Made available in DSpace on 2014-06-12T17:39:46Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7536_1.pdf: 2018835 bytes, checksum: ec8890bf5a259cfc7cb9457f4df605cd (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2007 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A crescente preocupação mundial com a emissão dos gases efeito estufa, bem como a necessidade de uso de eletricidade nas regiões isoladas serve de incentivo para desenvolvimento e disseminação de tecnologias de geração de eletricidade descentralizada com fontes limpas e renováveis. Este trabalho enfoca metodologias e ferramentas para projeto de sistemas híbridos de energia e demonstra a aplicação com um projeto real. A metodologia adotada envolve uma avaliação técnica-econômica de um sistema híbrido de geração de energia. A avaliação técnica inclui simulações em regime quase-estático realizadas hora-a-hora para verificar o funcionamento do sistema híbrido no período de um ano. As simulações são efetuadas utilizando o programa computacional Hybrid2, desenvolvido na Universidade de Massachusetts at Amherst. Uma caracterização precisa das fontes renováveis, do local em estudo, se faz necessário para determinar o comportamento diário, mensal e anual dos recursos. A demanda é estimada através de informações coletadas no local referentes à carga instalada, aos hábitos e costumes de uso de energia e à previsão de aumento da carga. Ainda, a metodologia apresenta a definição dos critérios para a configuração ideal dos componentes turbina eólica, módulos fotovoltaicos, geradores diesel e bateria para atender a demanda estimada para o sistema. Também, neste trabalho foi desenvolvida uma ferramenta de avaliação econômica acurada baseada no modelo econômico do Hybrid2, que inclui informações e formas de cálculo utilizadas no Brasil. A avaliação econômica contabiliza o custo de capital do sistema, os custos e despesas operacionais do sistema, além das receitas operacionais e os impostos acrescidos de juros e inflação. Finalmente, é apresentada uma aplicação da metodologia e ferramenta de análise para o projeto de um sistema híbrido para a Vila de Sucuriju, uma comunidade de pescadores localizada às margens do rio Sucuriju no estado do Amapá. Os resultados das simulações de várias configurações possíveis de sistemas híbridos foram classificados em função do consumo de óleo diesel, interrupções de fornecimento de energia, excesso de energia, número de horas de operação dos geradores diesel e a contribuição e vida útil do banco de baterias. Enquanto que a avaliação econômica das configurações foi baseada nos seguintes parâmetros: valor presente líquido, custo de geração de energia, período de retorno simples e taxa interna de retorno

Submitted by Reginaldo Soares de Freitas (reginaldo.freitas@ufv.br) on 2017-08-18T16:10:57Z No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1352100 bytes, checksum: ea0a2db33035ef9c6c2173991ca91d78 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-08-18T16:10:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1352100 bytes, checksum: ea0a2db33035ef9c6c2173991ca91d78 (MD5) Previous issue date: 2016-09-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Transições de fase para estados absorventes (TFEAs) são um tópico de fronteira na física estatís- tica. A comunidade científica tem dedicado esforços ao estudo de processos que exibem TFEAs em redes complexas, já que tais redes tem sido alvo de crescente interesse por descreverem uma grande variedade de sistemas com relevância tanto tecnológica quanto intelectual. Levando em conta a natureza dinâmica e o enorme tamanho das redes reais, a abordagem da mecânica esta- tística mostra-se conveniente devido a sua ligação com a teoria de grafos e a caracterização de fenômenos macroscópicos emergentes em termos da dinâmica de elementos básicos que com- poem o sistema. Em um dos tópicos apresentados nesta tese, utilizamos o tempo de vida da atividade nos vértices mais conectados (hubs) de uma rede sem escala para investigar a relação entre mecanismos de ativação de fases epidêmicas em redes complexas, baseando-se princi- palmente no modelo infectado-suscetível-recuperado-suscetível (SIRS) para redes sem escala sintéticas e para redes reais. Foi desenvolvido um critério geral para identificar a natureza do limiar epidêmico em redes, seja ele devido a um processo de ativação e reativação mútua dos hubs, levando a um limiar epidêmico nulo no limite termodinâmico, ou devido a uma ativação coletiva que gera um estado endêmico no qual a atividade encontra-se espalhada por toda a ex- tensão da rede, correspondendo a uma transição de fase padrão ocorrendo para um valor finito da taxa de infecção. Também comparamos diferentes métodos quase-estacionários de simula- ção para contornar o(s) estado(s) absorvente(s) do sistema (conservando o limite termodinâmico da dinâmica original para os processos analisados), a saber, o método quase-estacionário (QE) padrão, o método de condição de fronteira refletora, em que a dinâmica retorna à configuração pré-absorvente e o método de reativação de hubs, no qual os nós mais conectados são reativados após uma visita a um estado absorvente. Este trabalho foi exemplificado por meio dos já bem conhecidos processo de contato (PC) e modelo suscetível-infectado-suscetível (SIS). Todas as técnicas investigadas fornecem o mesmo limiar epidêmico para ambos os modelos. Mostramos que, para o PC, os métodos são equivalentes, enquanto para o modelo SIS apenas o método QE padrão e de reativação de hubs são capazes de capturar fases endêmicas localizadas. Por fim, verificamos a equivalência entre o método de condição de fronteira refletora e um campo externo fraco que gera atividade espontânea na rede. / Phase transitions to absorbing states (APTs) are a topic at the frontier of statistical physics. The scientific community has dedicated efforts to the study of processes exhibiting APTs in complex networks, since such networks have been subject of increasing interest to describe a wide variety of systems with both technological and intelectual relevances. Considering the dynamic nature and huge size of real networks, the statistical mechanics approach has proved to be conveni- ent due to its connection with graph theory and the characterization of emerging macroscopic phenomena in terms of the dynamics of basic elements constituting the system. In one of the topics presented on this thesis, we used the lifespan of the activity at the most connected ver- tices (hubs) of a scale-free network to investigate the relation between activation mechanisms of epidemic phases in complex networks, based mainly on the susceptible-infected-recovered- susceptible (SIRS) model in synthetic and real scale-free networks. We developed a general criterion to identify the nature of the epidemic threshold on networks, due to a collective activa- tion and reactivation process of the hubs, leading to a vanishing threshold at the thermodynamic limit, or due to a collective activation which generates an endemic state where activity spre- ads out through the whole network, corresponding to a standard phase transition taking place at a finite value of the infection rate. We also compared different quasi-stationary simulation methods to circumvent the absorbing state(s) of the system (preserving the thermodynamic limit of the original dynamics for the analyzed processes), namely, the standard quasi-stationary (QS) method, the reflecting boundary condition, in which the dynamics returns to the pre-absorbing configuration and the hub reactivation method, in which the most connected vertices are reacti- vated after a visit to an absorbing state. These methods were applied to the well-known contact process (CP) and susceptible-infected-susceptible (SIS) models. All the investigated techniques provide the same epidemic threshold for both models. We showed that, for the CP, all methods are equivalent, while for the SIS model only the standard QS and hub reactivation methods are able to capture localized endemic phases. Finally, we verified the equivalence between the reflecting boundary condition method and a weak external field which generates spontaneous activity in the network.

Submitted by Rafael Santana (rafael.silvasantana@ufpe.br) on 2018-03-12T17:27:04Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Dissertação - Leandro Claudino.pdf: 4894266 bytes, checksum: f65af739722f202c62db9f213cf0dd14 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-12T17:27:05Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Dissertação - Leandro Claudino.pdf: 4894266 bytes, checksum: f65af739722f202c62db9f213cf0dd14 (MD5) Previous issue date: 2017-01-10 / CAPES / Devido à dificuldade de extração de petróleo em alto mar, tornou-se necessário o investimento em sistemas tecnológicos de obtenção deste produto, que em muitos casos se encontra a mais de 2000 metros de lâmina d’água, como é o caso da camada pré-sal. Os risers são os sistemas responsáveis por fazerem a ligação entre os poços de petróleo às unidades flutuantes, entretanto, devido à dificuldade existente de se extrair petróleo em águas muito profundas, a utilização de risers rígidos desponta como uma ótima alternativa. Para tanto, faz-se necessário o uso de aços especiais para desempenho deste trabalho, visto a agressividade do meio em que os risers estarão sendo submetidos, onde o aço API 5CT P110 aparece como uma alternativa promissora, por apresentar excelente resistência mecânica e boa tenacidade. Devido a essa agressividade, pode ocorrer o surgimento de trincas, e se essas não forem avaliadas e tomadas as providências necessárias, reparando ou substituindo as partes danificadas, a estrutura pode vir a falhar. Por isso, a avaliação da integridade estrutural desses componentes, através da Mecânica da Fratura, desponta como um procedimento de elevada importância, pois esta técnica visa analisar de maneira minuciosa as trincas existentes numa estrutura, aplicando princípios que garantam sua operacionalidade. Portanto, este estudo tem como objetivo avaliar a integridade estrutural de risers rígidos de injeção trincados, por meio do diagrama FAD (Failure Assessment Diagram), baseando-se na metodologia recomendada pela norma britânica BS 7910, comparando estes resultados com os obtidos através de simulações computacionais realizadas com o software Abaqus. Os resultados alcançados mostraram a importância de se utilizar estes procedimentos de avaliação, visto que é possível postergar, em alguns casos, a troca de um riser reduzindo os custos associados ao novo riser e aos processos operacionais de troca. / Due to the difficulty of oil extraction in the high seas, it became necessary to invest in technological systems to obtain this product, which in many cases is more than 2000 meters of water, such as the pre- salt. Risers are the systems responsible for linking oil wells to floating units. However, due to the difficulty of extracting oil in ultra deep waters, the use of rigid risers is a great alternative. In order to do so, it is necessary to use special steels to perform this work, considering the aggressiveness of the medium in which the risers will be submitted, where API 5CT P110 steel appears as a promising alternative, as it presents excellent mechanical strength and good toughness. Because of this aggressiveness, cracking may occur, and if these are not evaluated and taken care of by repairing or replacing damaged parts, the structure may fail. For this reason, the evaluation of the structural integrity of these components, through Fracture Mechanics, emerges as a procedure of great importance, since this technique aims to analyze in detail the cracks in a structure, applying principles that guarantee its operability. Therefore, this study aims to evaluate the structural integrity of rigid injection risers, through the FAD (Failure Assessment Diagram) diagram, based on the methodology recommended by the British standard BS 7910, comparing these results with those obtained through simulations with Abaqus software. The results showed the importance of using these valuation procedures, since it is possible to postpone, in some cases, the exchange of a riser, reducing the costs associated with the new riser and the operational processes of exchange.

Made available in DSpace on 2014-06-12T18:06:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2007 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Investigamos o modelo do voto da maioria com ruído para uma rede de interações sociais em um sistema com duas classes de indivíduos, classe σ e classe τ. Na dinâmica deste sistema, um dado indivíduo adota o estado oposto à maioria dos seus vizinhos com probabilidade referente à sua classe, 𝑞𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒, e o estado da maioria dos seus vizinhos com probabilidade (1−𝑞𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒), onde 𝑞𝑐𝑙𝑎𝑠𝑠𝑒 é chamado de parâmetro de ruído para uma dada classe. Desta maneira, um indivíduo da classe σ e um indivíduo da classe τ possuem parâmetros de ruído 𝑞𝜎 e 𝑞𝜏 respectivamente. No nosso modelo cada classe de indivíduos possui uma dinâmica própria, sendo que os indivíduos da classe σ são influenciados por vizinhos das classes σ e τ, enquanto os indivíduos da classe τ são influenciados por vizinhos da classe τ somente. Em nossas simulações computacionais consideramos que os agentes, ou indivíduos, de cada classe estão distribuídos em uma rede bidimensional quadrada de lado 𝐿, de maneira que 𝑁=𝐿2 é a quantidade de sítios de uma classe, totalizando 2𝐿2 indivíduos no sistema. Usamos o método de Monte Carlo e técnicas de escalamento de tamanho finito, para obter as propriedades críticas do sistema no estado estacionário. Calculamos, para cada classe de indivíduos, a magnetização, a susceptibilidade e o cumulante de quarta ordem de Binder como funções dos ruídos 𝑞𝜎 e 𝑞𝜏, para diferentes valores do tamanho 𝑁 de uma classe. Encontramos os valores dos ruídos críticos, 𝑞𝜎∗ e 𝑞𝜏∗, e identificamos cinco regiões distintas no digrama de fases no plano 𝑞𝜎 𝑞𝜏. Os valores dos expoentes críticos de cada classe são os mesmos, ou seja, 𝛽𝜎=𝛽𝜏, γ𝜎=γ𝜏, ν𝜎=ν𝜏, e nos permitem concluir que o modelo proposto pertence à mesma classe de universalidade do modelo de Ising

A alvenaria estrutural é um sistema construtivo muito antigo no qual as paredes exercem função estrutural além da função de vedação. Este sistema construtivo é muito utilizado no Brasil, entretanto, poucas pesquisas foram realizadas sobre o seu comportamento em situação de incêndio e o país ainda não possui métodos normativos de dimensionamento de alvenaria estrutural em situação de incêndio. Assim, o objetivo deste trabalho foi verificar o desempenho da alvenaria estrutural com blocos de concreto submetida a elevadas temperaturas através da simulação de prismas. No software Abaqus foram simulados o comportamento do bloco e prisma sujeitos à compressão em temperatura ambiente e do prisma em situação de incêndio com diferentes condições de contorno. O comportamento do bloco e prisma sujeitos à compressão e em temperatura ambiente foi validado até a carga última. As elevações de temperatura das faces não expostas ao fogo ficaram bem representadas por meio das simulações térmicas. A perda de resistência dos materiais foi adotada conforme a literatura técnica nas simulações termomecânicas. Através do que foi analisado no trabalho observou-se que os prismas se comportam bem quanto ao isolamento térmico em situação de incêndio, principalmente aquele com revestimento em argamassa nas duas faces. Quanto ao critério de resistência mecânica os resultados numéricos não foram validados com experimentais, entretanto, foi possível representar a deterioração térmica dos materiais. / The structural masonry is a very old building system in which the walls have structural and partition function. The use of this building system is widely spread in Brazil, however, few research programs were carried out on their behavior under fire situation and the country has not yet developed standard normative methods for designing structural masonry subject to fire. Thus the purpose of this research was to verify the performance of concrete blockwork structural masonry submitted to high temperatures through the simulation of prisms. In the Abaqus software the behavior of block and prism subjected to compression at room temperature and of the prism under fire situation with different boundary conditions were simulated. The compression of the block and prism at room temperature was validated until ultimate loads. The temperature rises of the non-exposed faces were well represented through thermal simulations. The material\'s resistance loss was adopted according to the technical literature in the thermomechanical simulations. Based on the analyzed examples it was observed that the prisms behave well regarding the thermal insulation under fire situation, mainly when having mortar coating on both sides. Regarding the mechanical resistance criterion, the numeric results were not validated with experimental ones, however, it was possible to represent the thermal deterioration of the materials.

A alvenaria estrutural é um sistema construtivo muito antigo no qual as paredes exercem função estrutural além da função de vedação. Este sistema construtivo é muito utilizado no Brasil, entretanto, poucas pesquisas foram realizadas sobre o seu comportamento em situação de incêndio e o país ainda não possui métodos normativos de dimensionamento de alvenaria estrutural em situação de incêndio. Assim, o objetivo deste trabalho foi verificar o desempenho da alvenaria estrutural com blocos de concreto submetida a elevadas temperaturas através da simulação de prismas. No software Abaqus foram simulados o comportamento do bloco e prisma sujeitos à compressão em temperatura ambiente e do prisma em situação de incêndio com diferentes condições de contorno. O comportamento do bloco e prisma sujeitos à compressão e em temperatura ambiente foi validado até a carga última. As elevações de temperatura das faces não expostas ao fogo ficaram bem representadas por meio das simulações térmicas. A perda de resistência dos materiais foi adotada conforme a literatura técnica nas simulações termomecânicas. Através do que foi analisado no trabalho observou-se que os prismas se comportam bem quanto ao isolamento térmico em situação de incêndio, principalmente aquele com revestimento em argamassa nas duas faces. Quanto ao critério de resistência mecânica os resultados numéricos não foram validados com experimentais, entretanto, foi possível representar a deterioração térmica dos materiais. / The structural masonry is a very old building system in which the walls have structural and partition function. The use of this building system is widely spread in Brazil, however, few research programs were carried out on their behavior under fire situation and the country has not yet developed standard normative methods for designing structural masonry subject to fire. Thus the purpose of this research was to verify the performance of concrete blockwork structural masonry submitted to high temperatures through the simulation of prisms. In the Abaqus software the behavior of block and prism subjected to compression at room temperature and of the prism under fire situation with different boundary conditions were simulated. The compression of the block and prism at room temperature was validated until ultimate loads. The temperature rises of the non-exposed faces were well represented through thermal simulations. The material\'s resistance loss was adopted according to the technical literature in the thermomechanical simulations. Based on the analyzed examples it was observed that the prisms behave well regarding the thermal insulation under fire situation, mainly when having mortar coating on both sides. Regarding the mechanical resistance criterion, the numeric results were not validated with experimental ones, however, it was possible to represent the thermal deterioration of the materials.

A técnica de Espalhamento Dinâmico de Luz (do inglês Dynamic Light Scattering, ou DLS), também conhecida por técnica de Espectroscopia por Correlação de Fótons (do inglês Photon Correlation Spectroscopy, ou PCS), é amplamente utilizada na caraterização estrutural de sistemas coloidais, fornecendo informações importantes sobre tamanhos ca- ractersticos, tempos de correlação e efeitos de polarização no sistema. A facilidade de execução dos experimentos e praticidade das análises é uma das principais vantagens desta técnica. Especificamente para sistemas diludos compostos por partculas em solução, ela pode fornecer informações diretas sobre o raio hidrodinâmico das partculas do meio. No entanto, a obtenção desse parâmetro requer a utilização de métodos de ajuste e análise dos dados experimentais que assumem diversas caractersticas do sistema e possuem li- mitações intrnsecas devido à própria resolução do método frente presença de partculas de variados tamanhos e concentrações, polidispersões contnuas de tamanho, entre vários outros fatores. Existem casos, por exemplo, onde o mesmo conjunto experimental pode ser descrito por dois modelos diferentes. Neste projeto, é proposto um estudo sistemático das limitações dos métodos de análise frente a dados simulados e experimentais, de modo a permitir a aplicabilidade destes métodos a vários tipos de sistemas. Serão investigados casos de sistemas monodispersos e polidispersos, monomodais e multimodais, através da geração de dados simulados que mimetizem a presença desses grupos de partculas, em di- ferentes proporções e polidispersões. Como resultado, teremos indicações da precisão com que estes métodos de modelagem conseguem reproduzir os valores inseridos na simulação. Além disso, experimentos reais serão realizados utilizando amostras padrão de modo a aplicar os métodos de análise a estes dados bem como contrapor os resultados obtidos pelas simulações e pelos dados experimentais. / The Dynamic Light Scattering technique, also known as Photon Correlation Spectros- copy, is widely used for the structural characterization for colloidal systems, providing important information on characteristic length scales, correlation times and polarization effects. The relative simple experimental setup and easy-to-use modeling methods are one of the main advantages of this technique. Specifically for diluted systems of particles in solution, one can obtain direct information on the hydrodynamic for the particles in the system. However, in order to retrieve this parameter it is necessary to use modeling and analysis methods for the experimental methods which assumes intrinsic characteristics on the system and have intrinsic limitations due to the resolution of the method when particles with several sizes, concentrations, etc. In several cases, the same experimental data can be described by several different models. In this project it is proposed a systematic study on the limitations on the analysis methods upon simulated and experimental data in order to investigate the applicability of these methods for several system types. Monodisperse and polydisperse systems are investigated, either composed by one type of particles (monomo- dal) or several types of particles (multimodal). As a result, one can obtain indications on the accuracy that the modeling methods can reproduce the simulated parameters. Finally, real experiments were performed using standard samples in order to test the modeling methods and to calibrate the simulation procedures.

A base evolucionaria da senescência é um problema biológico de longa data. Senescência, no sentido da deterioração progressiva de um organismo, distingue-se de envelhecimento, ou a mera passagem do tempo. Como, pelo menos em mamíferos, senescência e envelhecimento ocorrem simultaneamente, os termos são tomados erroneamente como sinônimos. A senescência parece explicada pelo desgaste do organismo, levando a um paradoxo frente aos mecanismos de seleção natural, pois, sendo a maquinaria biológica portadora de mecanismos de auto-reparo, esperáramos o aprimoramento destes, com gradual eliminação da deterioração associada ao envelhecimento. Historicamente, procurou-se resolver este paradoxo imaginando-se que a senescência conferisse uma vantagem adaptativa, mas este argumento, que requereria distinguir os indivíduos mais velhos, é circular. A partir de meados do século XX, três hipóteses prevaleceram. O acúmulo de mutações, proposto por Medawar (1951), considera que o decaimento gradual da força de seleção com a idade favorece o acúmulo de genes deletérios expressos em idades avançadas. O antagonismo pleiotrópico, proposto por Williams (1957), defende que genes ligados a características benéficas e deletérias poderiam ser, em certas condições, favoravelmente selecionados. Finalmente, a teoria da soma descartável, proposta por Kirkwood (1975), sugere que organismos são favoravelmente selecionados quando investem em Reprodução mesmo em detrimento da manutenção somática. A descrição dinâmica dos fenômenos envolvidos em cada hipótese e a contribuição relativa de cada uma é, ainda, objeto de debate. O presente trabalho visa ao desenvolvimento de modelos computacionais estocásticos que mimetizem as condição para cada uma delas. Iniciamos o desenvolvimento pela ordem histórica, testando o mecanismo proposto por Medawar, que é o objeto desta tese. A teoria do acúmulo de mutações encontrou críticos que sugerem que este mecanismo levaria os efeitos deletérios à sincronia em idades muito avançadas, tornando a senescência um fenômeno repentino e limitado a tais idades. Isto contrariaria a observação experimental, pois a senescência é um processo gradual e mesmo animais silvestres exibem fenômenos senescentes detectáveis precocemente. Para manter a modelagem compatível com o conhecimento atual sobre genética de populações, incluímos neste modelo os efeitos da seleção, da deriva genética e de diferentes taxas de mutação. Como previsto, em nossas simulações a moda das idades de manifestação dos genes deletérios se estabilizou apenas em idades muito avançadas, próximas ao término das distribuições etárias. Também como esperado, estas distribuições terminaram em idades mais precoces nos cenários de maior mortalidade extrínseca. No entanto, em todas as nossas simulações, houve distribuição mais ou menos larga das idades de manifestação em torno da moda. A distribuição alargou-se com o aumento da probabilidade de mutação, sugerindo que as idades de manifestação podem espalhar-se ao longo da vida, chegando, em alguns cenários, à manutenção de alelos com manifestação ao nascer. Isto é compatível com o modelo de alelos ineptos utilizado em genética populacional, em que diferentes variantes concorrem até atingirem um equilíbrio entre seleção, mutação e deriva genética. Considerando-se o critério demográfico para senescência, em que a mortalidade aumenta em função da idade, podemos dizer que as nossas simulações evoluíram populações senescentes. Embora nossos dados não contrariem as outras teorias da senescência, claramente mostram que a perda da força de seleção não é um mecanismo suficiente para a senescência. Especialmente com alelos de expressão tardia, as forças de deriva podem ser preponderantes e devem ser levadas em conta para explicar a evolução da senescência / The evolutionary basis of senescence is a long standing biological problem. Senescence, in the sense of progressive deterioration of an organism, is distinguished from aging, or the mere passage of time. Because, at least in mammals, aging and senescence occur simultaneously, the terms are wrongly taken as synonyms. Senescence seems explained by the wear of the organism, leading to a paradox facing the mechanisms of natural selection, because, being the biological machinery bearer of self-repair mechanisms, we would expect their improvement, with gradual elimination of the deterioration associated with aging. Historically, there were attempts to resolve this paradox by supposing that senescence confers an adaptive advantage, but this argument would require that older individuals were previously distinct from younger ones and is, therefore, circular. From mid-twentieth century, three hypotheses have prevailed. The mutation accumulation, proposed by Medawar (1951), proposes that the gradual decay of the force of selection with age favors the accumulation of deleterious genes expressed in advanced ages. The antagonistic pleiotropy, proposed by Williams (1957), argues that genes linked to benecial and deleterious traits could, under certain conditions, be favorably selected. Finally, the disposable soma theory, proposed by Kirkwood (1975), suggests that organisms are positively selected when they invest in reproduction even at the expense of somatic maintenance. The dynamic description of the phenomena involved in each mechanism and the relative contribution of each one is still debated. The present work aims to develop stochastic computer models that mimic the conditions for each. We started by historical order, testing the mechanism proposed by Medawar, which is the subject of this thesis. The theory of mutation accumulation found critics who suggest that this mechanism would cause deleterious eects to synchronize in very advanced ages, causing senescence to be a sudden phenomenon limited to these ages. This is a contradiction with the experimental observation, because senescence is a gradual process and even wild animals exhibit senescent phenomena detectable in young ages. To keep the model consistent with the current knowledge on population genetics, this model included the eects of selection, genetic drift and dierent mutation rates. As predicted, in our simulations the mode of the age of onset of deleterious genes stabilized only in very advanced ages, near the end of the age distribution. Also as expected, these distributions ended in earlier ages in scenarios of higher extrinsic mortality. However, in all our simulations, there was more or less wide distribution of ages of onset around the mode. The distribution is enlarged with increased probabilities of mutation, suggesting that the ages of onset may spread throughout life, including, in some scenarios, the maintenance of alleles with manifestation at birth. This is consistent with the innite alleles\' model used in population genetics, where dierent variants compete until achieving an equilibrium between selection, mutation and genetic drift. Considering the demographic criterion for senescence, in which mortality increases with age, we can say that our simulations evolved senescent populations. Although our data do not con ict with the other theories of senescence, they clearly show that the falling force of selection with age is not a sucient mechanism for senescence. Especially with alleles of late expression, the forces of genetic drift may be prominent and should be taken into account to explain the evolution of senescence

A Astrobiologia é uma área de pesquisa crescente no Brasil, na qual se estuda o fenômeno da vida no Universo. Um de seus subtemas estuda as bioassinaturas: substâncias que evidenciam da presença de vida, passada ou presente. Foram investigadas em laboratório a detectabilidade de biomoléculas, que são potenciais bioassinaturas moleculares, e a fotoestabilidade de suas assinaturas espectroscópicas em ambientes extraterrestres simulados. Os experimentos foram baseados em irradiações no ultravioleta, que é a principal faixa da radiação solar responsável pela evolução e degradação de moléculas orgânicas em ambientes espaciais. Um maior foco foi dado aos pigmentos biológicos β-caroteno e clorofila a, os quais foram irradiados puros e/ou misturados a diferentes substratos inorgânicos, mimetizando superfícies de planetas rochosos, satélites e asteroides. Foram utilizadas as instalações do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS), em especial a linha de luz TGM, na faixa do UV, VUV e EUV, e também lâmpadas de baixa pressão que emitem na faixa do UVC. Na Câmara de Simulação Espacial e Planetária (AstroCam), do Núcleo de Pesquisa em Astrobiologia da USP (NAP/Astrobio), diversos parâmetros ambientais foram controlados para simular as condições da superfície de Marte. E balões de alta-altitude foram utilizados para testar a resposta de biomoléculas na estratosfera, cujas condições são similares às da superfície marciana, além de validar experimentos que podem ser enviados em missões espaciais. As mudanças nas respostas espectroscópicas das biomoléculas foram medidas por absorbância no UV-Vis e no IR e por espalhamento Raman, algumas in situ e em tempo real e outras ex situ. As técnicas provaram ser adequadas para esses estudos pois forneceram informações sobre as fotoestabilidades das respostas espectroscópicas das biomoléculas, permitindo testar seus potenciais como bioassinaturas em diferentes superfícies do Sistema Solar. Os resultados também podem contribuir para missões espaciais, dando suporte ao desenvolvimento e otimização de técnicas e procedimentos para estudar os efeitos da exposição de biomoléculas a ambientes espaciais reais – em missões de pequeno porte e baixo custo, como CubeSats –, e até mesmo para a detecção de bioassinaturas em superfícies planetárias extraterrestres. / Astrobiology is a growing research area Brazil, which studies the phenomenon of life in the Universe. One of its sub-themes studies biosignatures: substances which evidence the presence of life, past or present. The detectability of biomolecules, which are potential molecular biosignatures, and the photostability of their spectroscopic signatures in simulated extraterrestrial environments were investigated in laboratory. The experiments were based on irradiations in the ultraviolet, which is the main range of solar radiation responsible for the evolution and degradation of organic molecules in space environments. The research was focused in the biological pigments β-carotene and chlorophyll a, which were irradiated in both pure form and/or mixed with different inorganic substrates, mimicking the surfaces of rocky planets, satellites and asteroids. The facilities of the Brazilian Synchrotron Light Laboratory (LNLS) were used, especially the TGM beamline in the UV, VUV and EUV range, as well as low pressure lamps emitting in the UVC range. In the Space and Planetary Simulation Chamber (AstroCam) of the Astrobiology Research Unit of USP, several environmental parameters were controlled to simulate the surface conditions of Mars. And high-altitude balloons were used to test the response of biomolecules in the stratosphere, where the conditions are similar to those of the Martian surface, in addition to validate experiments which can be sent in space missions. Changes in the biomolecules spectroscopic responses were measured by UV-Vis and IR absorbance and by Raman scattering, either in situ and in real time or ex situ. The techniques proved to be adequate for these studies, since they provided information on the photostability of the biomolecules spectroscopic responses, allowing the testing of their potential as biosignatures on different surfaces of the Solar System. The results can also contribute to space missions, supporting the development and optimization of techniques and procedures, both for the exposure of biomolecules to real space environments – in small and low-cost missions, such as CubeSats –, as well as for the actual detection of biosignatures on extraterrestrial planetary surfaces.

Neste trabalho, analisamos três modelos definidos sobre redes e governados por dinÂmicas estocásticas. Nosso principal interesse repousa no estudo das transições de fase e no comportamento crítico desses modelos. O primeiro deles é o autômato celular pobabilístico da Domany-Kinzel, ao qual aplicamos o método de expansões em série. Em seguida, estudamos o comportamento para tempos longos de alguns processos de reação-difusão por meio de simulação numérica. Tais processos podem ser relevantes para o entendimento da compactação em sistemas granulares. Finalmente, também através de dimulações numéricas, analisamos o processo de contato conservativo, que é uma versão do modelo original definida em um ensemble onde o número de partículas é conservado. / In this work, we analyzed three lattice models governed by stochastic dynamics. Our main interest lies on the study of the phase transitions and critical behavior of these models. The first of them is the Domany-Kinzel probabilistic cellular automaton, to which we applied the method of series expansions. Next, we studied the long time behavior of some reaction-diffusion processes by means of numerical simulations. Such processes may be relevant to the understanding of granular compaction. Finally, also by means of numerical simulations, we have analyzed the conserved contact process, which is a version of the original model defined on an ensemble where the number of particles is conserved.