Orientador: Cid Carvalho de Souza / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-19T18:36:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Marini_BrunoConti_M.pdf: 1252984 bytes, checksum: 40439ec279501ea9ca594d950e42a229 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Uma das formas mais econômicas e, em relação ao meio ambiente, mais seguras de se transportar combustíveis é bombeá-los através de redes de dutos. Contudo, as diversas restrições operacionais que precisam ser consideradas fazem com que o planejamento das atividades de bombeamento se transforme em um grande desafio. Dentre os diversos cenários em que o problema se apresenta, investiga-se nessa dissertação o caso de uma rede composta de um único duto onde diversos produtos são bombeados unidirecionalmente. Trata-se de uma situação real enfrentada pela Petrobras no gerenciamento da rede OSBRA. Na literatura existem propostas de vários modelos matemáticos para tratar esta instância particular do problema. Contudo, no melhor do nosso conhecimento, não existem comparações efetivas entre estes modelos e os algoritmos usados para computá-los. Nessa dissertação faz-se uma comparação aprofundada entre três desses modelos, a qual se baseia em uma metodologia sugerida pelos técnicos da Petrobras. Neste trabalho são destacadas não só as dificuldades envolvendo a implementação dos modelos, bem como as deficiências encontradas na aplicação da metodologia de comparação usada pela empresa. Propostas são feitas nessa dissertação no intuito de superar estes obstáculos / Abstract: One of the most economical and, with respect to the environment, safest ways to transport fuel is to pump them through pipeline networks. However, the several operational constraints that have to be considered turn the planning of these activities into a major challenge. Among the several cenarios in which the problem arises, in this dissertation we investigate the case of a network composed of a single pipeline through which several products are pumped unidirectionally. This is a real situation faced by Petrobras in the management of the OSBRA network. In the literature there are proposals of various mathematical models to tackle this particular instance of the problem. However, to the best of our knowledge, there are no effective comparisons of these models and of the algorithms used to compute them. In this dissertation an in-depth comparison is made between three of these models, which is based on a methodology suggested by the technical staff of Petrobras. In this work we highlight not only the difficulties involving the implementation of the models but also the deficiencies encountered in the application of the comparison methodology used by the company. Proposals are made in this dissertation in an attempt to overcome these obstacles / Mestrado / Ciência da Computação / Mestre em Ciência da Computação

Orientadores: Carlos Alberto de Castro Junior, Luiz Carlos Pereira da Silva / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-04T14:18:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Meireles_EduardoDavid_M.pdf: 1486956 bytes, checksum: 1e441015d6ae62bfd66ac90c0c7635dd (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: A literatura técnica registra uma série de metodologias propostas para a obtenção do estado de operação das chamadas redes mal condicionadas, ou seja, redes cujos modelos resultam em sistemas de equações de difícil resolução [1, 2]. Estas metodologias mostraram-se úteis também em situações em que a operação da rede é infactível, ou seja, situações em que o sistema de equações que representa a rede não apresenta soluções. Nestes casos, os métodos de resolução do problema de fluxo de carga convencionais divergem, não oferecendo informações úteis sobre a rede. Já as metodologias específicas para redes mal condicionadas oferecem, mesmo na situação de divergência, informações que podem ser úteis no sentido de apontar suas possíveis causas. Recentemente, foi levantada a possibilidade de que estas supostas redes mal condicionadas não existissem de fato, mas estivessem simplesmente operando em torno do seu limite de estabilidade de tensão [3], ou seja, o mal condicionamento seria resultado de problemas de estabilidade de tensão e não do mal condicionamento propriamente dito. De acordo com [3], após uma série de simulações não foram encontradas situações em que a rede fosse mal condicionada e estivesse operando em condições normais de operação no que diz respeito à estabilidade de tensão. Os testes mostrados em [3] foram realizados utilizando-se o fluxo de carga da continuação [4]. O objetivo deste trabalho é realizar alguns testes para analisar e discutir as conclusões de [3]. Para isso, algumas simulações adicionais foram realizadas para redes teste mal condicionadas apresentadas em [2], dentre outras. As conclusões deste trabalho apontam para a importância de se continuar a pesquisa para o desenvolvimento de métodos para a resolução de sistemas mal condicionados / Abstract: A number of methods for computing the operating state of the so-called ill-conditioned systems can be found in the literature. A power system is called ill-conditioned if its model results in a set of equations for which the resolution presents numerical difficulties [1, 2]. Those methods also showed to be useful tools in situations where the operation is unfeasible, that is, situations in which the set of equations that represents the network do not present any solution. In these cases the conventional load flow methods diverge and do not provide any useful information about the system operating condition. On the other hand, specific load flow methods for ill-conditioned systems do provide such information, even in divergence situations, and the possible causes of the numerical problems may be inferred. Recently, the possibility that the alleged ill-conditioned systems are in fact systems operating close to or beyond their voltage stability limit was discussed [3]. Therefore, the ill-conditioning would be the result of voltage stability problems rather than ill-conditioning itself. According to [3], after a number of simulations no situations where found such that the system was indeed ill-conditioned and was operating in normal condition as far as voltage stability is concerned. The tests carried out in [3] used continuation load method [4]. The main goal of this work is to carry out some simulation tests to analyze and discuss the conclusion presented in [3]. Also, some additional simulations were done for other ill-conditioned systems shown in [2], among others. The conclusions of this work point towards the importance of a continuing effort in the development of efficient methods for solving ill-conditioned systems / Mestrado / Energia Eletrica / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Maria Aparecida Diniz Ehrhardt / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matemática Estatística e Computação / Made available in DSpace on 2018-08-22T06:10:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferreira_DeiseGoncalves_M.pdf: 2631020 bytes, checksum: 45eb84901394375843735b1fdef599ad (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Neste trabalho voltamos nossa atenção para métodos de otimização que não fazem uso de derivadas. Dentre esses, estamos interessadas em um método de busca padrão para minimização de funções com restrições lineares. Abordamos um algoritmo proposto por Lewis e Torczon, cuja ideia geral é que o padrão deve conter direções de busca ao longo das quais iterações factíveis sejam determinadas. O algoritmo possui resultados de convergência global. Realizamos sua implementação computacional, e propomos novas estratégias de busca e atualização do tamanho do passo, além de um novo padrão de direções de busca. Realizamos testes numéricos, de modo a analisar o desempenho das estratégias propostas e comparar o desempenho do padrão de direções que introduzimos com o proposto por Lewis e Torczon / Abstract: In this work, our interest lies on derivative-free optimization methods. Among these, our aim is to study a pattern search method for linearly constrained minimization. We studied an algorithm proposed by Lewis and Torsion, whose general idea is that the pattern must contain search directions in which feasible iterations must be computed. The algorithm has global convergence results. We accomplished its computational implementation and we propose new strategies of search and updating rule for the step-length control parameter. We also propose a new pattern of search directions. We accomplished numerical experiments in order to analyze the performance of our proposals and also to compare the performance of our pattern with the one proposed by Lewis and Torczon / Mestrado / Matematica Aplicada / Mestra em Matemática Aplicada

Tesis por compendio / Analyses of possible synergies between energy recovery and water management are essential for achieving sustainable improvements in the performance of pressurized irrigation networks. Improving the energy efficiency of water systems by hydraulic energy recovery is becoming an inevitable trend for energy conservation, emissions reduction, and increases in profit margins. This Ph.D. research is focused on the proposal and development of an optimization methodology that improves energy efficiency in pressurized irrigation networks. To develop this methodology, the main objective of this Ph.D. thesis, the research is supported by secondary objectives. The first secondary objective overviews the state-of-the-art for different hydropower systems, paying attention to those systems in which residual energy can be considered for energy improvement. Furthermore, the need to analyze this energy improvement in pressurized irrigation networks is justified through enumerating the main advantages and disadvantages of these energy recoveries. This first objective establishes the contextualization stage of the thesis. The second part of this Ph.D. research, which develops the rest of the objectives, is called the procedural stage. This phase contains the analytical and experimental development of this research. The analytical phase develops the main steps of the optimization strategy. Each step comprises one methodology or method that is focused on the following objectives: ¿ To propose a methodology to determine the circulating flow over time in pressurized irrigation networks in any line depending on the agronomist intrinsic parameters of the established crops ¿ To develop a calibration strategy for the flow assignment in lines, which indicates the success of the proposed methodology ¿ To establish the energy balance as well as the involved energy terms to quantify the theoretical recoverable energy in pressurized water networks, particularly in irrigation networks ¿ To present a new methodology to maximize the recovered energy considering the actual feasibility to allocate pumps working as turbines (PATs) within pressurized water networks by using simulated annealing as a water management tool. The analytical phase is complemented with an intensive experimental campaign in two different PATs (radial and axial) in steady and unsteady flow conditions. The campaign regarding steady flow conditions enables the study of the efficiency variations in the machine as a function of the flow and rotational speed. The experimental analysis as well as the modification of the classical affinity laws allows one to determine the best efficiency line (BEL) and the best efficiency head (BEH) based on Suter parameters. Both lines enable modelers to establish the optimal rotational speed as a function of the flow during each instant to maximize the recovered energy. These new lines (BEL and BEH) should be incorporated within the optimization strategy, developing a procedure to recover energy as a function of the number of installed machines. Finally, to complement the developed analysis for the installation of the recovery systems in pressurized water systems, the unsteady flow in these facilities is also analyzed. / El desarrollo de los análisis de las posibles sinergias entre los sistemas de recuperación de energía y la gestión del agua es esencial, para poder lograr mejoras en la eficiencia energética de las redes de riego presurizadas a través de medidas sostenibles. La mejora de la eficiencia energética, mediante la recuperación de la energía hidráulica, se está convirtiendo en una tendencia inevitable para la conservación de la energía, la reducción de las emisiones de gases efecto invernadero y el aumento de los márgenes de beneficio en los sistemas de distribución de agua presurizados. Esta tesis doctoral está centrada en la propuesta y desarrollo de una metodología de optimización, la cual, mejore la eficiencia energética en redes de riego presurizadas. Para desarrollar esta metodología, objetivo principal de esta tesis, la investigación está basada en diferentes objetivos secundarios. El primer objetivo secundario, estudia el estado del arte en los diferentes sistemas hidroeléctricos, prestando atención a aquellos sistemas en los que, la energía residual puede ser tenida en cuenta para mejorar la eficiencia energética. La necesidad de analizar esta mejora energética en las redes de riego presurizadas, se justifica mediante la enumeración de las principales ventajas y desventajas de estos sistemas de recuperación tienen sobre los sistemas de distribución. Este primer objetivo, establece la etapa de contextualización de la tesis. La segunda parte de la tesis, denominada fase procedimental o de procedimiento, desarrolla el resto de los objetivos y contiene, el desarrollo analítico y experimental de esta investigación. La fase analítica desarrolla los principales bloques que forman la estrategia de optimización. Estos bloques de contenido están constituidos, cada uno de ellos, por una metodología desarrollada o método aplicado, cubriendo los siguientes objetivos: ¿ Proponer una metodología que determine el caudal circulante a lo largo del tiempo, en cualquier línea, en función de los parámetros intrínsecos agronómicos. ¿ Desarrollar una estrategia de calibración para la asignación de caudales en líneas, que demuestre la bondad de la metodología propuesta. ¿ Establecer el balance energético, así como los términos energéticos involucrados, para cuantificar la energía recuperable teórica en redes presurizadas, particularmente en redes de riego. ¿ Presentar una nueva metodología de maximización de energía recuperada donde la viabilidad de asignar bombas trabajando como turbinas (PATs) dentro de redes de distribución sea considerada, mediante el uso de la herramienta 'simulated annealing' en la gestión del agua. La fase analítica se complementa con el desarrollo de una campaña experimental en dos PATs diferentes (una de tipo radial y otra de tipo axial). Ambas máquinas han sido ensayadas en condiciones de flujo permanente y transitorio. El análisis experimental en condiciones de flujo permanente ha permitido estudiar la variación de la eficiencia de la máquina en función del caudal y de la velocidad de rotación de la misma. Este análisis experimental, así como la modificación de las leyes clásicas de semejanza, han hecho posible la definición de la mejor línea de eficiencia (best efficiency line (BEL)) y la mejor eficiencia de altura recuperada (best efficiency head (BEH)). Ambas líneas están basadas en los parámetros de Suter, y permiten a los modeladores el establecimiento de la velocidad de giro óptima en función del caudal circulante en cada instante, maximizando la energía recuperada. Estas nuevas líneas (BEL y BEH) deben incorporarse a la estrategia de optimización, teniéndolas en cuenta a lo largo del proceso para recuperar energía en función del número de máquinas instaladas en el sistema. Finalmente, para complementar el análisis desarrollado de la instalación de sistemas de recuperación energética en redes de distribución, se ha anali / El desenvolupament de les anàlisis de les possibles sinergies entre els sistemes de recuperació d'energia i la gestió de l'aigua són essencials per a aconseguir millores en l'eficiència energètica de les xarxes de reg pressuritzades a través de mesures sostenibles. La millora de l'eficiència energètica, mitjançant la recuperació de l'energia hidràulica, s'està convertint en una tendència inevitable per a la conservació de l'energia, la reducció de les emissions de gasos efecte hivernacle i l'augment dels marges de benefici en els sistemes de distribució d'aigua pressuritzada. Aquesta tesi doctoral està centrada en la proposta i desenvolupament d'una metodologia d'optimització, la qual millore l'eficiència energètica en xarxes de reg pressuritzades. Per a desenvolupar aquesta metodologia, objectiu principal d'aquesta tesi, la recerca ha estat basada en diferents objectius secundaris. El primer objectiu secundari estudia l'estat de l'art en els diferents sistemes hidroelèctrics, centrant-se en aquells sistemes en els quals l'energia residual pot ser tinguda en compte per a millorar l'eficiència energètica. La necessitat d'analitzar aquesta millora energètica en les xarxes de reg pressuritzades es justifica mitjançant l'enumeració dels principals avantatges i desavantatges que aquests sistemes de recuperació tenen sobre els sistemes de distribució. Aquest primer objectiu estableix l'etapa de contextualització de la tesi. La segona part de la tesi, denominada fase procedimental o de procediment, desenvolupa la resta dels objectius i conté(, )el desenvolupament analític i experimental d'aquesta recerca. La fase analítica desenvolupa els principals blocs que formen l'estratègia d'optimització. Aquests blocs de contingut estan constituïts cadascun d'ells per una metodologia desenvolupada o mètode aplicat, els quals cobreixen els següents objectius: ¿ Proposar una metodologia que determine el cabal circulant al llarg del temps, en qualsevol línia, en funció dels paràmetres intrínsecs agronòmics. ¿ Desenvolupar una estratègia de calibratge per a l'assignació de cabals en línies, que demostre la bondat de la metodologia proposada. ¿ Establir el balanç energètic, així com els termes energètics involucrats, per a quantificar l'energia recuperable teòrica en xarxes pressuritzades, particularment en xarxes de reg. ¿ Presentar una nova metodologia de maximització d'energia recuperada, on la viabilitat d'assignar bombes treballant com a turbines (PATs) dins de xarxes de distribució siga considerada, mitjançant l'ús de l'eina "simulated annealing" en la gestió de l'aigua. La fase analítica es complementa amb el desenvolupament d'una campanya experimental en dues PATs diferents (una de tipus radial i una altra de tipus axial), les quals han sigut assajades en condicions de flux permanent i transitori. L'anàlisi experimental, en condicions de flux permanent, ha permès estudiar la variació de l'eficiència de la màquina en funció del cabal i de la velocitat de rotació de la mateixa. Aquesta anàlisi experimental, així com la modificació de les lleis clàssiques de semblança, han fet possible la definició de la millor línia d'eficiència (best efficiency line (BEL)) i la millor eficiència d'altura recuperada (best efficiency head (BEH)). Ambdues línies estan basades en els paràmetres de Suter i permeten als modeladors l'establiment de la velocitat de gir òptima, en funció del cabal circulant en cada instant, maximitzant l'energia recuperada. Aquestes noves línies (BEL i BEH) han d'incorporar-se a l'estratègia d'optimització, tenint-les en compte al llarg del procés per a recuperar energia en funció del nombre de màquines instal·lades en el sistema. Finalment, per a complementar l'anàlisi desenvolupada de la instal·lació de sistemes de recuperació energètica en xarxes de distribució, s'ha analitzat el règim transitori en aquests sistemes quan es produeix / Pérez Sánchez, M. (2017). METHODOLOGY FOR ENERGY EFFICIENCY IMPROVEMENT ANALYSIS IN PRESSURIZED IRRIGATION NETWORKS. PRACTICAL APPLICATION [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/84012 / Premios Extraordinarios de tesis doctorales / Compendio

As teorias científicas surgiram da necessidade do homem entender o funcionamento das coisas. Novos métodos e técnicas são então criados com o objetivo não só de melhor compreender, mas também de desenvolver essas próprias teorias. Nesta dissertação, vamos estudar várias dessas técnicas (aqui chamadas de algoritmos) com o objetivo de obter estados fundamentais em sistemas de spin e de revelar suas possíveis propriedades de auto-organização crítica. No segundo capítulo desta dissertação, apresentamos os algoritmos de otimização: simulated annealing, algoritmo genético, otimização extrema (EO) e evolutivo de Bak-Sneppen (BS). No terceiro capítulo apresentamos o conceito de criticalidade auto-organizada (SOC), usando como exemplo o modelo da pilha de areia. Para uma melhor compreensão da importância da criticalidade auto-organizada, apresentamos vários outros exemplos de onde o fenômeno é observado. No quarto capítulo apresentamos o modelo de relógio quiral de p-estados que será nosso sistema de testes. No caso unidimensional, determinamos a matriz de transferência e utilizamos o teorema de Perron-Frobenius para provar a inexistência de transição de fase a temperaturas finitas a temperaturas finitas. Esboçamos os diagramas de fases dos estados fundamentais que obtivemos de maneira analítica e numérica para os casos de p = 2, 3, 4, 5 e 6, no caso numérico fazendo uso do algoritmo de Bak-Sneppen com sorteio (BSS). Apresentamos ainda um breve estudo do número de mínimos locais para o modelo de relógio quiral de p-estados, para os casos de p = 3 e 4. Por último, no quinto capítulo, propomos uma dinâmica Bak-Sneppen com ruído (BSR) como uma nova técnica de otimização para tratar sistemas discretos. O ruído é introduzido diretamente no espaço de configuração de spins. Conseqüentemente, o fitness (adaptabilidade) passa a assumir valores contínuos, num pequeno intervalo em torno do seu valor original (discreto). Os resultados dessa dinâmica indicam a presença de criticalidade auto-organizada, evidenciada pelo decaimento em leis de potências das correlações espacial e temporal. Também estudamos o método EO e obtivemos uma confirmação numérica de que sua dinâmica exibe um comportamento não crítico com alcance espacial infinito e decaimento exponencial das avalanches. Finalmente, para o modelo de relógio quiral, comparamos a eficiência das três dinâmicas (EO, BSS e BSR) no que tange às suas habilidades de encontrar o estado fundamental do sistema. / In order to understand how things work, man has formulated scientific theories. New methods and techniques have been created not only to increase our understanding on the subject but also to develop and even expand those theories. In this thesis, we study several techniques (here called algorithms) designed with the objective to get the ground states of some spin systems and eventually to reveal possible properties of critical self-organization. In the second chapter, we introduce four fundamental optimization algorithms: simulated annealing, genetics algorithms, extremal optimization (EO) and Bak-Sneppen (BS). In the third chapter we present the concept of self-organized criticality (SOC), using as an example the sandpile model. To understand the importance of the self-organized criticality, we show many other situations where the phenomenon can be observed. In the fourth chapter, we introduce the p-states chiral clock model. This will be our test or toy system. For the one-dimensional case, we first determined the corresponding transfer-matrix and then proved the nonexistence of phase transitions by using the Perron-Frobenius theorem. We calculate the ground state phase diagrams both analytically and numerically in the cases of p = 2, 3, 4, 5 and 6. We also present a brief study of the number of local minima for the cases p = 3 and 4 of the chiral clock model. Finally, in the fifth chapter, we propose a Bak-Sneppen dynamics with noise (BSN) as a new technique of optimization to treat discrete systems. The noise is directly introduced into the spin configuration space. Consequently, the fitness now take values in a continuum but small interval around its original value (discrete). The results of this dynamics indicate the presence of self-organized criticality, which becomes evident with the power law scaling of the spacial and temporal correlations. We also study the EO algorithm and found a numerical con_rmation that it does not show a critical behavior since it has an in_nite space range and an exponential decay of the avalanches. At the end, we compare the e_ciency of the three dynamics (EO, BSD and BSN) for the chiral clock model, concerning their abilities to _nd the system\'s ground state.

As lipases (EC 3.1.1.3) hidrolisam ligações éster de triacilgriceróis numa interface água-óleo. Por possuírem diversas aplicações industriais, são as enzimas mais utilizadas em sínteses orgânicas e mais de 20% de biotransformações são realizadas com lipases. Os objetivos deste trabalho foram avaliar as condições nutricionais de meios de cultivo (fontes de óleos vegetais e animais, nitrogênio e carbono) para melhorar a produção de lipase por Candida viswanathii além de purificar a enzima em sistema aquoso bifásico e realizar a caracterização parcial da lipase. Entre os meios de cultivos analisados o meio de Vogel proporcionou a maior produção de lipase após 36 horas de cultivo (11,73 U/mL). Após analisar as fontes de carbono lipídicas e não-lipídicas e fontes de nitrogênio, um planejamento experimental de misturas foi aplicado para analisar o efeito de glicerol, lactose e sorbitol sobre a produção de lipase. Os resultados obtidos mostraram que a maior produção de lipase (20,41 U/mL) foi observada com 0,5% de lactose (p/v) e 0,5% (p/v) de sorbitol, sendo observado um aumento de 74% da produção de enzima. Nesse estudo observou-se que a lactose e sorbitol foram utilizados como adjuntos para a produção de lipase. A lipase produzida nas condições anteriores foi purificada em sistema aquoso bifásico (SAB) formado por polietilenoglicol (PEG) e fosfato de potássio. O maior coeficiente de partição (1,34) foi encontrado no ensaio com PEG 4000/fosfato a Temperatura de 40 °C e pH 7,0, bem como o maior balanço de atividade (50,73%). Na caracterização parcial, a lipase não sofreu influência da temperaturana faixa de 20 – 60 °C e obteve atividade máxima em pH 8,1. A enzima apresentou também elevada estabilidade em solventes orgânicos como metanol e etanol, sendo estas propriedades consideradas importantes para aplicações em processos biotecnológicos. / Lipases (EC 3.1.1.3) hydrolyze ester bonds of triacylglycerols at a water-oil interface. By they have several industrial applications, they are the enzymes most used in organic synthesis and more than 20% of biotransformations are performed with lipases. The objectives of this work were to evaluate the nutritional conditions of culture media (plant and animal oils, nitrogen and carbon) to improve the production of lipase by Candida viswanathii in addition to purifying the enzyme in a biphasic aqueous system and to realize the partial characterization of lipase. Among the culture media analyzed, the Vogel medium provided the highest lipase production after 36 hours of culture (11,73 U/mL). After analyzing the lipid and non-lipid carbon sources and nitrogen sources, an experimental design of blends was applied to analyze the effect of glycerol, lactose and sorbitol on lipase production. The results showed that the highest production of lipase (20,41 U/mL) was observed with 0.5% lactose (w/v) and 0.5% (w/v) sorbitol, with an increase of 74% of enzyme production. In this study it was observed that lactose and sorbitol were used as adjuncts for the production of lipase. The lipase produced under the above conditions was purified in a aqueous two-phase systems (ATPS) consisting of polyethylene glycol (PEG) and potassium phosphate. The highest partition coefficient (1,34) was found in the PEG 4000/phosphate assay at temperature of 40 °C and pH 7,0, as well as the highest activity balance (50,73%). In the partial characterization, the lipase was not influenced by the temperature range of 20 - 60 °C and obtained maximum activity at pH 8,1. The enzyme also showed high stability in organic solvents such as methanol and ethanol, and these properties are considered important for applications in biotechnological processes.

As teorias científicas surgiram da necessidade do homem entender o funcionamento das coisas. Novos métodos e técnicas são então criados com o objetivo não só de melhor compreender, mas também de desenvolver essas próprias teorias. Nesta dissertação, vamos estudar várias dessas técnicas (aqui chamadas de algoritmos) com o objetivo de obter estados fundamentais em sistemas de spin e de revelar suas possíveis propriedades de auto-organização crítica. No segundo capítulo desta dissertação, apresentamos os algoritmos de otimização: simulated annealing, algoritmo genético, otimização extrema (EO) e evolutivo de Bak-Sneppen (BS). No terceiro capítulo apresentamos o conceito de criticalidade auto-organizada (SOC), usando como exemplo o modelo da pilha de areia. Para uma melhor compreensão da importância da criticalidade auto-organizada, apresentamos vários outros exemplos de onde o fenômeno é observado. No quarto capítulo apresentamos o modelo de relógio quiral de p-estados que será nosso sistema de testes. No caso unidimensional, determinamos a matriz de transferência e utilizamos o teorema de Perron-Frobenius para provar a inexistência de transição de fase a temperaturas finitas a temperaturas finitas. Esboçamos os diagramas de fases dos estados fundamentais que obtivemos de maneira analítica e numérica para os casos de p = 2, 3, 4, 5 e 6, no caso numérico fazendo uso do algoritmo de Bak-Sneppen com sorteio (BSS). Apresentamos ainda um breve estudo do número de mínimos locais para o modelo de relógio quiral de p-estados, para os casos de p = 3 e 4. Por último, no quinto capítulo, propomos uma dinâmica Bak-Sneppen com ruído (BSR) como uma nova técnica de otimização para tratar sistemas discretos. O ruído é introduzido diretamente no espaço de configuração de spins. Conseqüentemente, o fitness (adaptabilidade) passa a assumir valores contínuos, num pequeno intervalo em torno do seu valor original (discreto). Os resultados dessa dinâmica indicam a presença de criticalidade auto-organizada, evidenciada pelo decaimento em leis de potências das correlações espacial e temporal. Também estudamos o método EO e obtivemos uma confirmação numérica de que sua dinâmica exibe um comportamento não crítico com alcance espacial infinito e decaimento exponencial das avalanches. Finalmente, para o modelo de relógio quiral, comparamos a eficiência das três dinâmicas (EO, BSS e BSR) no que tange às suas habilidades de encontrar o estado fundamental do sistema. / In order to understand how things work, man has formulated scientific theories. New methods and techniques have been created not only to increase our understanding on the subject but also to develop and even expand those theories. In this thesis, we study several techniques (here called algorithms) designed with the objective to get the ground states of some spin systems and eventually to reveal possible properties of critical self-organization. In the second chapter, we introduce four fundamental optimization algorithms: simulated annealing, genetics algorithms, extremal optimization (EO) and Bak-Sneppen (BS). In the third chapter we present the concept of self-organized criticality (SOC), using as an example the sandpile model. To understand the importance of the self-organized criticality, we show many other situations where the phenomenon can be observed. In the fourth chapter, we introduce the p-states chiral clock model. This will be our test or toy system. For the one-dimensional case, we first determined the corresponding transfer-matrix and then proved the nonexistence of phase transitions by using the Perron-Frobenius theorem. We calculate the ground state phase diagrams both analytically and numerically in the cases of p = 2, 3, 4, 5 and 6. We also present a brief study of the number of local minima for the cases p = 3 and 4 of the chiral clock model. Finally, in the fifth chapter, we propose a Bak-Sneppen dynamics with noise (BSN) as a new technique of optimization to treat discrete systems. The noise is directly introduced into the spin configuration space. Consequently, the fitness now take values in a continuum but small interval around its original value (discrete). The results of this dynamics indicate the presence of self-organized criticality, which becomes evident with the power law scaling of the spacial and temporal correlations. We also study the EO algorithm and found a numerical con_rmation that it does not show a critical behavior since it has an in_nite space range and an exponential decay of the avalanches. At the end, we compare the e_ciency of the three dynamics (EO, BSD and BSN) for the chiral clock model, concerning their abilities to _nd the system\'s ground state.

Orientadores: Fernando Jose Von Zuben, Cynthia Cristina Martins Junqueira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-08T19:03:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Barra_TiagoVenturieri_M.pdf: 6614671 bytes, checksum: 4facb72e441f3af7afdbfc42f31ca50b (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O estudo de antenas de micro?ta envolve a especi?cação de um amplo espectro de parâmetros físicos, e cada proposta de antena requer o emprego de algoritmos avançados de cálculo numérico para medidas de desempenho, como impedância de entrada, padrão de irradiação e ganho em faixas especí?cas de freqüência. O principal objetivo desse trabalho é desenvolver um ambiente computacional combinando um software de análise de estruturas eletromagnéticas, MStrip40, baseado no método dos momentos (MoM), e um método de busca evolutivo, denominado algoritmo genético. Buscam-se valores ótimos de parâmetros físicos de antenas de micro?ta, como comprimento e largura do elemento irradiador e da linha de alimentação, entre outros. São tratados vários tipos de antenas de micro?ta, e um elenco amplo de critérios de desempenho é considerado, mantendo sempre um valor baixo para o coe?ciente de onda estacionária na freqüência de projeto. A validação dos resultados gerados pelo ambiente computacional é alcançada através da fabricação da melhor antena obtida em cada caso de estudo, seguida por testes de desempenho do dispositivo físico fabricado, realizados em laboratórios especializados / Abstract: The study of microstrip antennas involves the speci?cation of a broad spectrum of physical parameters, and each antenna proposal requires the use of advanced algorithms of numerical calculus to measure the performance, such as input impedance, radiation pattern and gain in speci?c frequency bands. The main objective here is to develop a computational environment joining a software for electromagnetic structure analysis, called MStrip40 and based on the Method of Moments (MoM), together with an evolutionary search method founded on a genetic algorithm. The outcome is composed of optimal values for physical parameters of the microstrip antenna, such as length and width of the radiator element and of the feeding line. Several kinds of microstrip antennas are treated, and a wide range of performance criteria are considered, always keeping a low value for the coef?cient of stationary wave at the design frequency. The validation of the results produced by the computational environment is achieved by means of the manufacture of the best obtained antenna in each case study, followed by performance evaluation of the manufactured physical device, which is accomplished in dedicated laboratories / Mestrado / Engenharia de Computação / Mestre em Engenharia Elétrica

Orientador: Maria Teresa Moreira Rodrigues / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-11T22:24:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nascimento_AdemarNogueirado_D.pdf: 4126347 bytes, checksum: dc69d9346d14be4e8a3e7d7ce0788ff3 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: O presente estudo trata da otimização da logística de transporte e recepção de cana-de açúcar em indústria sucro-alcooleira, com base em modelos de filas de espera, seguido de modelo para otimização da produção, no âmbito da programação linear, cujo objetivo é a maximização do lucro total, advindo da comercialização de seus produtos (açúcar e álcool) e sub-produtos (bagaço de cana, torta de filtro, vinhaça e eletricidade). Para o estudo das filas de espera, a metodologia adotada consistiu na análise do sistema de transporte de cana da Usina Aliança, indústria localizada no interior do Estado da Bahia, Brasil. Os dados coletados alimentaram o software de planilha eletrônica excel, da Microsoft, empregado para o teste de aderência das distribuições de probabilidade. Com base no software Quntitative Systems for Business Plus - QSB+ foram feitas simulações de descarregamentos de cana. Para a programação linear, por sua vez, tomou-se por base estudo detalhado das operações unitárias de 95 indústrias desse segmento, realizado pelo Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo - IPT. O recurso informatizado neste caso, consistiu também, do software excel, através do solver, tendo sido usada para a simulação de cenários relativos à maximização do lucro. Os resultados obtidos indicaram que um re planejamento da frota de transporte de cana, com diferentes capacidades é, de fato, mais indicado para a otimização do descarregamento nas usinas. Quanto à otimização da produção, conclui-se que o modelo formulado responde satisfatoriamente a variações de preços de seus produtos, indicando cenários de produção mais adequados. O presente estudo contribui para a melhoria da indústria de açúcar e álcool, fazendo ligação entre a função suprimentos e a função produção, de modo sistematizado, e apoiado em bases das Engenharias Química e de Produção. / Abstract: This study is about optimizing sugar-cane transportation and delivery logistics in the sugar and alcohol industry, based on waiting-queue models following a model for optimizing production, using linear programming, with the objective of increasing the total profit resulting from the sale of the products and by-products: sugar-cane bagasse, filter cake, stillage, and electricity. The methodology employed in the waiting-queues study consisted of analyzing the transportation system of the Aliança Mill, a facility located in rural Bahia, Brazil. Data collected were manipulated with statistics tools found in Microsoft Excel, in order to perform the probability distributions adherence test. Quantitative Systems for Business Plus, QSB+ software was used to perform simulations of cargo unloading in which the number of cargo unloading facilities (dumpers) was varied. The mathematical model was based on a detailed study of the operating units of 95 industries of this area, developed by Instituto de Pesquisas Tecnológicas do Estado de São Paulo - IPT. The computer resources also included Microsoft Excel. Its "solver" function was used to simulate scenarios related to maximizing profit. The results show that re-planning the transportation fleet to include a mix of vehicles with different load capacities is recommended to achieve optimal cargo unloading at the mills. Concerning production optimization, this study shows that the model satisfactorily responds to possible price variations of products and by-products, indicating suitable production composition scenarios. This study thus contributes to processes improvement in the sugar and alcohol industry, linking the supply function to the production function in a systematized way, based on Chemical and Production Engineering. / Doutorado / Sistemas de Processos Quimicos e Informatica / Doutor em Engenharia Química

Orientador: Antonio Carlos Luz Lisboa / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-04T10:42:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pimentel_WagnerRobertodeOliveira_D.pdf: 4301837 bytes, checksum: f08b0ac18f93d5fcb06a99e56d205191 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: O craqueamento catalítico fluido (FCC) é um dos mais importantes processos de refino da atualidade que produz, dentre outros produtos, gasolina e GLP. Trata-se de um processo que apresenta grande dificuldade de ser modelado fenomenologicamente. Dentro desse contexto surgem as redes neurais artificiais (RNA) como ferramenta de modelagem, visto que as RNA são capazes de ¿aprender¿ o que ocorre no processo por meio de um conjunto limitado de dados e apresentam um menor tempo de processamento se comparado aos modelos fenomenológicos. O objetivo principal deste trabalho é desenvolver modelos empíricos, baseados em RNA e na quimiometria, capazes de relacionar as variáveis de entrada com as variáveis de saída do processo de craqueamento catalítico fluido (planta piloto e unidade industrial). Os dados experimentais foram obtidos na unidade piloto de FCC da Petrobrás localizada na usina de xisto em São Mateus do Sul ¿ PR e os dados industriais foram obtidos da unidade de RLAM localizada em São Francisco do Conde ¿ BA. Para uma boa performance das redes foi utilizada a técnica de análise dos componentes principais (PCA) para um pré-processamento dos dados e em seguida foram usadas redes MLP com os seguintes algoritmos de treinamento supervisionado: Método de Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno (BFGS), Método do Gradiente Conjugado Escalonado (SCG) e Levenberg-Marquardt (LM)... Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The fluidized bed catalytic cracking process is one of the most important refining processes. It produces, among other distillates, gasoline and liquefied petroleum gas (LPG). It is very difficult to model it by fundamental balances. On the other hand, artificial neural networks (ANN) offer convenient tools to describe complex processes. They are able to learn what is going on with in the process through a limited amount of information, requiring less computing time than phenomenological modeling. The main objective of this work was to develop empirical models ¿ based on ANNs and chemometrics ¿ able to relate input and output variables of the FCC process, using data from a pilot and from an industrial plant. Experimental data were obtained from the Petrobras FCC pilot plant located in São Mateus do Sul, Parané, nd from the Petrobras Landulpho Alves Refinery PCC industrial plant located in São Francisco do Conde, Bahia. The principal component analysis (PCA) technique was initially used to preprocess the data. Artificial neural networks were then employed with the following supervising training algorithms: Broyden-Fletcher-Godfarb-Shanno (BFGS), Scale Conjugated Gradient (SCG) and Levenberg-Marquardt (LM). Methods devised to increase the artificial network prediction power were also used... Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Doutorado / Engenharia de Processos / Doutor em Engenharia Química