<div>L-phenylalanine (Phe) is an important amino acid which is the precursor of various plant secondary metabolisms. Its biosynthesis and consumption are governed by different levels of regulatory mechanisms, yet our understanding to them are still far from complete. The plant has evolved a complex regulation over Phe, likely due to the fact that a significant portion of carbon assimilated by photosynthesis is diverted to its downstream products. In particular, lignin as one of them, is among the most abundant polymers in plant secondary cell wall. Studies have unraveled the interconnected metabolism involved in lignin biosynthesis, and a hierarchical gene regulatory network on top of it is also being uncovered by different research groups. These biological processes function together for sufficient lignification to ensure cell wall hydrophobicity and rigidity for plant normal growth. Yet on the other hand, the presence of lignin hinders the efficient saccharification process for biofuel production. Therefore, it is fundamental to understand lignin biosynthesis and its upstream Phe biosynthesis in a systematic way, to guide rational metabolic engineering to either reduce lignin content or manipulate its composition <i>in planta</i>.</div><div> </div><div> Phe biosynthesis was predominantly existed in plastids according to previous studies, and there exists a cytosolic synthetic route as well. Yet how two pathways are metabolically coordinated are largely under-explored. Here I describe a flux analysis using time course datasets from ¹⁵N L-tyrosine (Tyr) isotopic labeling studies to show the contributions from two alternative Phe biosynthetic routes in Petunia flower. The flux split between cytosolic and plastidial routes were sensitive to genetic perturbations to either upstream chorismate mutase within shikimate pathway, or downstream plastidial cationic amino-acid transporter. These results indicate the biological significance of having an alternative biosynthetic route to this important amino acid, so that defects of the plastidial route can be partially compensated to maintain Phe homeostasis.</div><div> </div><div> To understand the metabolic dynamics of the upstream part of lignin biosynthesis, we developed a multicompartmental kinetic model of the general phenylpropanoid metabolism in Arabidopsis basal lignifying stems. The model was parameterized by Markov Chain Monte Carlo sampling, with data from feeding plants with ring labeled [¹³C₆]-Phe. The existence of vacuole storage for both Phe and <i>p</i>-coumarate was supported by an information theoretic approach. Metabolic control analysis with the model suggested the plastidial cationic amino-acid transporter to be the step with the highest flux controlling coefficient for lignin deposition rate. This model provides a deeper understanding of the metabolic connections between Phe biosynthesis and phenylpropanoid metabolism, suggesting the transporter step to be the promising target if one aims to manipulate lignin pathway flux.</div><div> </div><div> Hundreds of gene regulatory interactions between transcription factors and structural genes involved in lignin biosynthesis has been reported with different experimental evidence in model plant Arabidopsis, however, a public database is missing to summarize and present all these findings. In this work, we documented all reported gene regulatory interactions in Arabidopsis lignin biosynthesis, and ended up with a gene regulatory network consisting of 438 interactions between 72 genes. A network is then constructed with linear differential equations, and its parameters were estimated and evaluated with RNA-seq datasets from 13 genetic backgrounds in Arabidopsis basal stems. We combined this network with a kinetic model of lignin biosynthesis starting from Phe and ending with all monolignols participated in lignin polymerization. This hierarchical kinetic model is the first model integrating dynamic information between transcriptional machinery and metabolic network for lignin biosynthesis. We showed that it is able to provide mechanistic explanations for most of experimental findings from different genotypes. It also provides the opportunity to systematically test all possible genetic manipulation strategies targeting to lignification relevant genes to predict the lignin phenotypes <i>in silico</i>.</div>

A liofilização é um método de conservação utilizado para a obtenção de produtos desidratados de alta qualidade. É um processo que requer tempo e energia, podendo levar dias para terminar se o ciclo de liofilização não for otimizado. O objetivo da otimização do processo de liofilização é minimizar o consumo de energia e reduzir o tempo de processo, sem que ocorra a perda na qualidade do produto liofilizado. A utilização de modelos matemáticos que predizem o comportamento do produto durante a liofilização pode reduzir drasticamente o número de experimentos, além de determinar variáveis importantes que não podem ser medidas experimentalmente. Tecidos biológicos são produtos sensíveis que se submetidos à altas temperaturas podem sofrer alterações irreversíveis. O estudo da liofilização do pericárdio bovino tem como objetivo sua conservação, facilitando sua manipulação e armazenamento. O objetivo deste projeto foi o uso da teoria fenomenológica que envolve a liofilização, com a utilização de parâmetros essenciais determinados por experimentos de laboratório, para guiar o desenvolvimento de um modelo matemático capaz de descrever a dinâmica do processo de liofilização do pericárdio bovino para, através de seu estudo e da análise das características do produto liofilizado, alcançar a validação do processo. O estudo do congelamento na liofilização do pericárdio bovino foi feito, determinando-se os tempos de processo e o conteúdo de umidade residual do produto seco. A modelagem matemática do processo foi apresentada a partir da determinação de taxas de sublimação por microscopia óptica acoplada à liofilização, sob diferentes pressões de câmara e taxas de aquecimento de placa. Os produtos liofilizados foram avaliados quanto à manutenção de suas propriedades físicas. Os resultados mostraram que o congelamento lento com tratamento térmico apresentou curto tempo de liofilização e baixo valor de umidade residual do produto final. O modelo matemático demonstrou a liofilização do pericárdio bovino e o produto não apresentou alterações em suas propriedades físicas após o processo. Sendo assim, validou-se a técnica de microscopia óptica acoplada à liofilização na determinação da taxa de sublimação durante a liofilização do pericárdio bovino e validou-se o processo através da modelagem matemática. / Freeze-drying is a method of preservation that provides high-quality dehydrated products. It is a process that requires time and energy and it may take days to finish. Freeze-drying optimization is used to minimize the process time keeping the high quality of the product. Mathematical models that predict the behavior of products during freeze-drying can drastically reduce the number of experiments and determine variables in a study that could not be experimentally measured. Biological tissues are sensitive to heat and might be irreversibly modified. The study of bovine pericardium freeze-drying improves its handling and storage. The purpose of this project was to determine key parameters which served to guide the development of a mathematical model able to describe the bovine pericardium freeze-drying process and achieve its validation. The study of the freezing step in the bovine pericardium freeze-drying was done by analyzing the time of the process and the residual moisture content of the dried product. Mathematical modeling of the process was shown from the determination of sublimation rates by freeze-drying microscopy under different chamber pressures and heating rates. The freeze-dried products were evaluated for the maintenance of their physical properties. The results revealed that slow freezing with thermal treatment had short process time and low residual moisture of the final product. The mathematical model demonstrated the bovine pericardium freeze-drying and the product indicated no change in their physical properties after the process. Thus, the freeze-drying microscopy analysis was validated in determining the sublimation rate during the bovine pericardium freeze-drying and the process was endorsed through mathematical modeling.

Esta pesquisa tem como principal objetivo apresentar uma análise do comportamento dos elementos passivos mais utilizados para compensação reativa e na composição dos filtros passivos sintonizados: os capacitores de potência. Tal análise foi focada na comparação de resultados obtidos via simulação computacional com os resultados oriundos de ensaios laboratoriais em ambiente controlado, servindo de base para estabelecer os limites de validade do modelo computacional hoje implementado em softwares comerciais de simulação de fluxo de carga e fluxo de harmônicos de uso bastante difundido no ambiente industrial. Os resultados alcançados demonstram que o modelo clássico de capacitores apresenta uma excelente precisão quando operando em condições ideais. Porém, quando operando na presença de situações adversas às ideais, o modelo demonstrou possuir limitações que serão devidamente reportadas neste documento. / This research has as aim to present a behaviors analysis of the electrical power capacitors which are used for reactive compensation and in the tuned harmonic passive filters. Such analysis was focused on the results comparison obtained via computer simulation with the results obtained in laboratory tests done in a controlled environment, providing the basis to establish the validity limits of the computational model implemented in today\'s commercial load flow and harmonic flow software simulation widespread use in industrial environments. Results show that the classical model capacitor has excellent accuracy when operating under ideal conditions. However, when operating in presence of adverse situations the classical model has demonstrated limitations that will be duly and reported in this work.

Neste trabalho, foram desenvolvidos modelos matemáticos fenomenológicos capazes de descrever a cinética de oxidação química e enzimática de ligninas de palha e bagaço de cana, obtidas por diferentes processos. A oxidação química foi realizada utilizando-se lignina de bagaço de cana obtida por explosão a vapor e por polpação Acetosolv. As reações se processaram em 4 temperaturas (50, 70, 90 e 115 °C) e o fluxo de oxigênio foi mantido constante a 60 mL/min. O meio reacional foi composto por 0,5 g de lignina, 100 mL de ácido acético glacial, 1,6 mL de HBr (47% p/v), 0,05 g de acetato de manganês (II), 0,42 g de acetato de cobalto (II) e 10 mL de anidrido acético. A cinética da reação foi acompanhada por medida de absorbância a 280nm. O modelo foi proposto considerando a cinética de ordem n e incorporando a equação de Arrhenius, que relaciona a constante de velocidade com a energia de ativação e a temperatura do sistema. A integração dos modelos foi feita utilizando-se o método de Runge-Kutta de quarta ordem e o ajuste dos parâmetros foi realizado segundo o método de Levenberg-Marquardt. A validade estatística do ajuste dos modelos foi avaliada pelo método de análise de variância. Os valores de energia de ativação obtidos foram 9099 ± 947 J/mol para a lignina de explosão a vapor e 785 ± 55 J/mol para a lignina acetosolv. A constante cinética K apresentou valor 6,62 ± 1,3 para a lignina de explosão a vapor e 0,0184 ± 0,0035 para a lignina acetosolv. A ordem de reação encontrada foi 1,22 ± 0,12 para a lignina de explosão a vapor e 1,19 ± 0,06 para a lignina acetosolv. A oxidação enzimática foi realizada utilizando lignina de palha e bagaço de cana e 4 extratos enzimáticos: extrato de maçã, extrato de maçã reutilizado, extrato de batata e enzima comercial NOVOZYM 51003. As reações se processaram em solução tampão fosfato 50 mmol/L (pH 7,6) e 1,4-dioxano, 3:1(v/v), no volume total de 30 mL. Foram utilizados 300 mg de lignina, 15 mL de extrato enzimático, 0,1% de glicerol e 30 mL/min de O2. A cinética da reação foi acompanhada pela medida de absorbância a 265, 280 e 320nm. O modelo foi proposto com base na cinética de Michaelis-Menten e foi capaz de reproduzir os dados experimentais. A consideração da cinética enzimática forneceu valores de correlação melhores que os obtidos em outros trabalhos, que não consideraram a cinética enzimática na modelagem. A formação dos grupos -carbonílicos, monitorada a 280nm, foi, em geral, a reação que apresentou maior constante de velocidade. Foi observado que o binômio C-ks é importante para a cinética da reação e a reação enzimática que apresentou maior afinidade enzima-substrato foi a de formação de grupos carboxílicos, monitorada a 320nm, para a oxidação com extrato de maçã. A oxidação enzimática da lignina de bagaço apresentou comportamento cinético diferente da lignina de palha, evidenciando que há diferenças estruturais entre essas ligninas não elucidadas ainda. / This work proposed phenomenological mathematical models capable of describing chemical and enzymatic oxidation kinetics of sugarcane straw and bagasse from different processes. Chemical oxidation was realized using sugarcane bagasse lignin obtained by steam explosion and acetosolv pulping. The reactions were carried out under 4 different temperatures (50, 70, 90 and 115 °C) and the oxygen flux was maintained constant at 60 mL/min. The reaction medium was formulated using 0.5 g lignin, 100 mL glacial acetic acid, 1.6 mL HBr (47% w/v), 0.05 g manganese acetate (II), 0.42 g cobalt acetate (II) and 10 mL acetic anhydride. The reaction kinetics was followed by absorbance measurements at 280 nm. It was proposed a model considering n-order kinetics and incorporating Arrhenius equation, which relates rate constant to activation energy and system temperature. Models integration was made using fourth-order Runge-Kutta method and parameters adjustment was realized according to Levenberg-Marquardt method. The statistical validity of model adjustments was assessed using analysis of variance method. For activation energy, the values obtained were 9099 ± 947 J mol-1 for steam explosion lignin and 785 ± 55 J mol-1 for acetosolv lignin. The kinetic constant K obtained was 6.62 ± 1.3 for steam explosion lignin and 0.0184 ± 0.0035 for acetosolv lignin. The reaction order found was 1.22 ± 0.12 for steam explosion lignin and 1.19 ± 0.06 for acetosolv lignin. Enzymatic oxidation was realized using sugarcane straw and bagasse and 4 enzyme extracts: apple extract, recovered apple extract, potato extract and commercial enzyme NOVOZYM 51003. The reactions were carried out in phosphate buffer solution 50 mmol L-1 (pH 7.6) and 1,4-dioxane, 3:1 (v/v), in a 30 mL total volume. The medium composition was 300 mg lignin, 15 mL enzyme extract, 0.1% glycerol and 30 mL/min O2. The reaction kinetics was followed by absorbance measurements at 265, 280 and 320 nm. The model proposed was based on Michaelis-Menten kinetics and it was able to reproduce the experimental data. The consideration of the enzyme kinetics in modeling provided better correlation values than those from other works, which do not consider enzyme kinetics. Formation of -carbonyl groups, monitored at 280 nm, was generally the reaction that presented the higher rate constant. It was observed that the binom C-ks is important for reaction kinetics; the enzyme reaction that showed the greatest enzyme-substrate affinity was that one responsible for carboxyl groups formation, monitored at 320 nm, for recovered apple extract. Enzymatic oxidation of bagasse lignin presented a different kinetic behavior from straw lignin, providing evidences that there are differences between these two lignins that still remain unclear.

Multibody System Dynamics has been responsible for revolutionizing Mechanical Engineering Design by using mathematical models to simulate and optimize the dynamic behavior of a wide range of mechanical systems. These mathematical models not only can provide valuable informations about a system that could otherwise be obtained only by experiments with prototypes, but also have been responsible for the development of many model-based control systems. This work represents a contribution for dynamic modeling of multibody mechanical systems by developing a novel recursive modular methodology that unifies the main contributions of several Classical Mechanics formalisms. The reason for proposing such a methodology is to motivate the implementation of computational routines for modeling complex multibody mechanical systems without being dependent on closed source software and, consequently, to contribute for the teaching of Multibody System Dynamics in undergraduate and graduate levels. All the theoretical developments are based on and motivated by a critical literature review, leading to a general matrix form of the dynamic equations of motion of a multibody mechanical system (that can be expressed in terms of any set of variables adopted for the description of motions performed by the system, even if such a set includes redundant variables) and to a general recursive methodology for obtaining mathematical models of complex systems given a set of equations describing the dynamics of each of its uncoupled subsystems and another set describing the constraints among these subsystems in the assembled system. This work also includes some discussions on the description of motion (using any possible set of motion variables and admitting any kind of constraint that can be expressed by an invariant), and on the conditions for solving forward and inverse dynamics problems given a mathematical model of a multibody system. Finally, some examples of computational packages based on the novel methodology, along with some case studies, are presented, highlighting the contributions that can be achieved by using the proposed methodology. / A Dinâmica de Sistemas Multicorpos tem sido responsável por revolucionar projetos de Engenharia Mecânica pela utilização de modelos matemáticos para simulação e otimização do comportamento dinâmico de uma ampla gama de sistemas mecânicos. Estes modelos matemáticos não somente podem fornecer valiosas informações acerca de um sistema que caso contrário poderiam ser obtidas somente através de experimentos com protótipos, como também têm sido responsável pelo desenvolvimento de diversos sistemas de controle baseados em modelo. Este trabalho representa uma contribuição para a modelagem dinâmica de sistemas mecânicos multicorpos por meio do desenvolvimento de uma nova metodologia modular e recursiva que unifica as principais contribuições de diversos formalismos da Mecânica Clássica. A razão para propor tal metodologia é motivar a implementação de rotinas computacionais para a modelagem de sistemas mecânicos multicorpos complexos sem depender de pacotes de software de código fechado e, consequentemente, contribuir para o ensino de Dinâmica de Sistemas Multicorpos nos níveis de graduação e pós-graduação. Todos os desenvolvimentos teóricos são baseados em e motivados por uma revisão crítica da literatura, conduzindo a uma forma matricial geral das equações dinâmicas de movimento de um sistema mecânico multicorpos (que podem ser expressas em termos de qualquer conjunto de variáveis adotado para a descrição dos movimentos realizados pelo sistema, ainda que tal conjunto inclua variáveis redundantes) e a uma metodologia recursiva geral para a obtenção de modelos matemáticos de sistemas complexos, dado um conjunto de equações descrevendo a dinâmica de cada um de seus subsistemas desacoplados e outro descrevendo os vínculos entre estes subsistemas (no sistema) quando acoplado. Este trabalho também inclui algumas discussões acerca da descrição de movimentos (utilizando qualquer conjunto admissível de variáveis de movimento e admitindo qualquer tipo de vínculo que seja passível de descrição por invariantes), e das condições para a solução dos problemas de dinâmica direta e inversa dado um modelo matemático de um sistema multicorpos. Finalmente, alguns exemplos de pacotes computationais baseados na nova metodologia, juntamente com alguns estudos de caso, são apresentados, ressaltando as contribuições que podem ser alcançadas por meio do uso da metodologia proposta.

Este trabalho teve como objetivo adicionar ao programa computacional SAAM for Windows a capacidade de simular o transporte de poluentes em cursos d´água e substituiu com vantagens o modelo computacional QUAL2E para simulações em regime transiente para substâncias conservativas e não conservativas em casos de injeção instantânea. Desta maneira, os pesquisadores dispõem agora de uma ferramenta adicional para simulação de transporte de poluentes em cursos d´água. O SAAM foi desenvolvido originalmente para a simulação de conjuntos discretos, mas neste trabalho, o programa foi adaptado para a simulação de sistemas contínuos. O trabalho de implementação foi feito tomando-se por base a equação unidimensional de transporte de massa por advecção - dispersão adaptada ao processo de simulação do programa SAAM utilizando-se para isto o método de resolução de MacCormack. O SAAM foi implementado também com o recurso de avaliar as concentrações de DBO e OD de maneira simplificada. Foram analisados diversos cenários de transporte de massa através de simulação computacional utilizando o SAAM, o programa QUAL2E e quando possível, soluções analíticas. Os resultados obtidos nestas simulações foram bastante similares, com isso foi possível concluir que a implementação do programa SAAM foi um sucesso. / This work had as objective to implement the capacity of simulation of pollutant transport in watercourses to the program SAAM for Windows for time-variable simulations for the dispersion of conservative and non-conservative substances from instantaneous sources, as an advantageous alternative to QUAL2E. This way, researchers may have an additional tool for the simulation of pollutant transport in watercourses. SAAM was developed originally for the simulation of discrete systems; the program is now adapted for the simulation of continuous problems. This implementation was made through the use of the advection-dispersion mass transfer equation adapted to SAAM\'s simulation features, using, for numerical solution, the method of MacCormack. SAAM was also implemented for the evaluation of concentrations of BOD and DO in a simplified way. Several scenarios of mass transport were analyzed through computational simulation using SAAM, the program QUAL2E, and, when possible, analytical solutions. As the results obtained in these simulations were quite similar, it is possible to conclude that the proposed implementation to the program SAAM was successful.

O processamento térmico de alimentos visa garantir qualidade e inocuidade pela inativação de micro-organismos e enzimas. Geralmente ocorre sobreprocessamento, levando à perda de características nutricionais e sensoriais e à elevação de custos operacionais. Foi desenvolvida a modelagem matemática (modelos térmico, mássico, hidráulico e reativo) de um equipamento bitubular para o processamento térmico contínuo de um alimento líquido homogêneo em regime laminar difusivo, para determinação das distribuições de temperatura e letalidade. No modelo foram incorporados parâmetros para quantificar os efeitos das difusividades térmica e mássica efetivas na direção radial ao escoamento. O modelo contempla três seções: aquecimento; tubo de retenção e resfriamento, em que as seções de aquecimento e resfriamento são trocadores de calor modulares. Foram considerados os seguintes volumes de controle: alimento, tubo interno, fluido de utilidade, tubo externo, isolamento térmico e ar ambiente. Balanços diferenciais de energia e massa foram aplicados para modelar as trocas térmicas e a distribuição de micro-organismos, enzimas ou nutrientes. Condições de contorno foram aplicadas para manter a continuidade entre as seções e módulos. O modelo foi resolvido através do método de diferenças finitas, discretizando as componentes axiais e radiais. No estudo de caso foram feitas simulações para o processamento térmico de suco de amora, quantificando os efeitos dos parâmetros difusivos e das variáveis de processo sobre os atributos de qualidade nutricional (antocianina) e qualidade microbiológica (levedura). Na validação dos modelos térmico e mássico os efeitos de mistura e difusão na direção radial foram quantificados através do ajuste da condutividade térmica efetiva e número de Peclet modificado. Utilizou-se um pasteurizador em escala laboratorial e os fluidos: mistura glicerina/água 80% (newtoniano) e solução de CMC 1% (pseudoplástico) nas vazões de 10 a 50 L/h. Os resultados indicam que o modelo proposto representou satisfatoriamente as distribuições de temperaturas, letalidade e comportamento experimental com reduzida complexidade computacional. / The thermal processing ensures quality and safety by inactivation of micro-organisms and enzymes. Generally, over-processing occurs, resulting in sensorial and nutritional losses and operating costs increase. A mathematical model (thermal, mass, hydraulic and reactive) of a double-pipe pasteurizer has developed for the continuous thermal processing of a liquid food in laminar diffusive regime, to obtain the temperature and lethality distributions. Parameters to quantify the effects of thermal and mass effective diffusivities in the radial direction were incorporated in the model. The model comprises three zones: heating; holding tube and cooling, where the heating and cooling zones are modular double-pipe heat exchangers. The following control volumes were considered: food, inner tube, utility fluid, outer tube, thermal insulation and ambient air. Energy and mass differential balances were used for modeling the heat transfer and the destruction of micro-organisms, enzymes or nutrients. Boundary conditions were applied to maintain the continuity between zones and modules. The finite difference method was used to discretize the model in the axial and radial directions. A simulation study case for blueberry juice thermal processing was made, analyzing the effects of the diffusive parameters and processing variables of the thermal treatment in the nutritional quality (anthocyanin) and microbiological quality (yeasts) attributes. In the validations of the heat and mass models, the mixture and diffusive effects in the radial direction were quantified by adjusting the heat conductivity and the modified Peclet number. A laboratory scale pasteurizer was used with the following fluids: glycerin/water mixture 80% (newtonian) and CMC 1% solution (pseudoplastic) in flows rates between 10 and 50 L/h. The obtained results indicate that the proposed model successfully represented the temperature and lethality distributions and experimental behavior with reduced computational complexity.

O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito de formulações de rações para frangos de corte utilizando programação linear e não linear sobre desempenho, características de carcaça e aspectos econômicos. Um mil e oitenta machos da linhagem Cobb 500&trade;, com um dia de idade, foram distribuídos em delineamento em blocos casualizados, com seis tratamentos e seis repetições de 30 aves cada. Os tratamentos foram: 1) ração formulada por programação linear com exigência nutricional das Tabelas Brasileiras para Aves e Suínos; 2) ração formulada por programação linear com exigência nutricional do Manual de Manejo Cobb&trade;; 3) ração formulada por programação linear com exigência nutricional de modelos matemáticos; 4) ração formulada por programação não linear em cenário normal de mercado; 5) ração formulada por programação não linear em cenário favorável de mercado; e 6) ração formulada por programação não linear em cenário desfavorável de mercado. Considerou-se cenário de mercado normal os valores do milho, do farelo de soja e do preço pago pelo kg de frango vivo em 26/03/2015, para o interior do Estado de São Paulo. Para o cenário favorável, os valores dos ingredientes baixaram 10% e o preço pago pelo kg de frango vivo subiu 10% e, para o cenário desfavorável, ocorreu o inverso. Foram avaliadas as características de desempenho e econômicas aos 21 e 42 dias de idade e também as características de carcaça aos 42 dias. Os dados foram submetidos à análise de variância e, em caso de significância (P&lt;0,05), aplicou-se o teste de Scott-Knott (5%). Os melhores resultados de desempenho e de características de carcaça foram associados aos tratamentos oriundos da programação linear, cujas concentrações de nutrientes foram mais elevadas, dos quais proteína bruta, aminoácidos e fósforo disponível são determinantes do desempenho superior de frangos de corte. Os tratamentos oriundos da programação não linear geraram melhores resultados econômicos, principalmente no cenário de mercado favorável, que apontou o menor custo para produção de 1 kg de peso corporal e maior lucro. Conclui-se que a formulação de ração com o uso da programação não linear, embora não maximize o desempenho, possibilita a obtenção de rações que otimizam o lucro. / The aim of this study was to evaluate the effect of feed formulations for broilers using linear and nonlinear programming on performance, carcass characteristics and economic aspects. One thousand and eighty, one-day-old male broilers, Cobb 500 &trade; strain, were distributed in a randomized block design, with six treatments and six replicates of 30 birds each. The treatments were: 1) feed formulated by linear programming with nutritional requirement of the Brazilian Tables for Poultry and Swine; 2) feed formulated by linear programming with nutritional requirement of Management Cobb&trade; Manual; 3) feed formulated by linear programming with nutritional requirement of mathematical models; 4) feed formulated by nonlinear programming on normal market scenario; 5) feed formulated by nonlinear programming on favorable market scenario; and 6) feed formulated by nonlinear programming on unfavorable market scenario. In the normal market scenario values of corn, soybean meal and the price paid for kg of live broiler were that practiced on March 26, 2015, for the state of São Paulo. To the favorable scenario, the values of the ingredients decreased 10% and the price paid for kg of live broiler increased by 10% and, for the unfavorable scenario, the opposite happened. The performance and economic characteristics at 21 and 42 days, and carcass characteristics at 42 days were evaluated. Data were submitted to analysis of variance and, in case of significance (P&lt;0.05), the Scott-Knott test (5%) were applied. Best performance and carcass characteristics results were associated with treatments derived from linear programming, whose nutrient concentrations were higher, of which crude protein, amino acids and available phosphorus are determining the superior performance of broilers. Treatments arising from the non-linear programming generated better economic results, especially in the favorable market scenario, which showed the lowest cost to produce 1 kg of body weight and higher profit. It was concluded that feed formulation using non-linear programming, even though does not maximize performance, allows to feed formulation that optimize profit.

Estudos aplicados ao processo de filtração tangencial têm sido o objetivo de muitos trabalhos devido a sua ampla capacidade de adequação aos mais diversos processos industriais. Os mecanismos de transferência associados a esse processo envolvem basicamente o escoamento em tubos permeáveis (ou membranas) com fenômenos de transferência de massa presentes junto à superfície. Esta tese de doutorado apresenta uma modelagem numérica capaz de representar o escoamento de fluidos newtonianos e não-newtonianos em tubos permeáveis aplicada ao processo de filtração tangencial, para os regimes de escoamento laminar e turbulento. No regime turbulento, utilizou-se o modelo de comprimento de mistura de Prandtl. O modelo numérico envolveu as equações de conservação da massa, da quantidade de movimento e das espécies químicas, acopladas a adequadas condições de fronteira. Em particular, por se tratar de um modelo numérico, analisou-se a discretização dos termos convectivos por meio da implementação de três esquemas: WACEB, CUBISTA e QUICKEST adaptativo. Os resultados produzidos pela implementação dos esquemas convectivos foram analisados por meio de comparações com resultados analíticos e experimentais da literatura, para regimes de escoamento laminar e turbulento. De acordo com as comparações realizadas, o esquema QUICKEST adaptativo apresentou melhor desempenho na modelagem desse escoamento. Diversas simulações numéricas geraram resultados, os quais foram comparados com expressões analíticas e dados experimentais da literatura e com dados produzidos pelo laboratório do Núcleo de Engenharia Térmica e Fluidos (NETeF) da USP São Carlos. Verificou-se, assim, que o modelo matemático produziu resultados compatíveis com o fenômeno estudado, tendo-se, portanto, uma ferramenta para descrição do problema convectivo mássico do escoamento em tubos permeáveis. / Studies applied to the crossflow filtration process have been the goal of several researches due to its large capacity for adaptation to the various industrial processes. The mechanism of transfer associated with this process basically involves fiows in permeable tubes (or membranes) with the phenomenon of mass transfer on the surface. This doctoral thesis presents a numerical modeling able to represent the fiow of Newtonian and non-Newtonian fiuids in permeable tubes applied to the process of crossflow filtration, in laminar and turbulent flow regimes. In the turbulent regime the Prandtl mixing length model was used. The numerical model involved the mass conservation, momentum conservation and mass transport equations coupled to the appropriate boundary conditions. In particular, as it is a numerical model, the discretization of convective terms was analyzed through the implementation of three schemes: WACEB, CUBISTA and adaptative QUICKEST. The results produced by the implementation of the convective schemes were analyzed through comparisons with experimental and analytical results from the literature, for laminar and turbulent flow regImes. According to the comparisons made, adaptative QUICKEST scheme showed the best performance in the modeling in this flow. Several numerical simulations generated results, which were compared with experimental data and analytical expressions of the literature and with data produced by the laboratory of the Center of Thermal Thermal and Fluids Engineering (NETeF) of the EESC- USP/São Cados. It was possible to verify, that the mathematical model produced results consistent with the phenomenon studied, and can be considered a tool for the description of the mass convective problem flow in permeavel tubes.

Nos últimos anos, o ensino de fisiologia tem sido fortemente beneficiado pelo desenvolvimento de modelos matemáticos e simuladores de paciente capazes de reproduzir com segurança partes específicas ou sistemas fisiológicos completos. Estudos mostram que aulas teóricas aliadas a simulações conseguem potencializar o nível de compreensão dos conceitos envolvidos. O principal objetivo deste trabalho consiste no desenvolvimento de um simulador do sistema cardiovascular, capaz de representar de forma didática a dinâmica do ciclo cardíaco. A disponibilidade de simuladores deste tipo é reduzida, e limitada a modelos simplificados ou interfaces pouco amigáveis. De modo a conseguir maior flexibilidade nas situações simuladas e um adequado grau de proximidade com o sistema real, decidiu-se pela utilização de um modelo matemático da fisiologia cardiovascular para o cálculo das variáveis e parâmetros atuantes no plano de fundo do simulador. O desenvolvimento deste modelo constitui o segundo objetivo deste trabalho. Devido ao grau de complexidade desejado, optou-se pela utilização de um modelo existente na literatura, acrescido dos parâmetros que fossem considerados ausentes. O resultado foi um modelo com oito compartimentos vasculares e quatro compartimentos representando as câmaras do coração, todas com atividade pulsátil, controlados pelo mecanismo reflexo baroceptor, controle de curto prazo que atua na regulação da pressão arterial. O simulador (desenvolvido em Visual C# com interface em Macromedia Flash) permite a alteração individual dos parâmetros vasculares e a simulação de hemorragias, bem como a visualização de gráficos de pressão, fluxo e volume em qualquer compartimento, e a construção de alças pressão-volume para os átrios e ventrículos. Além disso, o aplicativo resultante possibilita a inclusão futura de novos recursos e ferramentas, como tutoriais e simulação de patologias. / During the last years, physiology learning has been strongly favored by the development of mathematical models and patient simulators capable of safely reproduce specific parts or complete physiological systems. Studies show that traditional classes together with simulations are able to in-crease the comprehension of concepts involved. The main objective of this work is to develop a simu-lator of the cardiovascular system capable of representing the cardiac cycle dynamics in a didactic fashion. There are just a few available simulators of this kind, and the existing ones are based on simplified models or unfriendly interfaces. In order to achieve high flexibility in simulated scenarios and an adequate level of realism, we decided to use a mathematical model of the cardiovascular physiology to calculate variables and parameters acting in the background of the application. The development of this model constitutes the second objective of the present work. Due to the desired level of complexity, we decided to use an existing model found in the literature, improved with addi-tional parameters we found necessary. The result is a model with eight vascular compartments and all four cardiac chambers, with pulsatile behavior, controlled by the baroreflex mechanism, a short term control that regulates arterial pressure. The simulator (developed in Visual C# with an interface built in Macromedia Flash) allows the user to change individual parameters and simulate blood losses, as well as visualize press, flow and volume graphs from any compartment and also pressure-volume loops from the cardiac chambers. Moreover, the resulting application is open to future inclusion of new resources and tools, such as tutorials and pathology simulation.