Resumo: Nos últimos anos, os acidentes ambientais têm sido cada vez mais comuns. Esses acidentes vêm causando impactos significativos para o meio ambiente e às populações que fazem uso dos recursos naturais. Devido ao vazamento de endossulfan no rio Pirapetinga e consequentemente no rio Paraíba do Sul, ocorrido no ano de 2008, foi elaborado um estudo para analisar o desempenho de modelos matemáticos que descrevem o comportamento do poluente no meio ambiente, comparando os resultados obtidos com aqueles fornecidos pelos órgãos de controle e de fiscalização ambiental. Os modelos matemáticos empregados foram os modelos de comportamento de Mackay e o dinâmico de Fick. Visando a estimativa da distribuição do teor de endossulfan, determinaram-se os parâmetros dos compartimentos do modelo de Mackay, utilizando os valores reais para água e sedimentos. Para o modelo de Fick, os parâmetros foram obtidos com base nos relatórios do acidente. Para a determinação da distribuição espacial do endossulfan, realizou-se o georreferenciamento do domínio da solução do modelo de Fick, incluindo rios onde ocorreu a dispersão do poluente. Os resultados obtidos mostraram-se satisfatórios, e pode-se concluir ambos os modelos apresentam eficiência em prever a distribuição do composto, possibilitando uma rápida solução.

Resumo: T_ecnicas de manuten_c~ao em linha viva s~ao aquelas desempenhadas em redes de distribui _c~ao de energia sem que haja interrup_c~ao no servi_co. Essa pr_atica evita custos e transtornos, por_em _e considerada de alto risco. Assim, a efetividade de treinamento pr_evio _e de grande import^ancia e, portanto, constantes esfor_cos v^em sendo feitos no sentido de buscar recursos que possam melhorar a reten_c~ao de conhecimento e a qualidade da informa_c~ao a ser adquirida. Neste sentido, novas tecnologias tais como aquelas utilizadas nos modernos videogames e em sistemas de Realidade Virtual podem proporcionar experi^encias pr_aticas que outros mecanismos de aprendizado di_cilmente contemplariam, adicionando vantagens relacionadas a seguran_ca e custo. Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um sistema de treinamento de atividades em linha viva, baseado nas tecnologias de Games e Realidade Virtual. Aspectos relativos ao desenvolvimento de uma solu_c~ao abrangente, contemplando todos os dispositivos de hardware para visualiza_c~ao e intera_c~ao, al_em do conjunto de sistemas de software utilizados, s~ao discutidos com foco em quest~oes tais como custo, facilidade de acesso e manuten_c~ao, tend^encias de mercado, facilidade de uso, aprendizado e durabilidade do equipamento. A pesquisa que fundamenta a proposta da plataforma _nal fornece um levantamento de caracter__sticas e limita_c~oes que at_e o presente momento t^em posto empecilhos ao uso mais amplo e abrangente de sistemas baseados em Games e Realidade Virtual para treinamento de atividades cr__ticas. Aspectos chave relacionados a usabilidade, ergonomia, design instrucional e interface de sistema, al_em do comportamento humano e do sistema cognitivo, entre outros, s~ao identi_cados e tratados. O desenvolvimento proporcionou como resultado pr_atico o prot_otipo de uma plataforma para treinamento de atividades em linha viva, a qual utiliza dispositivos como o Nintendo Wii RemoteR e televisores estereosc_opicos para prover um novo modelo de intera _c~ao e visualiza_c~ao focado na aplica_c~ao contemplada. Um cen_ario completo, incluindo modelos geom_etricos precisos, foram criados e integrados ao prot_otipo, o qual permite a simula_c~ao completa de uma atividade recorrente de manuten_c~ao em linha viva. Funcionalidades foram implementadas incluindo o comportamento f__sico dos objetos da cena, um modelo de navega_c~ao e visualiza_c~ao, e um modelo de sele_c~ao e manipula_c~ao de objetos virtuais. Esses dois modelos complementam-se em um mecanismo de intera_c~ao com o ambiente virtual inspirado em conceitos da computa_c~ao ub__qua e interfaces tang__veis. Uma proposta de avalia_c~ao preliminar do sistema desenvolvido _e apresentada juntamente com os resultados obtidos em sua aplica_c~ao a pro_ssionais da _area. Por _m, as contribui_c~oes cient___cas focadas no aprendizado mediante tecnologias de Games e Realidade Virtual s~ao discutidas.

Um dos propósitos da modelagem de epidemias é estabelecer uma base racional para tomar decisões, tais como estratégias de vacinação para controlar a expansão de uma doença, isto é, para prevenir a ocorrência de uma epidemia. Assim, o estudo de vacinaçõesé um ramo importante da epidemiologia de doenças infecciosas. O objetivo deste trabalho é apresentar alguns conceitos que refletem quantidades relevantes envolvidas nas discussões sobre cobertura de vacina. Con- siderações do número reprodutivo básico e da máxima cobertura vacinal alcançável em um programa são aspectos de grande interesse em estratégia de saúde pública. A partir da versão básica de um modelo epidêmico determinístico com- partimental SIR (suscetível ! infectivo ! removido), e depois de esclarecer a dife- rença entre os termos \imunizado" e \vacinado", define-se a eficácia da vacina como a redução na porcentagem de incidência nos indivíduos vacinados quando comparada com indivíduos não vacinados. Porém, não são levados em conta efeitos indiretos da vacinação, tais como a reduçaõ na exposição causada pelo decréscimo na incidência em pessoas vacinadas próximas aos indivíduos sob observação; em outras palavras, a vacina confere proteção total contra a infecção (efeito esterilizante) para parte dos sujeitos vacinados, mas não confere nenhuma proteção para o restante. A seguir, esta suposição não realística, de que a vacinação não produz resultado algum em alguns indivíduos, pode ser corrigida, incluindo-se novos parâmetros, relacionados a três efeitos indiretos da vacinação, a saber, redução da suscetibilidade, da contagiosidade, bem como da duração da infecção. Para cada modelo, investigamos a existência e a estabilidade local dos estados de equilíbrio e construímos diagramas de bifurcação. / One of the purposes of modelling epidemics is to provide a rational basis for decision-making, such as vaccination strategies, in order to control the spread of a disease, that is, to prevent an epidemic occurring. So, the study of vaccinations is an important branch of infectious disease epidemiology. The aim of this work is to point out some concepts which re°ect relevant quantities involved in discussions about vaccine coverage. Thus, considerations of the basic reproductive number, and maximum vaccine coverage achievable in a program are very important real aspects of public health strategy. Starting from the basic version of the SIR (susceptible ! infective ! removed) deterministic compartmental epidemic model, and after clarifying the dif- ference between the terms 'immunized' and 'vaccinated', vaccine e±cacy is de¯ned as the percentage reduction in incidence in vaccinated compared to unvaccinated individuals. However, it does not take into account the indirect e®ects of vacci- nation, like the reduction in exposure caused by decreasing incidence in vaccinated people close to the study subjects; in other words, the vaccine gives total protection against infection (sterilizing e®ect) for a proportion of the vaccinated subjects but none for the rest.Then, this unrealistic assumption that some individuals get no e®ect at all from vaccination can be corrected, by including new parameters related to three indirect e®ects of vaccination, namely, decreased susceptibility, decreased contagiousness and shortened infection duration. For each model, the existence and the local stability of the equilibrium states are investigated and bifurcation diagrams are constructed.

Um dos propósitos da modelagem de epidemias é estabelecer uma base racional para tomar decisões, tais como estratégias de vacinação para controlar a expansão de uma doença, isto é, para prevenir a ocorrência de uma epidemia. Assim, o estudo de vacinaçõesé um ramo importante da epidemiologia de doenças infecciosas. O objetivo deste trabalho é apresentar alguns conceitos que refletem quantidades relevantes envolvidas nas discussões sobre cobertura de vacina. Con- siderações do número reprodutivo básico e da máxima cobertura vacinal alcançável em um programa são aspectos de grande interesse em estratégia de saúde pública. A partir da versão básica de um modelo epidêmico determinístico com- partimental SIR (suscetível ! infectivo ! removido), e depois de esclarecer a dife- rença entre os termos \imunizado" e \vacinado", define-se a eficácia da vacina como a redução na porcentagem de incidência nos indivíduos vacinados quando comparada com indivíduos não vacinados. Porém, não são levados em conta efeitos indiretos da vacinação, tais como a reduçaõ na exposição causada pelo decréscimo na incidência em pessoas vacinadas próximas aos indivíduos sob observação; em outras palavras, a vacina confere proteção total contra a infecção (efeito esterilizante) para parte dos sujeitos vacinados, mas não confere nenhuma proteção para o restante. A seguir, esta suposição não realística, de que a vacinação não produz resultado algum em alguns indivíduos, pode ser corrigida, incluindo-se novos parâmetros, relacionados a três efeitos indiretos da vacinação, a saber, redução da suscetibilidade, da contagiosidade, bem como da duração da infecção. Para cada modelo, investigamos a existência e a estabilidade local dos estados de equilíbrio e construímos diagramas de bifurcação. / One of the purposes of modelling epidemics is to provide a rational basis for decision-making, such as vaccination strategies, in order to control the spread of a disease, that is, to prevent an epidemic occurring. So, the study of vaccinations is an important branch of infectious disease epidemiology. The aim of this work is to point out some concepts which re°ect relevant quantities involved in discussions about vaccine coverage. Thus, considerations of the basic reproductive number, and maximum vaccine coverage achievable in a program are very important real aspects of public health strategy. Starting from the basic version of the SIR (susceptible ! infective ! removed) deterministic compartmental epidemic model, and after clarifying the dif- ference between the terms 'immunized' and 'vaccinated', vaccine e±cacy is de¯ned as the percentage reduction in incidence in vaccinated compared to unvaccinated individuals. However, it does not take into account the indirect e®ects of vacci- nation, like the reduction in exposure caused by decreasing incidence in vaccinated people close to the study subjects; in other words, the vaccine gives total protection against infection (sterilizing e®ect) for a proportion of the vaccinated subjects but none for the rest.Then, this unrealistic assumption that some individuals get no e®ect at all from vaccination can be corrected, by including new parameters related to three indirect e®ects of vaccination, namely, decreased susceptibility, decreased contagiousness and shortened infection duration. For each model, the existence and the local stability of the equilibrium states are investigated and bifurcation diagrams are constructed.

A infecção pelo vírus da Dengue constitui atualmente um dos maiores problemas da saúde pública pelo mundo inteiro, porque se tornou doença reemergente em várias regiões tropicais do mundo, inclusive no Brasil, e é causada por qualquer um de quatro sorotipos distintos. Por tratar-se da infecção viral urbana mais difundida no mundo, várias pesquisas em modelagem de epidemias têm se preocupado em fornecer uma fundamentação racional para tomadas de decisão, tais como adotar estratégias de vacinação ou outras estratégias, com o objetivo de controlar a propagação da doença. O objetivo deste trabalho é o de modelar e ilustrar algumas estratégias alternativas para erradicar esta doença infecciosa. Partindo da versão básica do modelo epidemiológico determinístico compartimental contínuo SEIR (suscetíveis -> expostos -> infecciosos -> recuperados), como um sistema de oito equações diferenciais, determinamos os estados de equilíbrio e a sua análise de estabilidade local, e apresentamos algumas simulações numéricas, para ilustrar os resultados analíticos. A seguir, propomos um modelo discreto correspondente, do qual reconhecemos estados de equilíbrio livre da doença e estados de equilíbrio endêmico, e, através de um enfoque de rede de mapas acoplados, incluímos uma estrutura espacial na qual as populações se movimentam por difusão. Por m, mostramos, através de simulações numéricas, que a doença pode ser erradicada do ambiente todo, por meio da retirada de acumuladores de ovos dos mosquitos, em uma área parcial do habitat todo que está em equilíbrio endêmico; então, esta estratégia tem um efeito desestabilizante, no sentido de que a estabilidade do estado endêmico pode ser destruída, levando o habitat inteiro para o estado de equilíbrio livre da doença. / Dengue virus infection is nowadays one of the major worldwide public health problems, because it has become an important re-emerging disease in many tropical regions of the world, including Brazil, and it is caused by any one of four distinct serotypes. As the moste widespread urban virus infection, several researches of epidemics modeling have focused on providing a rational basis for decision making, such as vaccination strategies or other strategies, in order to control the spread of this disease. The aim of this work is to model and illustrate some alternative strategies to eradicate this infectious disease. Starting from the basic version of the SEIR (susceptible -> exposed -> infective -> removed) deterministic compartmental epidemic continuous model, as a system of eight di erential equations, the equilibrium states and local stability analysis are carried out, and some numerical simulations are presented to illustrate the analytical results. Then we propose a discrete corresponding model, where we identify disease-free and endemic stable equilibrium states, and through a coupled map lattice approach, we include a spatial structure where the populations are allowed to follow a di usive movement. Finally, it is shown through numerical simulations that this disease can be eradicated from the overall environment by removing reservoirs of mosquito eggs from only a partial area of the habitat. Therefore, this strategy has a destabilizing e ect, in the sense that the stability of the endemic state can be destructed and the entire habitat goes to the disease-free equilibrium state.

Neste trabalho, são apresentados modelos matemáticos para a doença Hantavirose. Usando sistemas de equações diferenciais ordinárias, consideramos modelos básicos SI e SEIR, através dos quais, investigamos a existência e a estabilidade dos estados de equilíbrio das populações, identi camos os parâmetros e limiares que caracterizam a dinâmica do sistema, e visualizamos as informações decorrentes dos resultados analíticos, através de grá cos construídos a partir de simulações computacionais. A seguir, propomos um modelo SI discreto, através de um sistema de equações a diferenças, no qual, além da dinâmica vital, permitimos movimento no espaço bidimensional. Para o estudo da distribuição espacial do modelo em questão, utilizamos a Rede de Mapas Acoplados. Ao estudar o comportamento das soluções com relação a questões essenciais na prevenção e controle de uma epidemia, calculamos valores para a velocidade de propagação da infecção e investigamos seu padrão de espalhamento espacial. / Some basic mathematical models describing the dynamics of hantavirus infection, within a rat population, are presented. Both SI anda SEIR continuous epidemic models are analyzed, the equilibrium states and their local stability are determined. Threshold parameter values are de ned and numerical simulations are presented to illustrate analytical results. Then, we propose a SI discrete model where beside of the vital dynamics, the animal population is allowed to follow a di usive movement. A spatial structure is included by a coupled map lattice approach. Finally, by studying the infection propagation, a value of its propagation velocity is obtained.

Os impactos sobre o meio ambiente, associados ao desenvolvimento de atividades pelo homem em uma bacia hidrográfica, estão fortemente inter-relacionados e têm, a cada dia, se tornado mais evidentes. Esta idéia motiva a concepção de uma gestão integrada dos recursos naturais em várias partes do mundo, inclusive em países em desenvolvimento como o Brasil. Modelos matemáticos de qualidade de água podem ser ferramentas úteis para a tomada de decisão no apoio à gestão de bacias hidrográficas. O planejamento e gestão dos recursos hídricos em um país de grande porte como o Brasil envolve, geralmente, bacias extensas, com um vasto conjunto de elementos naturais e antrópicos. Um modelo de qualidade de água deve permitir a representação da variabilidade espacial da região e, desta forma, a consideração de fontes difusas juntamente com fontes pontuais de poluição. O presente estudo analisou o impacto do desenvolvimento sobre a qualidade da água em uma bacia de grande extensão (bacia do rio Taquari-Antas, RS, com 26.500 km2), considerando a alternativa de aproveitamento hidrelétrico definida no inventário da bacia. Utilizou-se um modelo distribuído de simulação hidrológica e de qualidade de água aplicável principalmente a grandes bacias ( > 1.000 km2), o IPH-MGBq. Este modelo, desenvolvido no IPH, foi ajustado aos dados diários observados de vazão, no seu módulo de quantidade, e de concentração de OD, DBO, nitrogênio e fósforo totais e coliformes fecais, obtidos de coletas trimestrais, no módulo de qualidade. O modelo permite a análise temporal das condições hidrológicas e de qualidade da água de toda a bacia, discretizada por células, com trechos de rios e reservatórios. O modelo apresentou bom desempenho quanto à quantidade (vazões) e quanto aos perfis de concentração dos parâmetros de qualidade de água ao longo do Taquari- Antas, principalmente em termos de valores médios. Foi realizada uma análise de incertezas de alguns parâmetros e variáveis de entrada do modelo com relação à inerente incerteza existente na definição destes elementos. Esta metodologia demonstrou ser uma alternativa adequada à aplicação de modelos distribuídos de qualidade de água em bacias sem dados, sendo que os erros cometidos pelo modelo, em relação aos valores de concentração observados, foram aceitáveis para uma confiança de 95%. A simulação de alguns cenários de desenvolvimento na bacia do Taquari-Antas evidenciou a importância da avaliação conjunta de todos os elementos da bacia (fontes pontuais e difusas de poluição e da implantação de reservatórios) sobre a qualidade de suas águas. O IPH-MGBq mostrou ser uma ferramenta útil para a simulação de cenários de desenvolvimento em grandes bacias como base para a tomada de decisão na gestão dos recursos hídricos.

A dengue representa um sério problema de saúde pública no Brasil, que apresenta condições climáticas favoráveis ao desenvolvimento e proliferação do Aedes aegypti, vetor transmissor da doeça. O mosquito Aedes aegypti passa por diferentes estágios de desenvolvi- mento com características distintas, logo, para uma descrição mais aproximada da história de vida desta espécie e, consequentemente, do comportamento da epidemia, considera-se neste trabalho um modelo com distribuição etária, fundamental para a determinação das propriedades de estabilidade de populações que têm fases distintas de desenvolvimento. O modelo com distribuição etária para a população de mosquitos é descrito por um conjunto de equações diferenciais ordinárias com retardo de difícil análise e implementação. Inicialmente, apresenta-se o modelo SEIR com dinâmica vital, onde a população de mosquitos estabiliza rapidamente e, após, incorpora-se a ele um modelo com competição larval uniforme para população de insetos, com distribuição etária, o que provoca um período de instabilidade nas populações de larvas e adultos, estágios de desenvolvimento considerados para o vetor. A análise realizada investiga as consequências que este período de instabilidade provoca na evolução da epidemia.

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. / Made available in DSpace on 2012-10-18T02:44:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-25T19:23:15Z : No. of bitstreams: 1 170747.pdf: 18998237 bytes, checksum: 7ffe9d9b71463d2d49f4e15837e290d8 (MD5) / O presente trabalho tem como objetivo desenvolver um modelo matemático, baseado na difusão molecular com reação química, de modo a representar as transferências de calor e espécies químicas (O2 e CO2) entre a maçã e a atmosfera a seu redor, durante a estocagem em atmosfera controlada e ar atmosférico. Utiliza-se neste trabalho maçãs comercializadas na região de Santa Catarina: as cultivares Royal Gala, Gala e Fuji, uma vez que estas maçãs têm a preferência do mercado nacional, sendo assim as mais comercializadas. No modelo também é considerado que o processo de respiração da fruta sofre uma reação química de primeira ordem. Os ensaios experimentais propostos permitem determinar as propriedades das maçãs, requeridas no modelo fenomenológico proposto. São determinadas experimentalmente a taxa de respiração, a concentração interna média de gás e a concentração de gás embaixo da casca da maçã, para algumas temperaturas. Com isto, obtém-se os valores das difusividades, condutâncias e a constante da taxa de reação química de primeira ordem. Os valores obtidos nos ensaios experimentais são utilizados na simulação numérica, a qual nos fornece perfis de concentração dos componentes ao longo do tempo e do raio da maçã. Resultados experimentais de temperatura e concentração de gases para armazenamento em atmosfera controlada e ar atmosférico são obtidos e comparados. Este estudo permite predizer os perfis de concentração e temperatura no interior da maçã, a partir dos dados experimentais obtidos. Os resultados numéricos obtidos, podem vir a ser utilizados para ajudar a escolher as melhores condições de armazenamento das maçãs, com o objetivo de retardar seu amadurecimento.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção. / Made available in DSpace on 2012-10-15T20:56:59Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2013-07-16T16:43:09Z : No. of bitstreams: 1 261830.pdf: 1238259 bytes, checksum: f06c86ee9c8ce0b1cdb7bf1a8a0f39dd (MD5)