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S?ntese de nanopart?culas h?bridas como sistema vetorizado para entrega t?pica de compostos ativos : experimentos e modelagem matem?tica / Synthesis of hybrid nanoparticles as a topical targeted drug delivery system : experiments and mathematical modelingSilva, Rodrigo Scopel 29 March 2017 (has links)
Submitted by Caroline Xavier (caroline.xavier@pucrs.br) on 2017-09-22T17:48:51Z
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Previous issue date: 2017-03-29 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior - CAPES / Human skin is an attractive option for applying active compounds that
minimize adverse effects due to low systemic exposure when compared with other
routes of administration. These compounds can permeate the skin layer by the
intercellular, intracellular and follicular routes resulting in a topical and/or transdermal
delivery. The delivery of active compounds via nanotechnology-based systems may
revolutionize the treatment of several disorders including the ones related with the
skin. Among these systems, liposomes, and biocompatible and bioabsorbable
polymeric nanoparticles, are the technologies with the greatest growth in the field.
Therefore, it is ideal to look for mechanisms that couple the mechanical advantages
of polymeric nanoparticles with the biomimetic characteristics of liposomes. The aim
of this work is to study the synthesis and behavior of hybrid nanoparticles comprising
a polymeric core (PLGA) coated by a mixture of lipids (HSPC:CHOL:DSPE-PEG)
functionalized to ligand molecules. Initially, it is proposed the conjugation of vitamin D
on the surface of the hybrid nanoparticles to target them for specific receptors (VDR)
present on melanocytes and melanoma cells. Subsequently, the synthesis of a RGD
peptide is carried out aiming to verify the possibility of applying the same
methodology for targeting more specific receptors of these cells. Seeking a greater
understanding about how the drug is released from these nanoparticles, in vitro
experiments of drug release are conducted. In addition, an explicit analytical solution
of the mathematical model proposed by Baker-Lonsdale is proposed in order to
obtain information regarding the transport phenomena that controls the drug release.
Finally, it is proposed a skin permeation mathematical model with boundary
conditions adapted for the target nanoparticles. / A pele ? uma rota de entrega atrativa para a aplica??o de f?rmacos que
minimiza efeitos adversos devido ? baixa exposi??o sist?mica quando comparada a
outras vias de aplica??o. Estes compostos podem permear a camada pelas rotas
intercelular, intracelular e transap?ndice resultando em uma entrega t?pica e/ou
transd?rmica. A entrega de compostos atrav?s de sistemas baseados na
nanotecnologia pode revolucionar o tratamento de diversas doen?as e disfun??es
onde, entre estes sistemas de libera??o, lipossomas e nanopart?culas polim?ricas
biocompat?veis, s?o as tecnologias que apresentam maior crescimento. A partir
disso, torna-se ideal a pesquisa de mecanismos que contemplem as vantagens
mec?nicas das nanopart?culas polim?ricas com as caracter?sticas biomim?ticas dos
lipossomas. O objetivo deste trabalho ? estudar a s?ntese e comportamento frente ?
aplica??o t?pica de nanopart?culas h?bridas compostas por um n?cleo de PLGA e
revestidas com uma mistura de fosfolip?dios (HSPC:COL:DSPE-PEG) funcionalizada
com mol?culas ligantes. Inicialmente, prop?e-se a conjuga??o de vitamina D na
superf?cie das nanopart?culas h?bridas com o objetivo de direcionar as mesmas para
receptores espec?ficos de vitamina D (VDR) presentes em melan?citos e c?lulas de
melanoma. Em sequ?ncia, a s?ntese do pept?deo RGD ? realizada verificando a
aplicabilidade da metodologia para um futuro direcionamento a receptores mais
espec?ficos presentes nestas c?lulas. Visando um maior entendimento sobre o
comportamento de libera??o de f?rmacos a partir destas nanopart?culas, testes in
vitro de libera??o s?o conduzidos. Al?m disso, ? sugerida uma solu??o anal?tica
expl?cita do modelo matem?tico de libera??o proposto por Baker-Lonsdale com o
objetivo de obter informa??es referentes ao fen?meno de transporte controlador do
processo de libera??o de f?rmacos. Por fim, prop?e-se um modelo matem?tico de
permea??o cut?nea com condi??es de contorno adequadas para estes
nanocarreadores.
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Modelagem molecular de novos compostos derivados da Ribavirina como candidatos a f?rmacos para o controle da dengue / Molecular modeling of new compounds derivatives from Ribavirin as candidates to drugs for dengue controlOLANDA, Carolina Gurski 30 September 2016 (has links)
Submitted by Jorge Silva (jorgelmsilva@ufrrj.br) on 2017-11-08T17:21:55Z
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Previous issue date: 2016-09-30 / CAPES / Dengue is an infectious disease caused by an arbovirus which is transmitted by the mosquito Aedes aegypti. In Brazil, due to the rainy season in the summer, it is common the occurrence of epidemics. In recent years, the number of cases in the country is growing at an alarming rate, increasing not only the number of records, but also the number of deaths. Until this date, there is no antiviral treatment that is effective, only measures for the sweetening of symptoms. The viral enzyme RNA-dependent RNA polymerase (NS5) plays a role of great importance for viral replication. This project aims to rational planning of C-nucleosides 1,2,3 triazole derivatives of ribavirin (1 - [(2R, 3R, 4S, 5R) -3,4-dihydroxy-5- (hydroxymethyl) dioxolan-2- yl] -1H-1,2,4-triazole-3-carboxamide), a potent inhibitor of the replication of the flavivirus, proposed inhibitors. To achieve this, was used molecular docking methods and semi-empirical calculations for the study of interactions between the derivatives proposed by our group and the two enzymes. The realization of this study will serve as basis for the synthesis of most promising products, which in the future may lead to the creation of a prototype of an antiviral drug that contributes to the treatment of all forms of dengue, as well as in preventing it. / A dengue ? uma doen?a infecciosa causada por um arbov?rus, que ? transmitido pelo mosquito Aedes aegypti. No Brasil, devido aos per?odos chuvosos no ver?o, ? comum a ocorr?ncia de epidemias. Nos ?ltimos anos, o n?mero de casos da doen?a no pa?s vem crescendo de forma alarmante, aumentando n?o s? a quantidade de registros, mas tamb?m o n?mero de ?bitos. At? o momento, n?o h? tratamento antiviral que seja efetivo, apenas medidas para a ameniza??o dos sintomas. A enzima viral RNA polimerase dependente de RNA (NS5) exerce papel de grande import?ncia para a replica??o viral. Este projeto tem como objetivo o planejamento racional de C-nucleos?deos 1,2,3 triaz?licos derivados da ribavirina (1-[(2R,3R,4S,5R)-3,4-dihidroxi- 5-(hidroximetil)oxolan-2-il]-1H-1,2,4-triazol-3-carboxamida), um potente inibidor da replica??o dos flaviv?rus, inibidores propostos das enzimas NS5. Para se alcan?ar este objetivo, ser?o usados os m?todos de docking molecular e de c?lculos semi-emp?ricos para o estudo das intera??es entre os derivados propostos por nosso grupo e as duas enzimas. A realiza??o desse estudo servir? como base para a s?ntese dos derivados mais promissores, que futuramente poder?o levar ? cria??o de um prot?tipo de um f?rmaco antiviral, que contribua para o tratamento de todas as formas da dengue, assim como na preven??o da mesma.
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Secagem de res?duo de goiaba em secador convectivo de bandejas: modelagem matem?tica e an?lise do processoVieira, Andreia Souto 28 November 2014 (has links)
Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-02-01T21:38:49Z
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Previous issue date: 2014-11-28 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Cient?fico e Tecnol?gico - CNPq / O Brasil ? um dos maiores produtores de frutas do mundo, sendo a maior parte desta produ??o destinada para o consumo "in natura" ou processada na ind?stria de polpas e sucos. Ao longo da cadeia produtiva das frutas, as perdas quantificadas somam valores significativos, principalmente em raz?o dos efeitos associados ao clima, ao armazenamento e transporte, a sazonalidade e mercado consumidor, etc. Em particular, na ind?stria de polpas e sucos, o aproveitamento da fruta ? de aproximadamente 50% em massa, sendo o restante descartado na forma de res?duo industrial. Por serem ricos em nutrientes, os res?duos de frutas, quando processados de forma adequada, podem gerar produtos com importante valor de mercado. Neste contexto, a secagem constitui um do processos alternativos para o aproveitamento de res?duos de frutas. Por?m, a despeito do ganho que a secagem pode proporcionar aos res?duos, tal processo demanda uma quantidade significativa de energia e, em geral, apresenta limita??es de efici?ncia t?rmica. Desta forma, o monitoramento e controle das principais vari?veis no processo de secagem s?o importantes para garantir condi??es operacionais que permitam obter um produto final dentro de especifica??es de qualidade e com menor custo energ?tico. Assim, a aplica??o de modelos matem?ticos do processo representa uma ferramenta importante para a avalia??o e busca de condi??es ?timas.O presente trabalho teve como objetivo principal avaliar o comportamento da secagem de res?duo industrial de polpa de goiaba num sistema batelada do tipo secador convectivo de bandejas com enfoque no estudo experimental e avalia??o do processo atrav?s da modelagem matem?tica. No estudo experimental, a secagem numa s?rie de bandejas e o consumo energ?tico foram avaliados como resposta aos efeitos das condi??es operacionais (temperatura, vaz?o do ar de secagem e massa de s?lidos). Os resultados obtidos permitiram observar as vari?veis que apresentam um efeito mais significativo sobre o processo. Por outro lado, com base num modelo matem?tico fenomenol?gico implementado computacionalmente e validado com os dados experimentais, foi poss?vel acompanhar a evolu??o da umidade e temperatura nas fases s?lido e g?s em cada bandeja e, a partir de simula??es, foi poss?vel investigar estrat?gias operacionais ?timas, visando encontrar um procedimento favor?vel ? minimiza??o do tempo de processamento e, conseq?entemente, menor gasto energ?tico. / Actually, Brazil is one of the larger fruit producer worldwide, with most of its production
being consumed in nature way or either as juice or pulp. It is important to highlig
ht in the fruit
productive chain there are a lot lose due mainly to climate reasons, as well as storage,
transportation, season, market, etc. It is known that in the pulp and fruit processing industy a
yield of 50% (in mass) is usually obtained, with the
other part discarded as waste. However,
since most this waste has a high nutrient content it can be used to generate added
-
value
products. In this case, drying plays an important role as an alternative process in order to
improve these wastes generated by
the fruit industry. However, despite the advantage of using
this technique in order to improve such wastes, issues as a higher power demand as well as
the thermal efficiency limitation should be addressed. Therefore, the control of the main
variables in t
his drying process is quite important in order to obtain operational conditions to
produce a final product with the target specification as well as with a lower power cost.
M
athematical models can be applied to this process as a tool in order to optimize t
he best
conditions.
The main aim of this work was to evaluate the drying behaviour of a guava industrial
pulp waste using a batch system with a convective
-
tray dryer both experimentally and using
mathematical modeling. In the experimental
study
, the dryin
g carried out using a group of
trays as well as the power consume were assayed as response to the effects of operational
conditions (temperature, drying air flow
rate and solid mass). Obtained results allowed
observing the most significant variables in the
process. On the other hand, the
phenomenological mathematical model was validated and allowed to follow the moisture
profile as well as the temperature in the solid and gas phases in every tray. Simulation results
showed the most favorable procedure to o
btain the minimum processing time as well as the
lower power demand.
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Modelagem, simula??o e controle de sistemas de abastecimento de ?gua: um estudo de caso do campus da Universidade Federal do Rio Grande do NorteCunha, Eduardo Nogueira 15 October 2015 (has links)
Submitted by Automa??o e Estat?stica (sst@bczm.ufrn.br) on 2016-05-10T21:05:52Z
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Previous issue date: 2015-10-15 / Os sistemas de abastecimento de ?gua s?o sistemas complexos e de dif?cil opera??o, possuem diversas configura??es no que diz respeito aos elementos ativos e passivos contidos no sistema. O seu controle e monitoramento ? de suma import?ncia para a opera??o racional do sistema visando sempre atender de forma satisfat?ria ? popula??o minimizando ao m?ximo as perdas h?dricas e tornando o sistema mais eficiente em termos energ?ticos. Os sistemas de abastecimento constituem-se em geral de sistemas cr?ticos, onde n?o h? possibilidades de tempo de parada para testes e simula??es, assim, para realizar o controle de forma adequada ? necess?rio um modelo que represente o sistema de forma satisfat?ria, onde seja poss?vel simular e testar as mais diversas situa??es ?s quais o sistema ? normalmente submetido no dia-a-dia. Neste trabalho ? apresentado o modelo matem?tico do sistema de abastecimento de ?gua (SAA) da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN) contemplando todosos elementos presentes em seu sistema. Tr?s controladores s?o implementados em n?vel de simula??o e tem seus desempenhos comparados: servossistema tipo 1, o controlador preditivo linear e um controlador preditivo n?o-linear. O objetivo ? mostrar que podemos utilizar o modelo do sistema para testes e simula??o de condi??es de funcionamento e sintonia do controlador para obter o melhor desempenho do SAA. / Water supply systems are complex systems and difficult operation. They have different configurations in regard to active and passive elements of the system. The control and monitoring is very important for the rational operation of the system in order meet the satisfaction of the population as much as possible minimizing water losses and make the system more efficient energy. Supply systems are critical systems, there is no downtime possibilities for testing and simulations. To perform the control of tuning you need a model that will best represent the system where you can simulate and test various situations to which the system is typically submitted on a day-to-day. This thesis features the mathematical model of water supply system of the Federal University of Rio Grande do Norte, was modeled all the elements present on your system. Three controllers are implemented in simulation level, and they were compared their performance: servo type 1, the linear predictive controller and a non-linear predictive control. The purpose is demonstrate that we can use the model system for testing and simulation of operating conditions and tuning the controller to best performance of the water supply system.
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Redes neurais aplicada no desenvolvimento de modelo para apoio a decis?o na terapia antirretroviral em portadores do HIV-1VIEIRA, Thuany Christine Lessa de Azevedo 15 April 2015 (has links)
Submitted by Jorge Silva (jorgelmsilva@ufrrj.br) on 2017-06-02T19:41:02Z
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Previous issue date: 2015-04-15 / FAPERJ / During the last decade, the antiretroviral therapy (ART) contributed to the reduction of the mortality and morbidity among HIV-1 affected people. However, the therapeutic flaw related to the appearance of resistence to the retrovirals due to the mutations and/or the not adherence to the antiretroviral therapy, is a problem of public health. It becomes of extreme importance, the comprehension of the resistence patterns and the mechanism related to them, enabling the choice of a suited therapeutic treatment that considers the mutation frequency, the quantity of viral particles and CD4+ cells among subtypes B and C. Therefore, the goal of the paper is to develop a model based on computational intelligence to help make decisions and give a better support to the clinic practice and research for those who deal with the pati-ents. 923 samples were used for thus study, obtained together with the Laboratory of Molecu-lar Virology of the Federal University of Rio de Janeiro, that belongs to the genotyping net-work of the Health Ministry. Initially, it was done a study of the profile of the mutations of subtypes B and C. To do so, it was made a cut of the patients that entered from 1998 on, with mutation frequency in the protease equal or greater than 5% and submitted to only one HA-ART therapy with just one protease inhibitor, Nelfinavir (NFV), or without any kind of prote-ase inhibitor. Through these studies, it was possible to observe that the subtype C has a diffe-rent character from subtype B, not only when it comes to the CV and CD4+ level but also the numbers of mutations in the protease gene, this fact emphasizes the necessity of specific tre-atments, from health professionals, for each subtype Key-words: antiretroviral treatment, HIV, Artificial Neural Network. / Durante a ?ltima d?cada a terapia antirretroviral (TARV) contribuiu para a redu??o da taxa de mortalidade e morbidade entre as pessoas infectadas pelo HIV-1. Contudo, a falha terap?utica relacionada ao surgimento de resist?ncias aos retrovirais em fun??o das muta??es e/ou pela n?o ades?o ? terapia antirretroviral ? um problema de sa?de p?blica. Torna-se de fundamental import?ncia a compreens?o dos padr?es de resist?ncias e dos mecanismos a eles associados, possibilitando a escolha de um tratamento terap?utico apropriado que considere a frequ?ncia de muta??o, quantidade de part?culas virais (CV) e c?lulas CD4+ entre os subtipos B e C. Portanto, o objetivo desse trabalho ? desenvolver um modelo baseado em intelig?ncia computacional para auxiliar a tomada de decis?o e proporcionar melhor suporte a pr?tica cl?-nica e de pesquisa daqueles que lidam diretamente com pacientes. Foram utilizadas 923 amos-tras para esse estudo, obtidas juntos ao Laborat?rio de Virologia Molecular da Universidade Federal do Rio de Janeiro pertencente ? rede de genotipagem do Minist?rio da Sa?de. Inicial-mente foi realizado um estudo do perfil de muta??es dos subtipos B e C. Para tal foi feito um corte com pacientes com entrada no sistema a partir de 1998, com frequ?ncia de muta??es na protease maior ou igual a 5% e submetidos a uma ?nica terapia HAART com apenas um ini-bidor de protease, Nelfinavir (NFV), ou sem nenhum inibidor de protease. Foram realizadas 50 simula??es para cada um dos subtipos usando as posi??es da sequ?ncia da protease como dados entrada juntamente com as taxas de carga viral e CD4+. Atrav?s dos estudos foi poss?-vel observar que o subtipo C possui car?ter diferenciado do subtipo B tanto em n?vel de CV e CD4+ quanto ao n?mero de muta??es no gene da protease, fato esse que enfatiza a necessida-de de tratamentos espec?ficos para cada subtipo pelos profissionais da sa?de. Al?m disso, o modelo demonstrou um desempenho satisfat?rio, possuindo um bom ?ndice de acertos.
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Estudo f?sico computacional das propriedades eletromagn?ticas de uma fita de YBCOCOSTA, Felipe Lins de Brito 13 October 2014 (has links)
Submitted by Jorge Silva (jorgelmsilva@ufrrj.br) on 2017-07-11T19:06:37Z
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Previous issue date: 2014-10-13 / Companhia Energ?tica de Minas Gerais / In recent years a signi?cant number of devices have been produced based on computatio-nal simulations by providing information necessary for their physical construction. Many of these simulations use the so-called Finite Element Method (FEM), whose basic idea is to divide the problem domain into sub-regions, where it is possible to describe a con-tinuous medium from its discretization into elements with the same properties of whom originated. In the speci?c case of problems involving electromagnetic concepts, the FEM appears to be quite e?cient, mainly due to the complexity of determining an analytic solution in some situations or even when it is impossible to determine it. Within the electromagnetic phenomena, the numerical analysis based on the FEM has been shown in recent years as a powerful tool for studying the behavior characteristics of the conductors and superconductors, when traversed by a current. Therefore, in this work we use the tools of computer modeling and simulation, with the aim of understanding the electro-magnetic characteristics of the superconductor YBCO and its power dissipation (AC loss) when traversed by an alternating current.
To study the behavior of the electrical properties of materials, a simulation was perfor-med using the FEM based on the electromagnetic characteristics involved in the problem. Due to its complexity, we chose to solve the problem using the Comsol Multiphysics 4.3a c?commercial package. Our study was conducted in the following set of steps: (1) At the ?rst step, we conducted the implementation of a 2D rectangular structure; (2) The next step was to make a choice of di?erent sizes and types of mesh to be used in the simula-tion of YBCO superconducting material; (3) The next phase was the implementation of equations that take into consideration the material parameters, such as temperature and applied magnetic ?eld; (4) Finally the AC?s Losses in the material as a function of the applied current was performed.
We?ve noted that the non-linearity of the equations that describe the problem in?uence the convergence of the solution, so the best cost-bene?t ratio was obstaired with ?rst order quadrilateral elements with ?rst order. The electrical and magnetic e?ects encountered in simulation correspond to the theoretical model and the AC?s losses are within the expected value in the literature, thus the proposed virtual model can be used as a guiding tool using an actual prototype of the type II superconductor. / Nos ?ltimos anos um n?mero expressivo de equipamentos tem sido produzido com base em simula??es computacionais, fornecendo informa??es necess?rias para sua constru??o f?sica. Muitas dessas simula??es usam o chamado M?todo dos Elementos Finitos (MEF), que tem como ideia b?sica dividir o dom?nio do problema em sub-regi?es, onde ? poss?vel descrever um meio cont?nuo a partir da sua discretiza??o em elementos com as mesmas propriedades de quem os originou. No caso espec??co de problemas que envolvem conceitos eletromagn?ticos, o MEF mostra-se bastante e?ciente, principalmente em fun??o da complexidade de se determinar uma solu??o anal?tica em algumas situa??es ou mesmo quando ela e? imposs?vel de ser determinada. Dentro dos fen?menos eletromagn?ticos, a an?lise num?rica baseada no MEF tem se mostrado, nos ?ltimos anos, uma poderosa ferramenta para estudar o comportamento das caracter?sticas dos materiais condutores e supercondutores, quando percorrido por uma corrente. Sendo assim, nesse do trabalho utilizamos as ferramentas de modelagem e simula??o computacional, com o objetivo de compreender as caracter?sticas eletromagn?ticas do supercondutor YBCO e sua dissipa??o de energia (perda AC), quando percorrido por uma corrente alternada.
Para o estudo do comportamento das propriedades el?tricas dos materiais, foi realizada uma simula??o utilizando o MEF, com base nas caracter?sticas eletromagn?ticas envolvidas no problema. Devido a sua complexidade, optamos por resolver o problema usando o pacote comercial Comsol Multiphysics 4.3a (c). O nosso estudo foi realizado no seguinte conjunto de etapas: (1) Na primeira delas realizamos a implementa??o de uma estrutura retangular em 2D; (2) o passo seguinte foi realizar a escolha de diferentes dimens?es e tipos de malha a serem utilizados na simula??o do material supercondutor YBCO; (3) A fase seguinte ocorreu pela implementa??o de equa??es que levassem em considera??o mais par?metros do material, como temperatura e campo magn?tico aplicado; (4) ?nalmente foi realizada a an?lise da perda AC no material, em fun??o das correntes aplicadas.
Observamos, como era de se esperar, que a n?o linearidade das equa??es que descrevem o problema in?uenciam na converg?ncia da solu??o, assim a melhor rela??o custo x benef?cio foi com elementos quadrangulares de primeira ordem. Os efeitos el?tricos e magn?ticos encontrados na simula??o correspondem ao modelo te?rico, e as perdas AC est?o dentro do valor esperado pela literatura, sendo assim, o modelo virtual elaborado pode ser utilizado como ferramenta norteadora de um prot?tipo real que utilize supercondutores do tipo II.
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An?lise experimental e computacional para ensaio flex?o de materiaisSANTANA, Bruno Areal de 26 September 2016 (has links)
Submitted by Jorge Silva (jorgelmsilva@ufrrj.br) on 2017-07-27T19:34:29Z
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Previous issue date: 2016-09-26 / The destructive tests are most often used to characterize the mechanical properties of materials and to allow better determine the efforts to which a particular material may be subjected. In these test methods, the specimens are destroyed, preventing their re-use, due to the appearance of marks, deformations or fractures. Do successive trials of this kind require the use of a large amount of material and high experimental cost. As in other areas, due to the need to reduce costs and time to carry out the research, the use of computer simulation software based on Finite Element Methods (FEM) has to be a good option. The work consists in carrying out an experimental-computational study to describe the mechanical behavior of Expanded Polystyrene (EPS), by the bending test method. For the test a mechanical press was used, built with cost-effective and automated material with the aid of the free hardware Arduino Uno R3? prototyping platform, which uses the ATMEGA328 microcontroller, this device allows the interface between physical and electronic devices. The microcontroller receives a programming based on C / C ++ language, being responsible for the control of equipment that performs the tests and also the acquisition of the data of the force sensors. One of the sensors produces an electric voltage when subjected to a pressure (piezoelectric) and an electromechanical device measures the electrical pulses from the rotational movement of its axis (encoder). For the characterization of the material that constitutes the Expanded Polystyrene (EPS), this was subjected to a bending test allowing to determine the values of the force needed to break the board, the sounds emitted in the breakdown process, and the maximum deflection supported by board. Once performed the mechanical characterization of the material, the mechanical flexural tests will be reproduced computationally in software based on Closed Package Finite Element Method, in order to validate in order to validate the experimental results for the destructive test for the developed equipment. The experimental results for the developed prototype were compared with the results by the Finite Element Method for the stress strain curves, where for a deformation of up to 2% the curves present the same behavior and determine the same values for the Modulus of Elasticity of the material, which allows to validate the experimental results. / Os ensaios destrutivos s?o os mais utilizados para a caracteriza??o das propriedades mec?nicas dos materiais e os que melhor permitem determinar os esfor?os a que um determinado material pode ser submetido. Nestes m?todos de ensaio, os corpos de prova s?o inutilizados, impedindo sua reutiliza??o, devido o aparecimento de marcas, deforma??es ou fraturas. Realizar sucessivos ensaios deste g?nero demanda a utiliza??o de uma grande quantidade de material e alto custo experimental. Assim como em outras ?reas, devido a necessidade da redu??o de custos e tempo para realiza??o das pesquisas, a utiliza??o de softwares de simula??o computacional baseados em M?todos de Elementos Finitos (MEF) vem a ser uma boa op??o. O trabalho consiste em realizar um estudo experimental-computacional para descrever o comportamento mec?nico do Poliestireno Expandido (EPS), pelo m?todo do ensaio de flex?o. Para o ensaio foi utilizada uma prensa mec?nica, constru?da com material de custo reduzido e automatizada com o aux?lio da plataforma de prototipagem Ardu?no Uno R3?, de hardware livre, que utiliza o microcontrolador ATMEGA328, dispositivo este que permite realizar a interface entre dispositivos f?sicos e eletr?nicos. O microcontrolador recebe uma programa??o baseada na linguagem C/C++, sendo respons?vel pelo controle do equipamento que realiza os ensaios e tamb?m pela aquisi??o dos dados dos sensores de for?a. Um dos sensores produz uma tens?o el?trica quando submetido a uma press?o (piezoel?trico) e um dispositivo eletromec?nico mede os pulsos el?tricos a partir do movimento rotacional de seu eixo (encoder). Para a caracteriza??o do material que constitui a placa de Poliestireno Expandido (EPS), esta foi submetida a um ensaio de flex?o permitindo determinar os valores da for?a necess?ria para quebrar a placa, os sons emitidos no processo de ruptura, e a deflex?o m?xima suportada pela placa. Uma vez realizada ? caracteriza??o mec?nica do material, os ensaios mec?nicos de flex?o ser?o reproduzidos computacionalmente em software baseado em M?todo de Elementos Finitos de pacote fechado, a fim de validar os resultados experimentais para o ensaio destrutivo para o equipamento desenvolvido. Os resultados experimentais, para o prot?tipo desenvolvido, foram compara??o com os resultados pelo M?todo de Elementos Finitos para as curvas de tens?o por deforma??o, onde para uma deforma??o de at? 2% as curvas apresentam o mesmo comportamento e determinam os mesmos valores para o M?dulo de Elasticidade do material,
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Estudo computacional da etapa fermentativa da produ??o de cerveja e proposta de uma estrat?gia de controle para o processo. / Selection of models and proposal of a control strategy for the fermentative stage of the beer production.Carneiro, Diego Dias 05 March 2010 (has links)
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Previous issue date: 2010-03-05 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior, CAPES, Brasil. / Beer is the oldest alcoholic beverage in the world, and its processing has been evolving along the time. Nowadays, beer trading occupies an important position in the economic market since it is the most consumed beverage in Brazil and around the world. Due to this economic significance, the search for more efficient processes that are able to keep the sensorial attributes to the final product represents a great interest for breweries. Fermentation is an important stage of the beer process since in this stage the products and by-products resulted from the yeast metabolism are formed. The detailed study of the fermentative stage of the beer production allows analyzing how the main process variables influence the fermentation and the way they interact each other. To reach this goal, mathematical modeling and computational simulation, were used in this work as a tool for studying the fermentative process. The goals of this study were: i) Select and reproduce through computational simulation, phenomenological models that describe the brewing process; ii) Investigate the effect of manipulate process variables (temperature, pressure and/or flows) over the dynamic behavior of the products and by-products of interest, and; iii) Propose a control strategy that be able to implement optimal temperature profiles in the beer fermentation process. A few dynamics mathematical models that describe the fermentation process were found in the literature. Based on the experimental validation and on the process variables considered, three phenomenological models were selected for the development of this work. It was observed that the manipulate process variables usually affect the dynamic of the fermentation temperature and, as a consequence, the dynamic of the other process variables. A simple control strategy, capable to heat up and refrigerate the fermentation vessel according to the process needs, was proposed in this work to better drive the fermentative process. The proposed control strategy shows very efficient, providing to the process operator facilities to the application of optimal temperature profiles in order to obtain a satisfactory fermentation and leading to a final product with appropriate sensorial attributes for the customer. / A cerveja ? a bebida alco?lica mais antiga do mundo e seu processamento vem evoluindo ao longo do tempo. Atualmente, a comercializa??o da cerveja ocupa uma posi??o de destaque no mercado econ?mico, pois ? a bebida alco?lica mais consumida no Brasil e no mundo. Devido a esta import?ncia econ?mica, a busca por processos mais eficientes e com capacidade de manter a qualidade sensorial do produto final ? de grande interesse para as cervejarias. A fermenta??o ? uma etapa importante do processo cervejeiro, pois ? nessa fase que se formam os produtos e sub-produtos do metabolismo das leveduras. O estudo detalhado sobre a etapa fermentativa da produ??o de cerveja permite analisar como as principais vari?veis de processo influenciam a fermenta??o e o modo como elas interagem. Para atingir esta meta, a modelagem matem?tica, aliada ? simula??o computacional, foi utilizada nessa disserta??o como ferramenta de estudo do processo fermentativo. Os objetivos desta disserta??o foram: i) Selecionar e reproduzir atrav?s de simula??o computacional modelos matem?ticos fenomenol?gicos da etapa de fermenta??o do processo de produ??o cervejeira; ii) Investigar o efeito das vari?veis manipul?veis de processo (temperatura, press?o e/ou vaz?es) sobre o comportamento din?mico dos produtos e subprodutos de interesse, e; iii) Propor uma estrat?gia de controle que seja capaz de implementar de modo eficiente perfis ?timos de temperatura no processo cervejeiro. Foram encontrados poucos modelos din?micos na literatura que representam a etapa fermentativa da produ??o da cerveja. Para o desenvolvimento dessa disserta??o foram utilizados tr?s modelos fenomenol?gicos escolhidos com base em sua valida??o experimental e nas vari?veis de processo consideradas. Observou-se que as vari?veis manipul?veis de processo normalmente influenciam a din?mica da temperatura da fermenta??o e, consequentemente, a din?mica das demais vari?veis do processo. Para a melhor condu??o do processo fermentativo uma estrat?gia de controle simples, capaz de aquecer e refrigerar o tanque de fermenta??o conforme a necessidade do processo, foi proposta nessa disserta??o. A estrat?gia de controle proposta se mostrou bastante eficiente, proporcionando ao operador a possibilidade da aplica??o de perfis ?timos de temperatura que proporcionem a condu??o satisfat?ria da fermenta??o cervejeira, levando a um produto final com os atributos sensoriais adequados para o consumidor.
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Fluxo de solu??o salinizada com ?ons dissolvidos em um meio poroso unidimensionalCARVALHO, Maur?cio de 12 April 2016 (has links)
Submitted by Jorge Silva (jorgelmsilva@ufrrj.br) on 2017-10-17T16:30:00Z
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Previous issue date: 2016-04-12 / CAPES / In this work we consider the injection of water with dissolved ions into a linear horizontal porous rock cylinder with constant porosity and absolute permeability initially containing oil and water in several proportions. The water is assumed to have low salinity concentration, where some ions are dissolved. We disregard that there is in the rocks some possible minerals that can dissolve or precipitate in water phase. There are two chemical fluid components as well as two immiscible phases: water and oil, (w, o). The dissolved ions are: positive divalent ions: calcium ions, Ca2+ and magnesium ions, Mg2+; negative divalent ions: sulphate ions, SO42?; positive monovalent ions: sodium ions, Na+; negative monovalent ions: cloride ions, Cl?. The cations are modeled to be involved in fast ion exchange process with a surface negative X? which can absorb the positive ions, Ca2+, Mg2+ and Na+. We use simple mixing rules and we disregard any heat of precipitation/dissolution of substance reactions or ion desorption. Moreover we disregard any volume contraction efects resulting from mixing and reactions in any phase. We are going to solve in this work, the Riemann problem and we are going to discuss some features about the studied model. / Neste trabalho consideramos a inje??o de ?gua com ?ons dissolvidos em um meio po-roso linear horizontal cil?ndrico com porosidade e permeabilidade absoluta constantes, inicialmente, contendo ?leo e ?gua em v?rias propor??es. A ?gua ? assumida ter baixa concentra??o de sais, onde alguns ?ons est?o dissolvidos. Desconsideramos a exist?ncia de alguns poss?veis minerais na rocha que possam dissolver ou precipitar na fase da ?gua. Existem dois componentes qu?micos fluidos assim como duas imisc?veis fases: ?gua e ?leo,(w, o). Os ?ons dissolvidos s?o: ?ons divalentes positivos: ?ons c?lcio, Ca2+ e ?ons magn?sio, Mg2+; ?ons negativos divalentes: ?ons sulfato, SO42?; ?ons positivos monovalentes: ?ons s?dio, Na+; ?ons negativos monovalentes: ?ons cloro, Cl?. Os c?tions est?o envolvidos em um processo r?pido de troca de ?ons com a superf?cie do meio poroso carregada eletronega-tivamente X?, onde o meio absorver? os ?ons positivos Ca2+, Mg2+ e Na+. Usando regras simples de misturas e desconsiderando qualquer calor de precipita??o ou dissolu??o de rea??es de subst?ncias ou dessor??o de ?ons. Al?m disso, desconsideramos quaisquer efeitos de contra??o de volume resultante das misturas e rea??es em qualquer fase. Resolveremos neste trabalho, o Problema de Riemann e discutiremos algumas caracter?sticas do modelo estudado.
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Modelos de crescimento e decaimento aplicados ao ensino de fun??es exponenciais e logar?tmicasNunes, Lincoln Ferreira 19 May 2017 (has links)
Submitted by Raniere Barreto (raniere.barros@ufvjm.edu.br) on 2018-04-11T19:02:13Z
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Previous issue date: 2017 / Este trabalho relaciona a utiliza??o da Modelagem Matem?tica no processo de ensino-aprendizagem das fun??es exponenciais e logar?tmicas nos primeiros anos do Ensino Superior, com possibilidades de aplica??o no Ensino M?dio. Inicialmente, relacionou-se a import?ncia das fun??es supracitadas na descri??o de fen?menos das ci?ncias em geral. Em seguida, ap?s an?lise sobre os livros did?ticos, detectou-se defici?ncias em rela??o ? contextualiza??o do estudo das referidas fun??es nestes livros. Para propor sequ?ncias did?ticas que auxiliassem a suprir as lacunas desta contextualiza??o utilizou-se a Modelagem Matem?tica, com aux?lio do software GeoGebra. Para analisar a utiliza??o das sequ?ncias did?ticas propostas, foi escolhida a Engenharia Did?tica como metodologia de pesquisa. Finalmente, ap?s planejadas as sequ?ncias did?ticas, as interven??es did?ticas foram realizadas, tendo como p?blico-alvo um grupo de estudantes do curso de Bacharelado em Ci?ncia e Tecnologia do Campus Mucuri da Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri. Ao final das interven??es, question?rios e relatos produzidos foram analisados, em rela??o ao cumprimento do objetivo inicial da pesquisa. Constatou-se ao final das an?lises dos resultados obtidos, um progresso expressivo dos estudantes em rela??o ? compreens?o da utiliza??o das fun??es supracitadas nas ci?ncias. / Disserta??o (Mestrado Profissional) ? Programa de P?s-Gradua??o Matem?tica, Universidade Federal dos Vales do Jequitinhonha e Mucuri, 2017. / This work relates the use of Mathematical Modeling in the teaching-learning process of exponential and logarithmic functions in College Education, With possibilities of application in High School. The importance of the above-mentioned functions in phenomenas description in general was initially related. Then, after analyzing the textbooks, deficiencies were detected in relation to the contextualization of the study of these functions in these books. In order to propose didactic sequences that helps to fulfil the gaps of this
contextualization, Mathematical Modelling with the help of software GeoGebra was used. In order to analyze the use of the proposed didactic sequences, Didactic Engineering was chosen as a research methodology. Finally, after the didactic sequences were planned, the didactic interventions were carried out targeting a group of students from the Bachelor?s Degree in Science and Technology of the Mucuri Campus of the Federal University of the Jequitinhonha and Mucuri Valleys. At the end of the interventions, the questionnaires and reports produced were analyzed in relation to the accomplishment of the initial objective
of the research. At the end of the analysis of the reports and questionnaires, a very significant progress was made by the students in understanding the use of these functions in the sciences.
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