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.

O Lago Guaíba configura-se como o grande depositário das águas de uma bacia hidrográfica que engloba boa parte do centro e nordeste do estado, estendendo-se por uma área aproximada de 84.700 km2 que abrange mais de 250 municípios, entre eles a capital do Estado. São 496 km2 de superfície onde diversos usos e atividades têm seu palco, como por exemplo; navegação, recreação, extração de areia e, a mais importante delas, o abastecimento de água de boa parte da região metropolitana de Porto Alegre. Mesmo com essa relevância, poucos são os estudos referentes à dinâmica sedimentar do lago, sendo que a maioria trata da distribuição e textura dos sedimentos, e raros são aqueles que fazem menção ao padrão de ondas e suas relações com a ressuspensão destes sedimentos e suas conseqüências. A presente pesquisa analisa as características das ondas incidentes no Lago Guaíba quanto a seus principais parâmetros; altura significativa (Hs), período (T), direção de propagação e suas relações com a ressuspensão de sedimentos junto ao fundo. Para tanto, o SWAN (Simulating Waves Nearshore), software que utiliza técnicas de modelagem matemática, foi validado e aplicado, tendo como principais parâmetros de entrada a batimetria do lago, a direção, velocidade e freqüência de incidência de ventos na região (entre os anos 1996 e 1997), além de correntes, nível d’água, densidade, freqüências máximas e mínimas, entre outros. Já os parâmetros de saída (altura significativa da onda, período, direção de propagação e velocidade orbital) foram inseridos no Sistema de Informações Geográficas IDRISI e trabalhados de forma a inferir o padrão de ondas incidentes no lago e suas interações com a ressuspensão de sedimentos de fundo, caracterizando a profundidade de início do regime de fluxo turbulento e delimitando a área de atuação da turbulência vinculada ao transporte de sedimentos. As maiores ondas modeladas atingiram 0,55 m em alguns pontos do lago, principalmente quando de ventos soprando dos quadrantes S e SE e em intensidades superiores a 7 m/s. Em linhas gerais as ondas acompanham os padrões de intensidade e direção do vento, atingindo os valores máximos aproximadamente entre 1 e 2 horas após os picos de velocidade dos ventos. Em situações de maior intensidade de ventos as ondas levaram aproximadamente 2 horas para atingirem 0,10 m, já com ventos fracos a moderados este tempo é de aproximadamente 3 horas. Além de velocidade e direção, a regularidade dos ventos mostrou-se relevante na geração e propagação de ondas no Guaíba. Características geomorfológicas referentes à geometria, batimetria e o fetch do lago também são importantes, fato evidenciado quando da análise de cinco estações de controle sob um mesmo regime de ventos; a diferença entre a altura das ondas chegou a mais de 0,40 m entre porções distintas do lago. Além disso, há o processo de refração das ondas que causa um rápido alinhamento da zona de rebentação de tal maneira que ela tende a ser paralela a linha de praia. Os parâmetros que estabelecem as condições deposicionais no Guaíba são controlados pelo nível de energia das ondas incidentes e pelas correntes. Pode-se afirmar que em função das pequenas profundidades e baixas velocidades médias das correntes de fundo, o transporte de sedimentos finos é particularmente governado pelas ondas, uma vez que as mesmas são responsáveis pela inserção dos sedimentos na coluna d’água. As ondas incidentes no Guaíba têm potencial para gerar turbulência junto ao fundo em diferentes situações. Entretanto, a profundidade máxima não excede a 1,9 m para ventos do quadrante S e velocidades da ordem de 11 m/s. Já a espessura da camada limite onde se verifica inicio do fluxo turbulento apresenta valores bastante reduzidos, entre 0,02 a 1 cm. Os ambientes de sedimentação do lago foram mapeados e assim classificados: 1) Fundo Deposicional (51% da área do lago); 2) Fundo Transicional (41%) e 3) Fundo Erosional ou de não Deposição (8%). Estas condições foram espacializadas em um modelo temporal que relacionou as informações sobre velocidade orbital e a freqüência de incidência de ondas quanto à sua direção, derivadas dos resultados modelados pelo SWAN ao longo do período estudado. Pode-se afirmar que o Guaíba é um grande importador de sedimentos, uma vez que a superfície de fundo com deposição é mais significativa que a superfície de fundo com erosão, condição esta que ocorre a profundidades inferiores a 1,5 m. A situação de deposição do material transportado na coluna d’água ocorre quando da inexistência de fluxo turbulento, ou quando o mesmo é insignificante junto ao fundo (com potencial de ressuspensão de sedimentos em até 7 dias por ano, ou 2% do tempo analisado). Como forma de contribuir à gestão ambiental da região, foram gerados subsídios referentes ao potencial de concentração de material particulado em suspensão. Este potencial foi definido em função do percentual de tempo, ao longo do ano, em que a ressuspensão de sedimentos de fundo gerada por ondas pode incrementar os níveis de poluição nos locais onde a água é atualmente captada para o abastecimento público no município de Porto Alegre. / Guaíba Lake is the main destination of the water coming from a river basin which encompasses a major part of the center and northeast of Rio Grande do Sul state, extending over some 84,700 square km and reaching more than 250 municipalities, including the state capital. This adds up to a 496 sq. km area, where several functions and activities occur, such as navigation, recreation, sand extraction, and, most important of all, water supply to a large part of the metropolitan Porto Alegre area. Despite this relevance, few studies have been conducted on the lake’s sedimentary dynamics, with most of them addressing sediment distribution and textures, and even fewer mentioning wave pattern and its connection with the ressuspension of these sediments and its consequences. This research examines the characteristics of Lake Guaíba’s waves with regard to their main parameters; significant wave height (Hs), period (T), direction of wave propagation and its connections with the ressuspension of sediments at the bottom. To this end, SWAN (Simulating Waves Nearshore) a type of software using mathematical modeling techniques, has been validated and applied, with its main inputs being the lake’s bathymetry, direction, wind speed and frequency in the region (between 1996 and 1997) in addition to currents, water level, density, and maximum and minimum frequencies, among others. Output parameters (significant wave height, period, direction of wave propagation, and orbital motion) were inserted in the IDRISI Geographic Information System and studied so as to infer the lake’s wave pattern and its interactions with the ressuspension of bottom sediments, characterizing depth at the beginning of the turbulent flow and encircling the area of turbulence linked to transport of sediments. The highest waves modeled reached 0.55 m in a few points of the lake, particularly when winds were blowing from the S and SE quadrants with an intensity of over 7 m/sec. Generally speaking, waves follow wind intensity and direction patterns, and reach maximum values in about 1 to 2 hours after wind speed peaks. Whenever winds were stronger, waves took some 2 hours to reach 0.10 m, but with weak to moderate winds, they took around 3 hours. In addition to speed and direction, wind regularity proved relevant in generating and propagating waves on Lake Guaíba. Geomorphologic characteristics as regards the lake’s geometry, bathymetry and fetch are likewise important, as was verified when five control stations were analyzed under a same wind pattern; the difference between wave height exceeded 0.40 m among distinctive parts of the lake. In addition, there is a wave refraction process, which causes a fast alignment to the breaker zone, so that it tends to be parallel to the shoreline. The parameters establishing Lake Guaíba’s depositional environment are controlled by the energy level of the existing waves and currents. It can be stated that, as a result of small depths and low average speeds of the bottom currents, the transport of fine sediments is particularly governed by the waves, since it is the waves that add sediments to the water column. The Guaíba waves can potentially generate bottom turbulence in different situations. However, the maximum depth does not exceed 1.9 m with S quadrant winds and speeds of about 11 m/s. On the other hand, the thickness of the bordering layer where the turbulent flow begins has very low values, between 0.02 to 1 cm. The lake’s sediment environments were mapped and rated as follows: 1) Depositional Environment (51% of the lake); 2) Transitional Environment (41%); and 3) Erosional or Non- Depositional Environment (8%). Such conditions were spatialized in a time model which linked information on orbital motion and frequency of wave occurrence as to direction, obtained from the SWAN-modeled results throughout the period under study. It can be stated that Lake Guaíba is a major importer of sediments, since its depositional environment area is more significant than its erosional environment area, and this situation occurs at depths of less than 1.5 m. Deposition of matter carried in the water column occurs when there is no turbulent flow, or when it is insignificant to the environment (with a sediments ressuspension potential of up to 7 days a year, or 2% of the time analyzed). As a contribution to the region’s environmental management, subsidies have been created with relation to the concentration of particulate suspended matter. This potential has been defined as a percentage of time, throughout the year, in which the wave-created ressuspension of environment sediments can increase the pollution levels at places where water is currently captured for public supply in the Porto Alegre area.

Esta tese tem por objetivo mostrar a possibilidade de observação da existência da aprendizagem significativa a partir do uso de modelos matemáticos quando os alunos do curso de administração equacionam situações-problema empresariais com o auxílio do software LINDO. A pesquisa foi realizada com discentes do Centro Universitário UNIVATES, situado em Lajeado, Rio Grande do Sul, quando estes frequentaram a disciplina Pesquisa Operacional. Os fundamentos teóricos estão embasados na teoria da aprendizagem significativa de Ausubel (1968, 2003), na pesquisa operacional e suas ferramentas de resolução, principalmente o software LINDO, bem como na modelagem matemática. Metodologicamente, foram aplicados instrumentos de avaliação de subsunçores relacionados à capacidade de modelagem de problemas de programação linear. Face à ausência de alguns subsunçores, foram utilizados organizadores avançados que serviram como mecanismos pedagógicos para estabelecer relações entre aquilo que os alunos já sabiam e o que deveriam saber. Posteriormente, cada aluno desenvolveu, no mínimo, dois modelos matemáticos e dois mapas conceituais, sendo os primeiros no início da pesquisa e outros ao final. Como resultado, percebeu-se que o ambiente de modelagem matemática sugerido por Barbosa (2006) favoreceu a observação de aprendizagem significativa (AUSUBEL, 2003) da programação linear quando os alunos abstraíram e resolveram situações-problema empresariais com o auxílio do software LINDO. Os modelos matemáticos finais evoluíram, na maioria dos casos, apresentando mais variáveis e restrições. Por meio dos modelos matemáticos e mapas conceituais, foi possível observar algumas evidências em relação às exigências profissionais do administrador como a capacidade de reconhecer e de definir problemas e equacionar soluções e a capacidade de pensar estrategicamente e introduzir modificações no processo produtivo. Cabe ressaltar que os modelos matemáticos ilustram o conhecimento que o aluno possui. Por isso, são diferentes, têm níveis diferentes e refletem a idiossincrasia do processo ensino-aprendizagem, como postulam Moreira (2005) e Biembengut (2003). / This thesis aims at demonstrating the possibility of observing the existence of the significant apprenticeship, proceeding from the use of mathematic models when business administration students solve corporative problem situations with the help of the LINDO software. The research was carried out with students at UNIVATES University Center, in the city of Lajeado, Rio Grande do Sul, while attending the subject of Operational Research. The theoretical basis lies on Ausubel's (1968, 2003) significant apprenticeship theory, on the operational research and its solving tools, mainly the LINDO software, as well as on mathematic modeling. Methodologically, subsumer evaluation instruments related to the modeling capacity of linear programming problems were applied. Due to the lack of some subsumers, advanced organizers were used that served as pedagogical mechanisms in order to establish relationships between what the students already knew and what the should know. Later, each student developed, at least, two mathematic models and two conceptual maps, the first being at the research commencement, and the others at its end. As a result, it was noted that the mathematic modeling environment suggested by Barbosa (2006) favored the observation of a significant apprenticeship (AUSUBEL, 2003) of linear programming when the students abstracted and solved corporative problem situations with the help of the LINDO software. The final mathematic models evolved presenting, in most cases, more variables and restrictions. Through of mathematic models and conceptual maps, it was possible to observe some evidences relative to business administrator's professional requirement, such as the capacity of identifying and solving problems and finding solutions, and the capacity of thinking strategically and introducing modifications into the productive process. It is necessary to be emphasized that the mathematic models illustrate the student's knowledge. Therefore, they are different, have different levels and reflect the idiosyncrasy of the teaching-learning process, as postulated by Moreira (2005) and Biembengut (2003).

Esta dissertação descreve a análise de uma experiência de Modelagem Matemática entendida como um ambiente de aprendizagem, desenvolvida na disciplina de Projeto de Iniciação Científica. Busquei analisar as contribuições da Modelagem para análise, discussão e resolução de problemas oriundos da área técnica de agropecuária (em particular na área de bovinocultura leiteira e avicultura de corte) e também sua contribuição para o ensinoaprendizagem de Matemática. Para isto baseei meus estudos bibliográficos em autores que defendem a utilização da Modelagem no ensino e também naqueles que se identificam com a Teoria Sócio-histórica de Vygotski. Adotei uma abordagem qualitativa na pesquisa e para coletar dados utilizei um ambiente de aprendizagem com dois cenários para investigação, com estudantes do Ensino Médio do Curso Técnico em Agropecuária da Escola Agrotécnica Federal de Rio do Sul. A análise dos dados indicou que a resolução de problemas relacionados à área técnica gera discussões referentes a estratégias a serem utilizadas e as investigações ganham maior ênfase quando estudadas no próprio campo de ocorrência. A Modelagem Matemática causou uma alteração na dinâmica de trabalho nos cenários, modificando as posturas do professor e alunos. A atuação dos alunos, comprometidos e responsáveis pelo trabalho de referência em sua realidade técnica, tornou todo o processo de elaboração mais expressivo em termos de aprendizagem matemática. Este estudo destaca que a Modelagem contribuiu para o melhor entendimento do tema investigado e da Matemática utilizada, embora a ausência de definição de conceitos a priori, utilizados na elaboração dos modelos, gerou insegurança nos alunos. Além disso, esta dissertação forneceu subsídios para a elaboração de material que pode ser utilizado, por professores interessados em trabalhar com Modelagem. / This paper describes deals an experience analysis in a mathematical modelling understanding like learning ambient, developed in Started Scientific Project. Picked to analyse the contributions from modelling to analysis, discussions and the solutions that comes from agropecuária technique area (especially milkmade cattle ranser area and hack aviculture), and the contribution for math teaching/learning too. My bibliographical studies were based in authors that defend to use the modelling activities to teach and identify with social historic from Vygotski. Acept a qualitative approach to search, and catch datas, used a learning ambient with two scenarios for the investigation, and Secundary Education students from Rio do Sul Federal Agrotécnica school - Agropecuária Technical Course-. The datas analysis indicated that the problems solutions about strategies technique area and its investigations make better when were stydied in own arena as of fact. The Modelling Mathematics has caused an alteration in the teachers and students attitudes. The students were engaged, and the learnig mathematics process stayed more expressive. This review shows that the Modelling contributed for best perception around the subject investigated and the Mathematics used, even if there are few definition of concepts, creating at the start insecurity in the students. Additionally, this dissertation supplies material that can be used for teachers interested in work with Modelling.

Submitted by Ranulfo Acir de Oliveira Resende (acir_r@yahoo.com.br) on 2018-07-10T16:42:19Z No. of bitstreams: 1 Tese_Acir.pdf: 2525445 bytes, checksum: 3a47b07dbbf7f67ec6d03ba9b352e27b (MD5) / Approved for entry into archive by Maria Marlene Zaniboni null (zaniboni@bauru.unesp.br) on 2018-07-11T13:20:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 resende_rao_dr_bauru.pdf: 2525445 bytes, checksum: 3a47b07dbbf7f67ec6d03ba9b352e27b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-11T13:20:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 resende_rao_dr_bauru.pdf: 2525445 bytes, checksum: 3a47b07dbbf7f67ec6d03ba9b352e27b (MD5) Previous issue date: 2018-05-25 / Esta Tese de Doutorado é composta pelo estudo da aplicação de simulações numéricas automatizadas para solucionar problemas de controle ótimo (PCO) não convexos. Um algoritmo para tratar PCOs não convexos é apresentado como a principal contribuição da Tese. Outra contribuição, a estrutura ASAF - Automated Simulation and Analysis Framework, codificada em linguagem Python e baseada em modernas ferramentas de modelagem, simulação, JModelica.org, e otimização, Interior-Point Optimizer (IPOPT), é utilizada como auxílio para aplicação do referido algorítmo. O algoritmo proposto foi testado de forma metodológica com escala métrica e quatro PCOs não convexos com soluções analíticas exatas conhecidas. A viabilidade de aplicação do algoritmo foi verificada por clássicos métodos estatísticos aplicados aos dados das simulações, alcançando-se os resultados esperados e fundamentando-se a possibilidade de se tratar PCOs não convexos de soluções desconhecidas. Assim, esta Tese apresenta uma contribuição relevante para o tratamento de PCOs não convexos, ao propor um algoritmo para, com uso eficaz dos crescentes recursos computacionais de metaprogramação e automatização, obter solução subótima recomendada aceitável. A mediana da efetividade do algoritmo é estimada, a partir de testes estatísticos, em 93%, com significância de 0,05 (95% de confiança). / This doctoral Thesis is comprised by the study of the application of automated numerical simulations to solve nonconvex optimal control problems (OCP). An algorithm to treat nonconvex OCPs is presented as the main contribution of the Thesis. Another contribution of the Thesis, the ASAF-Automated Simulation and Analysis Framework, coded in Python language and based on modern tools of modeling, simulation, JModelica.org, and optimization, Interior-Point Optimizer (IPOPT), is used as an aid in the application of this algorithm. The proposed algorithm was tested by a methodological procedure with a metric scale and four nonconvex OCPs with known exact analytical solutions. The feasibility of using the algorithm was verified by classic statistical methods applied to the simulations data, achieving the expected outcome and grounding the possibility to treat nonconvex OCPs of unknown solutions. Thus, this Thesis presents a relevant contribution to the treatment of nonconvex OCPs, by proposing an algorithm to, upon the effective use of the increasing computer resources of metaprogramming and automation, obtain an acceptable sub-optimal recommended solution. The median of the algorithm effectiveness is estimated, from statistical tests, in 93%, with a significance of 0.05 (95% confidence).

O uso de dispositivos móveis tem aumentado nos últimos anos, devido aos benefícios que oferecem aos usuários, tais como mobilidade, comodidade e acesso fácil à comunicação e informação. Entretanto, o funcionamento destes dispositivos é dependente do tempo de vida da bateria, a qual fornece energia para o sistema manter-se operacional. Desta forma, é importante estudar o comportamento da descarga da bateria, com o objetivo de predizer o seu tempo de vida e, por conseguinte, conhecer o tempo em que o dispositivo é capaz de manter-se em funcionamento. Uma maneira de fazer esta predição é a partir do uso de modelos matemáticos que simulam o processo de descarga de energia dos aparelhos portáteis. Entre os modelos mais referenciados da literatura, destacam-se os modelos híbridos que possuem a vantagem de unir os benefícios de dois ou mais tipos de modelos distintos. Recentemente, dois modelos híbridos foram desenvolvidos, o primeiro através da união do modelo elétrico para Predizer Runtime e Características V-I de uma bateria com o modelo analítico Kinetic Battery Model (KiBaM); e o segundo, através da união do modelo elétrico para Predizer Runtime e Características V-I de uma bateria com o modelo analítico de difusão de Rahkmatov e Vhrudula (RV). Neste trabalho objetiva-se realizar a modelagem matemática do tempo de vida de baterias de Lítio Íon Polímero, modelo PL 383562-2C, a partir destes modelos híbridos, considerando correntes de descarga variáveis baseadas em um conjunto de operações rotineiras realizadas em um telefone celular do tipo smartphone. Os modelos híbridos são implementados na ferramenta computacional MatLab/Simulink, e os resultados das simulações, são comparados com os dados experimentais obtidos a partir de uma plataforma de testes. Por m, os modelos híbridos são comparados com o modelo RV, considerado pela literatura um modelo analítico de alta acurácia. Os resultados das simulações comprovam que os modelos híbridos apresentam resultados satisfatórios. / 87 f.

O aumento do cultivo da aveia branca (Avena sativa L.) nos últimos anos ocorre devido aos inúmeros benefícios ao sistema de produção. Essa cultivar tem assumido importância como cultura alternativa ao trigo na estação fria na produção de grãos, forragem e cobertura de solo. Além disso, de grande importância para a alimentação humana e animal, pela qualidade nutricional e presença de fibras solúveis. A adequada disponibilidade de nutrientes as plantas depende, entre outros fatores, da quantidade de matéria orgânica do solo, da composição dos resíduos vegetais, da expectativa do rendimento e da umidade e temperatura do ar, que interagem nos sistemas de produção. O cultivo de gramíneas sobre os resíduos de soja e milho contribuem de maneira distinta no desenvolvimento do dossel. A expressão de potenciais de rendimento da aveia branca está associada às técnicas de manejo, umidade, disponibilidade de nutrientes, controle fitossanitário e outros. Para tanto, a adubação nitrogenada atrelada à umidade do solo representa fator importante na eficiência de uso do nutriente, seja via sintética ou da decomposição orgânica dos resíduos vegetais sobre o solo. A decomposição dos resíduos das culturas antecessoras depende das suas características, pela condição de relação carbono/nitrogênio (C/N) que envolve teores de carbono solúvel, celulose e lignina. O uso de hidroretentores de água no solo pode representar uma tecnologia inovadora de manutenção de umidade no sistema favorecendo o aproveitamento do N-fertilizante e/ou residual nas distintas condições de cultivo. O uso da modelagem matemática neste contexto facilita a compreensão e simulação do desenvolvimento, produção e qualidade de grãos da aveia junto a complexidade dos fatores envolvidos no manejo de uso do nitrogênio e sua interatividade com o hidrogel. O presente trabalho tem por objetivo a modelagem matemática por logica fuzzy e redes neurais artificiais na análise, simulação e otimização de uso do nitrogênio em aveia pela manutenção de água no solo com o emprego de hidrogel. Além disto, considerando sistemas de cultivo de alta e reduzida taxa de liberação de N-residual e doses de N-fertilizante em condições agroclimáticas reais de safras agrícolas. O estudo é realizado no Instituto Regional de Desenvolvimento Rural (IRDeR/DEAg/UNIJUÍ), Augusto Pestana (RS). O experimento foi delineado em blocos casualizados com quatro repetições seguindo um modelo fatorial 4x4 sendo, quatro doses de adubação nitrogenada (0, 30, 60 e 120 kg ha-1) e quatro doses de Hidrogel (Retentor de água ao solo) (0, 30, 60, 120 kg ha-1), considerando em cada sistema de cultivo (milho/aveia; soja/aveia) dois experimentos. Um para obtenção de cortes de biomassa a cada 30 dias para simulação do desenvolvimento da aveia e, outro, exclusivamente voltado a produtividade de grãos, na modelagem e otimização do efeito conjunto nitrogênio e hidrogel. Pelos modelos de regressão linear à taxa de produtividade de biomassa dia-1 em aveia, mostrou tendência de crescimento com o incremento da dose do N-fertilizante em ambos os sistemas de cultivo, independente da condição de uso do hidrogel. Porém, nem sempre acompanhada pela maior produtividade de grãos. Na simulação da dose ideal de nitrogênio por regressões polinominais, as doses 30 kg ha-1 e 60 kg ha-1 de hidrogel, no sistema soja/aveia, mostraram maior contribuição no aproveitamento do fertilizante, permitindo aumento na expressão da produtividade de grãos de aveia. Nos sistema milho/aveia, o incremento na produtividade de grãos deu-se nas doses mais elevadas do biopolímero. Na análise da produtividade de grão de aveia, pelo teste de médias, as doses 30 kg ha-1 e 60 kg ha-1 de hidrogel, combinadas com as doses 60 kg ha-1 e 120 kg ha-1 de nitrogênio expressaram os maiores rendimentos de grãos, independente do ano e sistema de cultivo. Por regressões polinominais e superfície de resposta, a dose ideal de hidrogel e nitrogênio, evidenciou maior aproveitamento do N-fertilizante, em condições de clima favorável ao cultivo da aveia. No entanto, as condições ideais de hidrogel para ambos os sistemas e anos de cultivo ficaram entre 60 e 66 kg ha-1, e as doses de nitrogênio sendo 78 e 80 kg ha-1 para o sistema soja/aveia e 104 e 95 kg ha-1e no sistema milho/aveia, para os anos de 2014 e 2015, respectivamente.O modelo fuzzy gerado possibilitou estimar os valores de produtividade de grãos e biomassa nas condições de uso do hidrogel em função das doses de nitrogênio e temperatura máxima. Destaca-se que não houve diferença significativa entre as médias obtidas experimentalmente e aquelas obtidas utilizando o sistema lógica 8 fuzzy. As redes neurais artificiais do tipo Perceptron de Múltiplas Camadas, com o algoritmo de aprendizagem backpropagation e função de treinamento Levember-Marquadt, se mostraram eficientes na previsibilidade da produtividade de grãos em qualquer estádio de desenvolvimento da aveia, atrelando ao modelo condições de edafoclimáticas. Assim, vindo a somar-se com os modelos convencionais de simulação, tornando-se uma ferramenta de auxílio na tomada de decisões, quanto ao manejo da cultura da aveia. / 115 f.

A importância econômica do trigo é decisiva no Brasil, pois é uma espécie que permite elaborar vários produtos usados, principalmente, na alimentação humana e animal. Portanto, novas tecnologias devem ser avaliadas para incremento da produtividade de grãos e biomassa com maior sustentabilidade. O nitrogênio é o elemento químico mais utilizado para maximizar a produtividade das lavouras, porém, de grandes perdas por volatilização e lixiviação, causando poluição ambiental. Ele pode ser fornecido via fertilizante químico ou decomposição da palha de culturas antecessoras. Contudo, a maior eficiência de absorção e aproveitamento do nitrogênio pelo trigo é dependente das condições meteorológicas, principalmente dos índices pluviométricos. O novo cenário da agricultura mundial evidencia grandes alterações climáticas, reportando condições de maior estresse ao cultivo das espécies agrícolas. Neste contexto, a manutenção de umidade do solo é decisiva sobre o desenvolvimento das culturas e, sobretudo, da capacidade de uso e aproveitamento do nitrogênio voltada a produção vegetal. A utilização do biopolímero hidrogel quando aplicado no solo pode representar uma nova tecnologia na manutenção da umidade e proporcionar maior eficiência de aproveitamento de nitrogênio à elaboração de grãos, consequentemente, redução de perdas do nitrogênio ao ambiente na geração de poluição ambiental. O objetivo do estudo é a modelagem matemática por regressões, lógica fuzzy e redes neurais artificiais em trigo na análise, simulação e otimização de uso do nitrogênio com o emprego do biopolímero hidrogel. Além disto, considerando sistemas de cultivos de alta e reduzida taxa de liberação de N-residual em condições agroclimáticas reais. O estudo foi realizado nos anos de 2014 e 2015, no Instituto Regional de Desenvolvimento Rural/IRDeR, localizado em Augusto Pestana, RS, pertencente ao Departamento de Estudos Agrários da UNIJUÍ. O experimento foi delineado em blocos casualizados com quatro repetições seguindo um modelo fatorial 4x4 sendo, quatro doses de adubação nitrogenada (0, 30, 60 e 120 kg ha-1) e quatro doses de hidrogel (0, 30, 60, 120 kg ha-1), com a cultivar TEC 10/CCGL, considerando em cada sistema de cultivo (milho/trigo; soja/trigo) dois experimentos. Um deles para obtenção de cortes de biomassa a cada 30 dias para simulação do desenvolvimento do trigo e, outro, exclusivamente voltado a produtividade de grãos para modelagem e otimização do efeito conjunto nitrogênio e hidrogel. Independente do ano e da dose de hidrogel, o incremento de N-fertilizante aumentou linearmente a taxa de produtividade de biomassa dia-1. Porém, a maior produtividade de grãos foi obtida na dose mais elevada do nitrogênio, combinada com as doses 30 e 60 kg ha-1 de hidrogel em ambos os sistemas de cultivo. Na simulação da dose ideal de nitrogênio, por regressões polinomiais, independente do sistema de sucessão, a dose de 30 kg ha-1 de hidrogel mostrou maior contribuição no aumento da produtividade de grãos pelo incremento do N-fertilizante em anos mais favoráveis ao cultivo. No teste de média, observou-se que a maior produtividade de grãos de trigo ocorreu na combinação de 30 e 120 kg ha-1 de hidrogel e nitrogênio, respectivamente, independente do ano e sistema de cultivo. Destaca-se, que em 2015 a produtividade de grãos de trigo foi maior que em 2014. Porém, o modelo de superfície de resposta mostrou que a dose ótima de hidrogel em 2015 foi maior de que em 2014, porém a dose de nitrogênio foi menor. Dessa forma, em 2014 e 2015, no sistema soja/trigo, a dose ideal de hidrogel e nitrogênio foram de 52 e 98 kg ha-1, 64 e 88 kg ha-1, respectivamente. No sistema milho/trigo foram 40 e 120 kg ha-1, em 2014, 48 e 109 kg ha-1, em 2015, de hidrogel e nitrogênio, respectivamente. O modelo fuzzy possibilitou estimar os valores de produtividade de grãos e biomassa nas condições de uso do hidrogel em função das doses de nitrogênio e temperatura máxima. Destaca-se que não houve diferença significativa entre as médias obtidas experimentalmente e aquelas obtidas utilizando o sistema lógica fuzzy. As Redes Neurais Artificiais do tipo Perceptron de Múltiplas Camadas, com o algoritmo de aprendizagem backpropagation e função de treinamento Levemberg-Marquedt, se mostraram eficientes na previsibilidade da produtividade de grãos de trigo, em qualquer estádio de desenvolvimento e condições agroclimáticas reais. Dessa forma, a RNA é mais um modelo para ser utilizado nas simulações de produtividade agrícola. / 111 f.

A presente pesquisa apresenta um estudo do escoamento turbulento ocasionado pela interação entre “bluff-bodies” - corpos geométricos que podem ser instalados em turbinas aeronaves como estabilizadores de chamas que geram zonas de recirculação e, consequentemente, aumentam a eficácia da queima do combustível. Este trabalho utilizou o software livre de Computational Fluid Dynamics (CFD) OpenFoam para realizar simulações computacionais que permitiram a análise do comportamento do ar em relação às zonas de recirculação geradas pela inserção dos corpos em forma de cone e disco. Foram realizadas simulações envolvendo diferentes valores de espessura (em mm) destes corpos e velocidades do escoamento (em m/s). Para analisar o comportamento do escoamento turbulento foram utilizados alguns dos modelos matemáticos mais comuns em estudos envolvendo o fenômeno da turbulência, k-E, k-W, k-ERN G, k-WS ST , fato que permitiu que fosse feita a comparação entre os dados obtidos computacionalmente e os experimentais previamente obtidos na literatura. Pode-se dizer que, entre os modelos estudados, o que mostrou maior conformidade com os dados experimentais foi o k-W SST. / 85 f.

Atualmente, com o apoio das aplicações de software, as empresas asseguram maior eficiência, agilidade e melhor tomada de decisão nos seus processos de negócio. Neste cenário altamente competitivo, frequentemente surgem novas necessidades de negócio, o que leva as empresas a evoluir ou criar novos processos. Adicionar novas funcionalidades ao ecossistema de software da empresa, a partir da reutilização das aplicações existentes, não é uma tarefa trivial e exige metodologias, técnicas e ferramentas adequadas para construir soluções de integração. O ecossistema de software das empresas é heterogêneo, pois geralmente suas aplicações são adquiridas de empresas terceirizadas e são desenvolvidas utilizando diferentes plataformas de desenvolvimento, o que dificulta a integração entre as aplicações, pois geralmente elas são desenvolvidas sem a preocupação da integração. A área de Integração de Aplicações Empresariais trata da integração das aplicações existentes no ecossistema de software das empresas por meio de uma solução de integração. Uma solução de integração pode ser representada por um modelo conceitual, que representa o processo de integração entre aplicações em alto nível de abstração. O Guaraná DSL é uma das tecnologias que possibilita projetar modelos conceituais de soluções de integração, utilizando uma sintaxe concreta gráfica e intuitiva. No entanto, a integração de aplicações não é uma tarefa trivial e o desenvolvimento da solução envolve além de custos, riscos como bugs e gargalos de performance que geralmente são observados após a implementação. Esta dissertação propõe analisar o comportamento e identificar gargalos de performance de uma solução de integração ainda na fase de projeto. Propõe-se o desenvolvimento de um modelo matemático de simulação equivalente ao modelo conceitual da solução, utilizando como base as Redes de Petri. O modelo de simulação foi verificado por meio de técnicas de verificação validadas na literatura. A principal contribuição deste trabalho foi a constatação de que é possível representar modelos conceituais de soluções de integração de aplicações por meio das Redes de Petri Estocásticas. O experimento realizado possibilitou identificar pontos de formação de filas, possíveis gargalos de desempenho e identificar comportamentos da solução de integração ainda na fase de projeto. / 99 f.