental, representado por um sistema de equações diferenciais ordinárias, da dinâmica epidemiológica da tuberculose. Modela-se, além do comportamento natural da doença, o tratamento de casos infectantes, enquanto medida de controle. Este último aspecto da modelagem leva em conta a duração do tratamento e a possibilidade de não adesão. Entre as premissas do modelo, destacam-se a ausência de resistência do bacilo ao esquema terapêutico, a mesma probabilidade de entrada em tratamento de casos já tratados anteriormente e casos novos e a ausência de circulação do HIV. Utilizou-se dados publicados na literatura para a estimativa dos parâmetros. A simulação da introdução da doença em uma população de suscetíveis leva ao equilíbrio, não tendo sido reproduzido o comportamento de queda duradoura da morbidade, observada em várias regiões do mundo. A simulação do tratamento dos casos infectantes produz uma redução acelerada da morbidade nos primeiros anos após o que, dependendo da taxa de entrada em tratamento, pode levar tanto a um novo equilíbrio, como produzir uma queda lenta, porém constante da morbidade tuberculosa, com tendência à extinção. O abandono do tratamento reduz a sua efetividade epidemiológica, mas na maioria das situações simuladas não anula completamente o impacto desta atividade de controle, mesmo no caso de taxas de abandono muito elevadas. É possível produzir soluções em que o abandono do tratamento leve a um prejuízo epidemiológico em relação ao comportamento da doença na ausência de intervenção, alterando-se parâmetros. O modelo proposto é apenas uma etapa na modelagem da dinâmica de transmissão da tuberculose na ausência de intervenção, se prestando, no entanto, enquanto instrumento lógico para simulações da efetividade de programas de controle. / This study develops a mathematical model for the dynamics of tuberculosis, as a system of ordinary differential equations, The model includes the treatment of infectious cases as a control measure, allowing for simulation of non compliance, besides the natural behavior of the disease. The most important model\'s assumptions are bacilary sensibility to drugs, absence of HIV circulation, and treatment of new and old cases at the same rate. The parameters were estimated from data published in the medicai literatura. The simulation of the introduction of disease in a susceptible population leads to growing morbidity followed by an equilibrium point. The model did not reproduce the decreasing mortality observed in many countries before drugs were available. The simulation of the infectious cases treatment results in a rapid decrease of morbidity in the first few years, followed by a new steady state ar by a constant decrease at lower rate. The non compliance to the treatment reduce its effectivity as a contrai measure. Depending on certain parameters values, the non compliance may lead to an equilibrium point with higher morbidity than in the absence of any contrai measure, but in most of the simulations there was remaining treatment effectivity even with very high non compliance ratas. This model may be considered only a step in the work of modeling the natural tuberculosis dynamics, but it is already an important tool for the simulation of the effectivity of the control programmes.

Orientador: Ernesto Jacob Keim. / Dissertação (mestrado) - Universidade Regional de Blumenau, Centro de Ciências da Educação, Programa de Pós-Graduação em Educação.

Orientador: Sérgio Vidal Garcia Oliveira. / Dissertação (mestrado) - Universidade Regional de Blumenau, Centro de Ciências Tecnológicas, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica.

O sistema agroindustrial da soja é uma atividade econômica fundamental na Região Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul, que contempla a produção de grãos e empresas fabricantes de secadores. Considerando os grandes volumes das colheitas e que praticamente toda a colheita de grãos, antes do armazenamento, é exposta ao processo de secagem, toda melhoria e aceleração nesse processo fornece um benefício econômico significativo. Essa economia justifica a pesquisa para o desenvolvimento e otimização de secadores, em que a aplicação da modelagem matemática e da simulação numérica são recursos essenciais. Nesta tese foram desenvolvidos um modelo matemático e um programa computacional para simular o processo de secagem de soja em secadores do tipo torre de coluna com fluxo contínuo e múltiplos estágios. Os processos de transferência de calor e de massa foram descritos por um sistema de quatro equações diferenciais parciais não-lineares, resolvido pelo método de MacCormack. Os termos-fonte destas equações foram definidos por equações auxiliares semiempíricas, obtidas através de dados experimentais em camada fina. Para obter os dados experimentais da dinâmica de secagem da soja em camada fina no campo de abrangência da temperatura do ar de secagem de 45 a 110 ºC, da velocidade do ar de secagem de 0 a 2,5 m/s, da umidade relativa do ar de secagem de 10 a 30% e do teor de umidade inicial do grão de 13 a 32% e validar o modelo foi desenvolvido um equipamento que permitiu a variação da umidade, temperatura e velocidade do ar. Os experimentos foram conduzidos em leito fixo. O modelo de secagem do grão com dois compartimentos foi escolhido para a representação da camada fina, pois o estudo experimental mostrou que o coeficiente de difusão médio depende da distribuição de umidade dentro do grão. Nesses compartimentos os coeficientes de secagem são diferentes e variam em função da temperatura. A comparação entre os resultados experimentais e as simulações em camada fina e camada espessa unidimensional apresentam concordância satisfatória, indicando diferenças relativas médias inferiores a 7%. Simulações foram realizadas para diferentes esquemas de secadores de fluxo contínuo, incluindo esquema para economia de energia com a recirculação do ar para o resfriamento e secagem de grãos. As simulações permitiram avaliar a eficiência energética de cada esquema, sendo que o reaproveitamento do calor do ar de recirculação provocou uma economia média de combustível entre 28,5 e 41%, e um rendimento da secagem entre 39,7 e 68%, dependendo do esquema de secador analisado. / The agroindustrial system of soybeans is an essential economic activity in the northwest region of Rio Grande do Sul, which includes the grain production and manufacturers of dryers. Considering the large volumes of crops and that practically every grain harvest, before storage, is exposed to drying process, every improvement and acceleration in this process provides a significant economic benefit. This economy justifies the research for the development and optimization of dryers, where the application of the mathematical modeling and numerical simulation are essential resources. In this thesis, a mathematical model and a computer program were developed to simulate the soybeans drying process in column dryers with continuous flow and multistage. The processes of heat and mass transfer were described by a system of four non-linear partial differential equations solved by the MacCormack method. The source terms of these equations were determined by auxiliary semi-empirical equations obtained from thin layer experimental data. To obtain the thin layer experimental data from drying soybean dynamics in temperature range from 45 to 110 ° C, velocity range from 0 to 2.5 m / s, air relative humidity 10 to 30%, grain moisture content from 13 to 32% and validate the model, an equipment which allowed the variation of humidity, temperature and air velocity was developed. The experiments were conducted in a fixed bed. The twocompartment grain drying model has been chosen to represent the thin layer, because the experimental study showed that the average diffusion coefficient depends on the distribution of moisture within the grain. In these compartments the drying coefficients are different and vary depending on the temperature. The comparison between experimental results and simulations on thin layer and unidimensional thick layer show satisfactory agreement, indicating average differences lower than 7%. Simulations were made for different schemes of continuous flow dryers, including energy saving scheme with recirculation of air for cooling and drying of grain. The simulations permitted to evaluate the energy efficiency of each scheme, and the reuse of heat from the recirculated air caused an average fuel economy of 28.5 and 41%, and a drying efficiency between 39.7 and 68%, depending on the chosen scheme.

Orientador: José Luz Silveira / Babca: José Feliciano Adami / Banca: Lúcia Bollini Braga / Resumo: O processo de reforma a vapor de etanol produz normalmente um gás composto principalmente por hidrogênio (H2), monóxido de carbono (CO) e dióxido de carbono (CO2), fato que faz necessário inserir uma etapa de purificação para produção de hidrogênio puro. A tentativa de melhoria dessas tecnologias (reforma a vapor de etanol e purificação) tem motivado pesquisas centradas unicamente na concepção dos reatores, dando pouca atenção a sua modelagem matemática e a análise dinâmica aplicada ao controle. O controle do processo deve lidar com as não linearidades presentes na dinâmica do reformador e ser capaz de satisfazer a demanda de hidrogênio necessária em uma célula a combustível (CC), mantendo baixo ou eliminando o monóxido de carbono em vista da possibilidade de contaminação do eletrólito, que depende do tipo de tecnologia empregada. Neste trabalho estuda-se a modelagem matemática e análise dinâmica visando o controle do processo de reforma a vapor de etanol para a produção de hidrogênio puro, considerando também a etapa de purificação (reator catalítico + membrana de separação). Para a modelagem considera-se a aplicação das equações do balanço de massa e do balanço de energia (modelos). O modelo do processo é não linear e é representado por equações diferenciais parciais (PDE), as quais são convertidas em equações diferenciais ordinárias (ODE) pelo método de diferenças finitas antes de serem resolvidas. Para a análise dinâmica é realizado o cálculo dos pontos de equilíbrios e ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The process of steam reforming of ethanol usually produces a gas composed mainly of hydrogen (H2), carbon monoxide (CO), and carbon dioxide (CO2), which makes it necessary to insert a purification step for the production of pure hydrogen. The attempt to improve these technologies (steam reforming of ethanol and purification) has motivated research focused solely on the design of reactors, paying little attention to their mathematical modeling and dynamic analysis applied to control. Process control must deal with the nonlinearities present in the reformer's dynamics and be able to satisfy the required hydrogen demand in a fuel cell (FC), keeping carbon monoxide low or eliminating in view of the possibility of contamination of the electrolyte, which depends on the type of technology employed. In this work, it is studied the mathematical modeling and dynamic analysis aiming at the control of the process of steam reforming of ethanol for the production of pure hydrogen, also considering the purification stage (catalytic reactor + separation membrane). For the modeling it is considered the application of a mass balance and energy balance equations (models). The model of the process is nonlinear and it is represented by partial differential equations (PDEs), which are converted into ordinary differential equations (ODE) by the finite difference method before being solved. For the dynamic analysis, the equilibrium points and the stabilization factors are calculated, essential characteristics that reveal whether the system is stable or not. It is concluded from the simulations that the models used (EDO) made it possible to observe the dynamic behavior of the process as a whole. In the case of the catalytic reactor, it was observed that hydrogen concentrations are increasing and that of water and ethanol are decreasing, as the synthesis gases are ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre