A região amazônica possui uma vocação natural para a navegação, uma vez que os rios desempenham um papel preponderante, sendo em muitos casos as únicas alternativas de transporte e comunicação. O trabalho se insere nesse cenário, tendo como objetivo maior a sistematização do conhecimento a respeito da circulação de correntes de maré na Baía de Marajó e Rio Pará (PA), com foco na Área Portuária de Vila do Conde. O melhor entendimento sobre as correntes de maré será um elemento importante para o planejamento portuário e hidroviário interior, além de propiciar um incremento na segurança e otimização nas operações portuárias. A sistematização da circulação das correntes de maré na área de estudo foi implementada através de modelagem numérica com a utilização do software MIKE21 HD de autoria do DHI, consistindo basicamente em um modelo bidimensional verticalmente integrado. Como subsídio à programação numérica, foi realizada uma revisão bibliográfica a respeito dos principais temas relacionados: correntes, maré e vento, bem como foram levantadas as principais bases de dados da região, utilizados na calibração e validação do modelo numérico. Em razão da escassez de dados disponíveis a calibração foi executada com dados do Porto de Vila do Conde, por meio de medições de intensidade e direção das velocidades das correntes nos anos de 1991 e 2001. A validação foi realizada através da Carta de Correntes de Maré, com ponto específico na Baía de Marajó. O programa mostrou-se consistente e aplicável à realidade, permitindo desta forma a obtenção de Cartas de Correntes de Maré para toda a área de estudo, bem como para a área foco. / In the amazonic region, navigation is the natural and leading, in some cases the only one possibility, role in the transportation network. In this scenario, the thesis has the main purpose of consolidating the knowledge about tidal currents pattern in Marajó Bay and Pará River (PA), considering Vila do Conde Harbour as the most important study area. A best knowledge about the tidal currents will be an important factor for port and waterway planning, contributing to increase the port operation safety and development. The tidal currents pattern was consolidated through numerical modelling using DHI MIKE 21 HD software, which is a bidimensional vertically integrated model. A bibliographical review was carried out about correlated themes: currents, tides and winds, and also was made a data base research, which was used in the numerical model calibration and validation. Due to the few data obtained, calibration was performed with Vila do Conde Harbour data, using current intensity and directions obtained in 1991 and 2001 surveys. The validation was performed using the Tidal Currents Chart, for a point in the Marajó Bay. The software results showed a consistent fit to the real condition, which made possible to get a Tidal Currents Chart of the whole area and for the focus area.

O crescimento de tumores vem chamando a atenção de físicos e matemáticos há mais de sessenta anos. Entretanto, a conversa com biólogos e a interação teoria-experimento têm aparecido apenas recentemente. Equações fenomenológicas e simulações computacionais continuam sendo uma ferramenta comum entre todos os modelos que conhecemos. Assim, nesse trabalho nós estudamos o problema do crescimento de tumores monocamada através das abordagens experimental, teórica e computacional, fortalecendo assim a interação teoria-experimento. Cultivamos células das linhagens HeLa (carcinoma cervical humano), HCT-15 (adenocarcinoma coloretal humano), NIH-HN-13 (carcinoma de células escamosas humanas) e U-251 (glioblastoma neuronal humano), obtendo a dimensão fractal e o comportamento do raio médio com o número de células, além de analisarmos os dados da literatura para a linhagem HT-29 (adenocarcinoma coloretal humano). A seguir nós modelamos a taxa de crescimento do raio médio através de uma curva sigmoidal. A solução analítica dessa equação nos permitiu ajustar bem os dados obtidos experimentalmente, e os parâmetros obtidos serviram para a simulação Monte Carlo dinâmico. Para essa, transformamos a taxa de crescimento do raio em taxa de crescimento do número de células, cujos resultados novamente concordaram muito bem com os dados experimentais. A dimensão fractal dos agregados esteve entre 1; 12 df 1; 21, e concordou com os dados da literatura. Novos resultados foram produzidos: i) O raio médio como uma função do número de células nos permitiu um ajuste do tipo Rc(t) = a[Nc(t) ? N~0]1=2 + R~0, mais geral que a comumente aceita relação Rc(t) = cNc(t)1=2; e ii) os tempos de espera no procedimento MCD se distribuem log-normalmente (ou Gaussianamente em alguns casos), diferentemente da distribuição Poissoniana frequêntemente assumida. A distribuição log-normal nos permitiu também conjecturar que um parâmetro , da relação ht(nT)i / n? T , possa caracterizar o crescimento monocamada de tumores devido à sua estreita abrangência 0; 69 0; 81. Nossos resultados nos permitiram concluir que diferentes condições de cultivo podem gerar diferentes respostas dos parâmetros, além disso, dois fenômenos podem caracterizar esse crescimento no âmbito mesoscópico: A competição por espaços livres e a cooperação entre as células. / Tumor growth has been calling attention of physicists and mathematicians for more than sixty years. However, cross-talking with biologists and the interplay between theory and experiment have emerged just recently. Phenomenological equations and computational simulations are still the common toolbox among all the models we know. Thus, in this work, we have studied the problem of monolayer tumor growth through the experimental, theoretical and computational approaches, enhancing the interaction between theory and experiment. We cultivate HeLa (human cervical carcinoma), HCT-15 (human colorectal adenocarcinoma), NIH-HN-13 (human squamous cell carcinoma) and U-251 (human neuronal glioblastoma) cells, calculating the fractal dimension and the behavior of the mean radius with cell number, and analyzing the literature data from HT-29 (human colorectal adenocarcinoma) lineage. Then we modeled the growth rate of mean radius through a sigmoidal curve. The analytical solution of this equation allowed us to fit well the experimental data and the obtained parameters were used into dynamical Monte Carlo simulation. To do this, we transform the radius growth rate in number of cells growth rate, which again agreed with the experimental data. The fractal dimensions of the aggregates ranged from 1; 12 df 1; 21, and agree with the literature. New findings were produced: i) the mean radius as a function of the number of cells enabled us to adjust the function Rc(t) = a[Nc(t) ? N~0]1=2 + R~0, differently from widely accepted relation Rc(t) = cNc(t)1=2; and ii) the waiting times in the MCD procedure are log-normally distributed (sometimes Gaussian), unlike the Poisson distribution often used. The lognormal distribution also allowed us to conjecture that a parameter , from the power law relation ht(nT)i / n? T , might caracterize the tumor monolayer growth due to its narrow range 0; 69 0; 81. Our findings led us to conclude that different culture conditions may produce different parameter responses, furthermore, two phenomenona can describe the growth in mesoscopic level: the competition for free space and the cooperation between cells.

Com o objetivo de elaborar modelos matemáticos, visando à otimização da relação custo benefício e definir estratégias nutricionais considerando características de desempenho, de carcaça e variáveis de mercado, foi realizado experimento com frangos de corte fêmeas. Foram avaliados seis programas nutricionais para cada fase de crescimento (pré-inicial, inicial, crescimento I, crescimento II e final).Os tratamentos compreenderam rações baseadas em seis níveis de energia metabolizável aparente corrigida para balanço de nitrogênio (EMAn), mantendo-se a relação EMAn:nutrientes. Utilizando como tratamento controle (T4), os níveis nutricionais indicados por Rostagno et al. (2005),os demais corresponderam a -15%(T1), -10%(T2), -5%(T3), +5%(T5) e +10%(T6) em relação ao programa padrão. Para cada tratamento, foram utilizadas seis repetições com trinta aves , em um delineamento inteiramente casualizado. Foram avaliadas as características de desempenho e de carcaça aos 35, 42 e 49 dias de idade, e, após a obtenção das equações de regressão, realizada a análise econômica, através de simulações de cenários de mercado, para estabelecer os níveis nutricionais mais adequados em cada situação. Conclui-se que a melhora no desempenho decorrente do aumento da densidade nutricional de dietas de frangos de corte fêmea não deve ser interpretada como aumento da lucratividade. Sendo assim, os modelos matemáticos são úteis para estabelecer a relação entre variáveis de importância e essenciais para avaliação e determinação de planos nutricionais e forma de comercialização da aves adequados para a maximização do lucro. Os modelos matemáticos desenvolvidos possibilitam a predição de ganho de peso, consumo de ração e conversão alimentar e a otimização da lucratividade através da adequação dos níveis nutricionais e idade de abate, de acordo com as situações de mercado. / To elaborate mathematical models, aiming the optimization of cost-benefit ratio and define nutritional strategies considering performance, carcass caracteristics and market variables, was carried out an experiment with female broilers chickens. It was evaluated six nutritional programs for each phase of growth (pre-starter, starter, growth I, growth II and withdrawal). The treatments were based on six levels of metabolizable energy corrected to nitrogenm balance (AMEn), keeping the AMEn:nutrients ratio. Using as a control treatment (T4), nutritional levels acording to Rostagno et al. (2005), the others were calculated - -15%(T1), -10%(T2), -5%(T3), +5%(T5) and +10%(T6) compared to the standard program. For each treatment, was used six replicates with thirty birds, in a completely randomized design. Carcass and performance characteristics were evaluated at 35, 42 and 49 days of age and, after obtained the regression equations, it was elaborated an economic analysis to establish the best nutritional levels in each market situation. It was concluded that the improvement in performance due to increased nutrient density of diets of broilers female should not be interpreted as increased profitability. Thus, mathematical models are useful to establish the relationship between variables of importance and essential for evaluating and determining nutritional programs and manner of commercialization of birds suitable for profit maximization. The developed mathematical models are an important tool, because they allow prediction of variables such as weight gain, feed intake and feed conversion and the optimization through nutritional levels and slaughter age, according to market situations.

Submitted by Cássia Santos (cassia.bcufg@gmail.com) on 2017-07-25T12:37:47Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Dionys Fabrício Soares Franco - 2016.pdf: 7802481 bytes, checksum: 3fdd105e5ba06583ec207cb01e0a71f0 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-07-26T11:49:52Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Dionys Fabrício Soares Franco - 2016.pdf: 7802481 bytes, checksum: 3fdd105e5ba06583ec207cb01e0a71f0 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-26T11:49:52Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Dionys Fabrício Soares Franco - 2016.pdf: 7802481 bytes, checksum: 3fdd105e5ba06583ec207cb01e0a71f0 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2016-09-02 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / The water is becoming the reason of worrie in the actual context current Brazilian and global water environment; pollution levels and pollution has reached alarming levels, and the same proportion is increasing, its demand in this sense is used to show that the quality of water is becoming an important tool for the treatment issue and even for the water´s preservation. Mathematical models have been used over the years for the analysis of several variables, and from these variables measure and transformed into a numerical factor that facilitates their understanding, and turn this procedure able to show the level of degradation from the water to the society and also the government. In this sense this work was to evaluate the level of water quality of the Cerrado Stream Basin \ Cadunga in the municipality of Canápolis / MG, framing it on a scale that goes from excellent to bad, for it was used the methodology proposed by the Canadian Council for the IQA-CCME Environment. This model still little used in Brazil, has the advantage of choosing the variables taking into account the specificities of the place searched, another interesting issue is that the data used for the equation are given based on the indexes of existing and current laws. We were used 10 parameters (variables) to assess the level of degradation of the waters from the Basin Cerrado stream / Cadunga, as follows: temperature, hydrogenionic Potential Electrical Conductivity, Turbidity, Dissolved Oxygen, suspension solids, nitrite, nitrate, ammonia and phosphorus. four campaigns were conducted in different periods for the collection of data regarding the season (spring, summer, autumn and winter) at nine different points of the basin. According to the data evaluated the basin waters are eutrophic with huge problems of pollution being framed as Class tree by CONAMA Resolution 357/2005 and classified according to water quality index proposed by CCME. / A água vem se tornando motivo de preocupação no atual contexto hídrico brasileiro e mundial. Os índices de poluição e contaminação vêm atingindo níveis alarmantes, e na mesma proporção, vem crescendo sua demanda. Neste sentido, trabalhos que demonstrem a qualidade das águas se tornam importantes ferramentas para a questão do tratamento e até mesmo da preservação das águas. Modelos matemáticos vêm sendo utilizados no decorrer dos anos para a análise de diversas variáveis, e a partir destas variáveis mensurar e transformar em um fator numérico que facilite o seu entendimento, para que este, por sua vez, possa mostrar o nível de degradação da água à sociedade e também ao poder público. Neste sentido este trabalho teve por objetivo avaliar o nível da qualidade das águas da Bacia do córrego do Cerrado\Cadunga, no município de Canápolis/MG, enquadrando-o em uma escala que vai de excelente a péssimo. As metodologias utilizadas para realizar a classificação do corpo hídrico estão em acordo com a proposta apresentada pela Resolução CONAMA 357/2005 e pelo Conselho Canadense de Meio Ambiente a partir do índice de qualidade das águas (IQA-CCME). O IQA-CCME é um modelo ainda pouco utilizado no Brasil, e tem a vantagem da escolha das variáveis levando em consideração as especificidades do local pesquisado. Outra questão interessante é que os dados utilizados para a equação são dados baseados nos índices das legislações existentes e vigentes. Foram utilizados 10 parâmetros (variáveis) para avaliar o nível de degradação das águas da Bacia do córrego do Cerrado/Cadunga, sendo: Temperatura, Potencial Hidrogeniônico Condutividade Elétrica, Turbidez, Oxigênio Dissolvido, Sólidos em Suspensão, Nitrito, Nitrato, Amônia e Fósforo. Foram realizadas quatro campanhas para a coleta de dados, referente as estações climáticas primavera, verão, outono e inverno) em nove pontos distintos da bacia. De acordo com os dados avaliados, as águas da bacia se encontram impactadas com enormes problemas de poluição, sendo enquadrado como de classe três.

Made available in DSpace on 2015-04-22T22:10:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 fabricio.pdf: 5714799 bytes, checksum: 2b6dd3d2699151f5c4d99d30e7d250d0 (MD5) Previous issue date: 2009-03-23 / The shipbuilding industry is characterized by variability in their level of activity, as work by hiring custom work. Thus, the production companies that work with custom face difficulties in their production sequence in an attempt to reconcile high rate of utilization of productive resources with the time of delivery. The main participants in the international market of shipbuilding following strategies of specialization. Manufacturers seek Brazilian expand, specializing in the manufacture of offshore support vessels, tankers and containers door-to coasting. In Manaus (AM), the largest shipyards to build vessels in steel, has as its main product the rafts and pushers, driven by demand for grain and minerals industries of the region. For methodological procedures for this work were used quantitative and qualitative data. Initially, a literature search. Then went to the field research, conducted at the Shipyard A, where he collected the data. It appears that both steps were necessary and are complementary, so that could explain the first empirical research that was developed after the event. In the study of the production process of the Shipyard A, it was possible to understand the relationship between of each steps. Thus, we developed mathematical models and software that represent the production system. By applying methods of Program Evaluation and Review Technique (PERT) and Critical Path Method (CPM), has developed a proposal for a production system with the possibility of reduction of the production of a raft of 60 to 26 days, reduction of 56. 6%. To obtain this result, it would be necessary to increase the number of labor, this investment is justified only to constant demands for ferries. Then, have developed computer simulation models in the software arena, thus enabling the generation and manipulation of scenarios of the system under study without monetary damages and maintaining the physical integrity of those involved. / O setor da construção naval caracteriza-se pela inconstância no seu nível de atividade, uma vez que trabalha por contratação de obras sob encomenda. Dessa forma, as empresas que trabalham com produção sob encomenda enfrentam dificuldades em sequenciar sua produção, na tentativa de conciliar elevada taxa de utilização dos recursos produtivos com os prazos de entrega. Os principais participantes do mercado internacional de construção naval seguem estratégias de especialização. Os fabricantes brasileiros procuram expandir, especializando-se na fabricação de navios de apoio offshore, petroleiros e porta-contêineres para a navegação de cabotagem. Em Manaus (AM), os maiores estaleiros que constroem embarcações em aço, têm como seu principal produto as balsas e empurradores, impulsionados pela demanda das indústrias de grãos e minérios da região. Em relação aos procedimentos metodológicos para a realização deste trabalho, utilizaram-se dados quantitativos e qualitativos. Inicialmente, realizaram-se pesquisas bibliográficas. Em seguida, passou-se à pesquisa de campo, realizada no Estaleiro A, onde se coletou os dados. Destaca-se que ambas as etapas foram necessárias e que se complementaram, de modo que a primeira pôde fundamentar a pesquisa empírica que foi desenvolvida a posteriori. Com o estudo do processo produtivo de balsas do Estaleiro A, foi possível entender a relação entre as etapas que o compõe. Dessa forma, foram desenvolvidos modelos lógicos e matemáticos que representam esse sistema produtivo. Com a aplicação dos métodos Program Evaluation and Review Technique (PERT) e Critical Path Method (CPM), foi desenvolvido uma proposta de sistema produtivo com possibilidade de redução do tempo de produção de uma balsa de 60 para 26 dias úteis, redução de 56,6%. Para obter esse resultado, seria necessário aumentar o número de mão-de-obra; esse investimento só justifica-se para demandas por balsas constantes. Em seguida, foram desenvolvidos modelos de simulação computacional no software ARENA, possibilitando assim a geração e manipulação de cenários do sistema em estudo sem prejuízos monetários e mantendo a integridade física dos envolvidos

Tradicionalmente, a análise de problemas da Engenharia Geotécnica esteve apoiada nos conceitos da Mecânica dos Solos, desenvolvida por Terzaghi, na Teoria da Elasticidade e nas teorias de análise limite. Este trabalho busca explorar uma abordagem que deveria ser mais utilizada neste tipo de problema, voltada à utilização de modelos constitutivos mais completos para a caracterização dos solos. Os aspectos teóricos e práticos deste tema são discutidos, dando destaque especial para sua implementação e seu desenvolvimento no âmbito do Método dos Elementos Finitos. Seguindo uma breve discussão sobre as principais características dos solos, os modelos constitutivos mais utilizados na Engenharia Geotécnica são apresentados. Em particular, os modelos Mohr-Coulomb e Cam-clay. Na seqüência são definidas as equações de Biot para o adensamento, objetivando sua utilização em um programa de elementos finitos, no caso o ADINA. Na segunda parte do trabalho, três estudos são realizados. O primeiro busca comparar os resultados obtidos por Nader (1993), para um solo siltoso submetido a diferentes trajetórias de tensão, com aqueles fornecidos pelos modelos Mohr–Coulomb e Cam-clay modificado, indicando os principais desvios encontrados. Na seqüência, analisa-se o problema de determinação do coeficiente N para obtenção da capacidade de carga do solo, no caso de sapatas corridas. Neste estudo, realizado através do ADINA, o modelo Mohr–Coulomb é utilizado, e a influência do ângulo de atrito (), do ângulo de dilatação () e da rugosidade da face inferior da sapata são pesquisadas. As dificuldades numéricas presentes quando a lei de fluxo é não associada são, também, discutidas. Finalmente, o problema de escavação de valas é discutido. O caráter evolutivo deste tipo de análise, o estudo do adensamento e a pesquisa da influência do coeficiente de empuxo em repouso (Ko) na resposta do problema são explorados. Neste caso, o modelo Cam-clay modificado é escolhido para realização de um conjunto de análises. A partir destes três estudos pode-se perceber a importância de utilizar modelos constitutivos mais representativos do comportamento dos solos, para reproduzir mais satisfatoriamente sua resposta. Neste trabalho cumpriu-se, também, o objetivo de confirmar a eficiência do ADINA como ferramenta computacional para resolução de problemas relevantes da Engenharia Geotécnica. / Traditionally, the solution of Geotechnical Engineering problems was supported by Soil Mechanics concepts, developed by Terzaghi, Elasticity Theory and the limit analysis theories. This work tries to explore an unusual approach, which concerns the use of complete constitutive models for soils description. Both theoretical and practical aspects of the theme are discussed, with special attention devoted to the Finite Element implementation and development. Following a brief discussion about soil characteristics, the constitutive models usually used on Geotechnical Engineering are presented. In particular, the Mohr-Coulomb and Cam-clay models are explored in details. The theoretical presentation is concluded by establishing the Biot equations for consolidation problems, observing its using on a finite element program, ADINA for instance. On the second part of the work, three studies are carried out. The first one tries to compare the triaxial response of a silty soil when subjected to different stress paths, described by Nader (1993), with the results achieved when the Mohr-Coulomb and the modified Cam-clay models are used, showing the main differences. After that, computations of the bearing-capacity factor N have been made in order to evaluate the bearing-capacity for strip foundations. On this study, also solved in ADINA, the Mohr-Coulomb model is used, and the friction angle (), dilation angle () and footing roughness effects on the response are investigated. It is also discussed the numerical difficulties observed when non-associative conditions are applied. Finally, the retaining wall problem is explored. The evolution aspect of the problem, the consolidation study and the pre-excavation earth pressure coefficient (Ko) effects are also discussed. On this case, the modified Cam-clay model is chosen for several analyses. From these three studies it was noticed that in order to reproduce satisfactorily soil response, it is fundamental to chose representative constitutive models of soil behaviour. Also, this work accomplished the aim of confirming ADINA as an efficient skill to relevant Geotechnical Engineering problems solution.

O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento de um modelo matemático dos sistemas térmico e respiratório humanos que permita, a partir das condições do ambiente e do nível de atividade física, determinar a distribuição da temperatura e das concentrações de oxigênio e dióxido de carbono ao longo do corpo. No modelo representou-se o corpo humano dividido em quinze segmentos: cabeça, pescoço, tronco, braços, antebraços, mãos, coxas, pernas e pés. Cada segmento contém um compartimento arterial e um compartimento venoso, os quais representam os grandes vasos. O sangue nos pequenos vasos foi considerado juntamente com os tecidos músculo, gordura, pele, osso, cérebro, pulmão, coração e vísceras. Os gases O2 e CO2 são transportados pelo sangue e armazenados nos tecidos, dissolvidos e reagidos quimicamente. Nos tecidos ocorre metabolismo, que consome oxigênio e produz dióxido de carbono e calor. A pele troca calor com o ambiente por condução, convecção, radiação e evaporação. O trato respiratório o faz pela ventilação, por convecção e evaporação. Nos pulmões ocorre transferência de massa, por difusão entre um compartimento alveolar e diversos compartimentos capilares pulmonares. Para modelar o transporte de massa e o transporte de calor nos tecidos foram usadas duas formas distintas. No caso da transferência de massa, os tecidos foram representados por compartimentos nos segmentos modelados. No caso da transferência de calor, foram representados por camadas nos segmentos, sendo que estes ora têm a geometria de um cilindro (seção transversal circular), ora a de um paralelogramo no caso das mãos e dos pés. O sistema regulador do corpo humano foi divido em quatro formas de atuação: metabolismo, circulação, ventilação e sudorese. O metabolismo varia com o calafrio (que depende da temperatura corporal) e a atividade física; a circulação depende da concentração dos gases no corpo, da temperatura e do metabolismo; a ventilação, da concentração dos gases; a sudorese, da temperatura. Para solucionar as equações diferenciais do modelo foram usados métodos numéricos implícitos. As equações diferenciais parciais foram discretizadas pelo método dos volumes finitos. Comparações com trabalhos experimentais encontrados na literatura mostraram que o modelo é adequado para representar variações climáticas, exposições a quantidades reduzidas de oxigênio e elevadas de dióxido de carbono, e situações de exercício físico. Outros resultados gerados pelo modelo demonstraram que acidentes de descompressão tornam-se mais severos quando associados à queda da temperatura ambiente, por causa do aumento do consumo de O2 pelo calafrio. Este também aumenta o risco de uma intoxicação por CO2, devido ao aumento da sua produção. O modelo mostrou-se ainda capaz de prever diversas interações entre os sistemas térmico e respiratório, como a diminuição da temperatura corpórea pelo aumento da ventilação (que depende das concentrações de O2 e CO2), ou a diminuição da pressão parcial dos gases nos segmentos mais extremos, em consequência do efeito da temperatura na capacidade do sangue de transportá-los. / The aim of this work is the development of a mathematical model of the human body respiratory and thermal systems. The model allows the determination of the temperature, oxygen and carbon dioxide distributions, depending on the ambient conditions and the physical activity level. The human body was divided into 15 segments: head, neck, trunk, arms, forearms, hands, thighs, legs and feet. Each segment contains an arterial and a venous compartment, representing the large vessels. The blood in the small vessels is considered together with the tissues muscle, fat, skin, bone, brain, lung, heart and viscera. The gases O2 and CO2 are transported by the blood and stored by the tissues dissolved and chemically reacted. Metabolism takes place in the tissues, where oxygen is consumed generating carbon dioxide and heat. The skin exchanges heat with the environment by conduction, convection, radiation and evaporation. The respiratory tract exchanges heat by convection and evaporation. In the lungs, mass transfer happens by diffusion between an alveolar compartment and several pulmonary capillaries compartments. Two different forms were used to model the transport of mass and heat in the tissues. For the mass transfer, the tissues were represented by compartments inside the segments. For the heat transfer, the tissues were represented by layers inside the segments, which have the geometry of a cylinder (circular cross-section) or a parallelogram hands and feet. The regulatory systems were divided into four mechanisms: metabolism, circulation, ventilation and sweating. The metabolism is modified by the shivering (which depends on the body temperature) and the physical activity; the circulation depends on the body gas concentrations, the temperature and the metabolism; the ventilation depends on the gas concentrations; the sweating depends on the temperature. Implicit methods were used to solve the differential equations. The discretization of the partial differential equations was obtained applying the finite volume method. Comparisons with experimental works found in literature show that the model is suitable to represent the exposure to cold and warm ambients, to low amounts of oxygen, to carbon dioxide, and physical activity. Other results of the developed model show that decompression accidents become more severe when associated to low ambient temperatures, because of the increase in the O2 consumption by shivering. The shivering also increases the danger of a CO2 intoxication, due to the increase of its production. The model showed as well the capacity to represent the several interactions between the thermal and respiratory systems, as the decrease of the body temperature because of the increase in the ventilation (which depends on the O2 and CO2 concentrations), or the decrease of the O2 and CO2 partial pressures in the more extreme segments, consequence of the temperature effect on their blood transport capacity.

A mecanização agrícola é um dos principais componentes tecnológicos responsáveis pelo avanço na produção agrícola brasileira, nos últimos anos, contudo, sua utilização aumenta o risco de impactos ambientais negativos relacionados à degradação dos solos, notadamente à compactação excessiva pelo tráfego de máquinas. A adoção recente de sistemas conservacionistas de manejo do solo, nas culturas anuais, gerou ainda mais preocupação quanto aos efeitos negativos da mecanização. Pesquisas nesse tema visam, em geral, estimar a influência do tráfego sobre as propriedades físicas do solo e identificar classes de compactação restritivas ao desenvolvimento das plantas, com o propósito de fornecer subsídios para evitar a compactação excessiva. O objetivo do trabalho foi propor e avaliar uma metodologia para aplicação da modelagem nebulosa na estimativa e classificação da compactação do solo pelo tráfego, baseada no conhecimento especialista e em dados experimentais. A utilização de modelos simples e confiáveis no planejamento das operações mecanizadas é fundamental para aumentar a sustentabilidade ambiental da atividade. A partir de dados experimentais, foram identificados modelos para estimativa da densidade aparente, porosidade total e resistência à penetração do solo, após o tráfego, e cujas variáveis de entrada são relacionadas às condições iniciais do solo e das máquinas. Tais modelos foram identificados através de um algoritmo neuro-nebuloso e testados com dados independentes. O modelo de classificação relacionou qualitativamente as propriedades físicas do solo com as classes de compactação identificadas pelo método do perfil cultural, sendo as propriedades representadas por conjuntos nebulosos e as relações entre elas e as classes de compactação estabelecidas através de regras lingüísticas. Os dados observados experimentalmente e estimados pelos modelos foram comparados a partir de critérios estatísticos e as estimativas foram analisadas para combinações das variáveis de entrada cujas respostas são conhecidas. O modelo de classificação foi analisado através da porcentagem de acertos segundo as profundidades. O método proposto possibilitou a aquisição de quantidade suficiente de dados para treinamento e teste dos modelos embora ainda sejam necessários novos dados para diferentes faixas de valores e combinações das variáveis de entrada. Os erros porcentuais médios obtidos pelo modelo de estimativa da densidade e da porosidade foram da ordem de 5% e 3%, respectivamente, e a diferença média entre os pares de dados observados e estimados não foi significativamente diferente de zero. Os erros dos modelos de estimativa da resistência à penetração atingiram 18%. O modelo de classificação apresentou desempenho satisfatório, com níveis elevados de acertos, embora ainda sejam necessários ajustes para a camada de 0,10 a 0,20 m. Os resultados demonstram que a metodologia é viável para identificação de modelos de compactação do solo baseada em dados e no conhecimento especialista e que a modelagem nebulosa é uma ferramenta com potencial para aplicação a problemas relacionados ao manejo do solo e, particularmente, para simular o processo de compactação do solo pelo tráfego. / Agricultural mechanization is an important technological issue responsible for Brazilian agricultural advance but its large use increases the risk of environmental impacts due to soil degradation resulting from machine traffic. Conservation agriculture adopted in crop production systems has renewed concerns about soil compaction due to machine traffic. Research on this subject approaches the problem in two ways: estimation or prediction of traffic influence on soil physical properties and classification of soil compaction regarding its effects on plant development. The general target is to develop tools in order to avoid excessive soil compaction. This work presents a method to apply fuzzy modeling techniques to estimate and classify soil compaction due to machine traffic based on expert knowledge and experimental data. Simple and accurate models are useful tools for mechanization planning and for increasing agricultural sustainability. Fuzzy models to estimate soil bulk density, total porosity and penetration resistance after traffic were identified based on data and using initial soil conditions and machine variables as inputs. Fuzzy classification model was derived from expert knowledge and represented the qualitative relations between compaction classes and soil physical properties, the former identified by cultural profile method. Soil properties were represented by fuzzy sets and qualitative relations by linguistic fuzzy rules. Observed and estimated data were compared using statistical criteria and expected responses for known input combinations were analyzed. The rate of classification success for each depth was used to evaluate the performance of the classification model. The proposed method was able to provide sufficient amount of data for model training and testing, however more data are required for different input levels and combinations in order to improve models’ performances. The average percentual errors of the estimation models for soil density and porosity were 5% and 3% respectively, and the average difference between observed and estimated data pairs was not statistically different from zero. For the penetration resistance model, the error was about 18%. The classification model showed good performance with high success rates but with medium accuracy in the 0,10-0,20 m depth. The results show that fuzzy modeling is a valuable tool to approach soil management problems and, in particular, to simulate soil compaction process due to traffic.

Submitted by Maria Aparecida (cidazen@gmail.com) on 2017-04-17T13:52:33Z No. of bitstreams: 1 Gleyciane Araujo.pdf: 1343747 bytes, checksum: e6395dbd7922b8c1b320e094320e26df (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-17T13:52:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gleyciane Araujo.pdf: 1343747 bytes, checksum: e6395dbd7922b8c1b320e094320e26df (MD5) Previous issue date: 2017-02-20 / The objective of this work is to spread the discussion on the subject in the academic environment. Thereunto, the work is based on a literature search that is based on a critical eye on the traditional mathematics teaching, with a focus on trigonometry. Thus, the main concepts will be presented on Mathematical Modeling and the historical context and theoretical foundation of Trigonometry, and present two practical proposals for modeling for the classroom. / O objetivo deste trabalho é contribuir no âmbito acadêmico com o tema, para tanto, o trabalho é fundamentado em uma pesquisa bibliográfica que toma por base um olhar crítico acerca do ensino tradicional da Matemática, com enfoque na Trigonometria. Assim, serão apresentadas as principais concepções sobre a Modelagem Matemática, bem como o contexto histórico e fundamentação teórica da Trigonometria, além de apresentadas duas propostas práticas de modelagem para sala de aula, sob perspectiva dessa metodologia de ensino.

A modelagem matemática de problemas importantes e significativos da engenharia, física e ciências sociais pode ser formulada por um conjunto misto de equações diferenciais e algébricas (EADs). Este conjunto misto de equações deve ser previamente caracterizado quanto a resolubilidade, índice diferencial e condições iniciais, para que seja possível utilizar um código computacional para resolvê-lo numericamente. Sabendo-se que o índice diferencial é o parâmetro mais importante para caracterizar um sistema de EADs, neste trabalho aplica-se a redução de índice através da teoria de grafos, proposta por Pantelides (1988). Este processo de redução de índice é realizado numericamente através do algoritmo DAGRAFO, que transforma um sistema de índice superior para um sistema reduzido de índice 0 ou 1. Após esta etapa é necessário fornecer um conjunto de condições inicias consistentes para iniciar o código numérico de integração, DASSLC. No presente trabalho discute-se três técnicas para a inicialização consistente e integração numérica de sistemas de EADs de índice superior. A primeira técnica trabalha exclusivamente com o sistema reduzido, a segunda com o sistema reduzido e as restrições adicionais que surgem após a redução do índice introduzindo variáveis de restrição, e a terceira técnica trabalha com o sistema reduzido e as derivadas das variáveis de restrição. Após vários testes, conclui-se que a primeira e terceira técnica podem gerar um conjunto solução mesmo quando recebem condições iniciais inconsistentes. Para a primeira técnica, esta característica decorre do fato que no sistema reduzido algumas restrições, muitas vezes com significado físico importante, podem ser perdidas quando as equações algébricas são diferenciadas. Trabalhando com o sistema reduzido e as derivadas das variáveis de restrição, o erro da inicialização é absorvido pelas variáveis de restrição, mascarando a precisão do código numérico. A segunda técnica adotada não tem como absorver os erros da inicialização pelas variáveis de restrição, desta forma, quando as restrições adicionais não são satisfeitas, não é gerada solução alguma. Entretanto, ao aplicar condições iniciais consistentes para todas as técnicas, conclui-se que o sistema reduzido com as derivadas das variáveis restrição é o método mais conveniente, pois apresenta melhor desempenho computacional, inclusive quando a matriz jacobiana do sistema apresenta problema de mau condicionamento, e garante que todas as restrições que compõem o sistema original estejam presentes no sistema reduzido.