Simulador MATLAB para Sistemas Ópticos WDM Amplificados.

Neste trabalho é apresentado um simulador MATLAB para sistemas ópticos WDM amplificados baseado na solução das equações não lineares de Schrödinger acopladas, pelo método de Fourier de passo alternado. Este simulador permite o estudo da propagação de pulsos em fibras ópticas, considerando dispersão cromática, efeitos não lineares como automodulação de fase e modulação de fase cruzada e atenuação, prevendo também o emprego de amplificadores ópticos a fibra dopada com Érbio (EDFAs). Através de simulações numéricas, foi explorada a técnica de otimização do posicionamento de um EDFA ao longo de um enlace óptico, sem repetidores, que objetiva a redução dos custos de implantação de sistemas ópticos, seja pela diminuição da potência do transmissor ou pela relaxação da exigência de sensibilidade do receptor. Além disto, pode favorecer um aumento na capacidade do sistema, através do aumento do alcance ou da taxa de transmissão. A concordância dos resultados obtidos com os disponíveis na literatura confirmam a validade da técnica, bem como a versatilidade e robustez do simulador desenvolvido.

Uso de espinores na investigação do limite de Karlhede para ondas pp

Neste trabalho foi feito um estudo do limite de Karlhede para ondas pp. Para este fim, uma revisão rigorosa de Geometria Diferencial foi apresentada numa abordagem independente de sistemas de coordenadas. Além da abordagem usual, a curvatura de uma variedade riemanniana foi reescrita usando os formalismos de referenciais, formas diferenciais e espinores do grupo de Lorentz. O problema de equivalência para geometrias riemannianas foi formulado e as peculiaridades de sua aplicação é a Relatividade Geral são delineadas. O limite teórico de Karlhede para espaços-tempo de vácuo de tipo Petrov N foi apresentado. Esse limite é estudado na prática usando técnicas espinores e as condições para sua existência são resolvidas sem a introdução de sistemas de coordenadas.

Estimativas a priori para problemas não lineares de condução de calor, com o uso da transformada de Kirchhoff.

Este trabalho apresenta uma estimativa a priori para o limite superior da distribuição de temperatura considerando um problema em regime permanente em um corpo com uma condutividade térmica dependente da temperatura. A discussão é realizada supondo que as condições de contorno são lineares (lei de Newton do resfriamento) e que a condutividade térmica é constante por partes (quando considerada como uma função da temperatura). Estas estimativas consistem em uma ferramenta poderosa que pode prescindir da necessidade de uma simulação numérica cara de um problema de transferência de calor não linear, sempre que for suficiente conhecer o valor mais alto de temperatura. Nestes casos, a metodologia proposta neste trabalho é mais eficaz do que as aproximações usuais que assumem tanto a condutividade térmica quanto as fontes de calor como constantes.

Determinação por ultrassom de constantes elásticas de pastilhas de alumina utilizadas em varetas combustíveis de reatores nucleares.

Pastilhas de dióxido de urânio (UO2) são empregadas como combustível nos reatores nucleares de potência, onde as condições operacionais introduzem elevados gradientes térmicos nas pastilhas. Potências elevadas propiciam a fusão da parte central das pastilhas. O inchamento das pastilhas de dióxido de urânio (UO2), decorrente dos produtos de fissão, pode causar o trincamento do material, em função disso, o estudo do seu comportamento mecânico é importante. Esse trabalho avaliou a aplicação de método ultrassônico na obtenção de constantes elásticas. Em função das dificuldades no manuseio do material nuclear, optou-se por um estudo comparativo em pastilhas de alumina (Al2O3). Foram fabricados e usados dois conjuntos de 10 pastilhas de Al2O3 com densidades de 92% e 96%. Foi desenvolvida técnica ultrassônica por transmissão obtendo medidas do tempo de percurso de ondas ultrassônicas, longitudinais e transversais, usadas para a determinação das constantes elásticas do material. Equações relacionando a velocidade da onda ultrassônica ao módulo de elasticidade, módulo de cisalhamento e coeficiente de Poisson, permitiram obter essas constantes elásticas, que apresentaram excelente concordância com a literatura disponível para o Al2O3.

Construção de quadrados mágicos pelo método do passo uniforme

Lehmer (1929) analisa matematicamente o método do passo uniforme para construção de quadrados mágicos de ordem impar. Ele divide sua análise em várias etapas. Na primeira delas, envolvendo a discussão de condições necessárias e suficientes para o preenchimento do quadrado pelo método, o autor afirma que se dois números guardarem entre si uma certa relação, eles serão designados a ocupar a mesma célula do quadrado causando seu não preenchimento. A análise do preenchimento pelo método do passo uniforme envolve a resolução de um sistema linear módulo n. Nesse trabalho, discutimos o comportamento das soluções desse sistema quando o método falha no preenchimento. Como consequência, concluímos que números que guardam a relação mencionada nunca ocupam a mesma célula. A análise das condições necessárias e suficientes para obter quadrados mágicos segundo a definição de Lehmer (1929) envolve a resolução de equações de congruências lineares a duas variáveis. Nesse trabalho, detalhamos os resultados de Lehmer (1929). A análise das condições necessárias e suficientes para obtenção de quadrados mágicos, como são reconhecidos usualmente, também envolve a resolução de equações de congruências lineares a duas variáveis. Discutimos o comportamento das soluções dessas equações para obter diagonais principais mágicas. Como consequência, mostramos que diagonais principais mágicas são obtidas se e somente se as coordenadas iniciais guardarem certas relações

Validade cruzada de equações de predição da aptidão cardiorrespiratória sem testes de exercício em idosos

O condicionamento cardiorrespiratório pode ser caracterizado como sendo um dos componentes da aptidão cardiorrespiratória, estando diretamente associado aos níveis de saúde e qualidade de vida. Existem formas diversas para se avaliar os níveis de condicionamento cardiorrespiratório durante a realização de exercícios, tanto de forma direta como indireta. Foi realizado um estudo do tipo transversal contando com idosos voluntários acima dos 60 anos, admitidos entre março de 2005 e abril de 2008, todos participantes do Projeto Idosos em Movimento Mantendo a Autonomia (IMMA), coordenado pelo Laboratório de Atividade Física e Promoção da Saúde (LABSAU) do Instituto de Educação Física e Desportos da Universidade do Estado do Rio de Janeiro (IEFD-UERJ) e implementado em parceria com a Universidade Aberta da Terceira Idade (UnATI-UERJ) com o objetivo de realizar a validação cruzada de equações para estimativa da ACR sem exercícios em amostra de idosos brasileiros. Portanto, esta pesquisa identificou evidências para se estimar a aptidão cardiorrespiratória através de um método sem exercícios apresentando baixo custo e risco a saúde dos idosos, desta forma, não necessitando a utilização de locais específicos e com equipamentos como bicicletas e esteiras ergométricas e também não havendo a necessidade de profissionais especializados na aplicação dos referidos testes

Experimentos numéricos para deposição de parafinas com modelo Multisólido

Este trabalho objetiva a construção de estruturas robustas e computacionalmente eficientes para a solução do problema de deposição de parafinas do ponto de vista do equilíbrio sólido-líquido. São avaliados diversos modelos termodinâmicos para a fase líquida: equação de estado de Peng-Robinson e os modelos de coeficiente de atividade de Solução Ideal, Wilson, UNIQUAC e UNIFAC. A fase sólida é caracterizada pelo modelo Multisólido. A previsão de formação de fase sólida é inicialmente prevista por um teste de estabilidade termodinâmica. Posteriormente, o sistema de equações não lineares que caracteriza o equilíbrio termodinâmico e as equações de balanço material é resolvido por três abordagens numéricas: método de Newton multivariável, método de Broyden e método Newton-Armijo. Diversos experimentos numéricos foram conduzidos de modo a avaliar os tempos de computação e a robustez frente a diversos cenários de estimativas iniciais dos métodos numéricos para os diferentes modelos e diferentes misturas. Os resultados indicam para a possibilidade de construção de arcabouços computacionais eficientes e robustos, que podem ser empregados acoplados a simuladores de escoamento em dutos, por exemplo.

Impactos das hidrelétricas na Amazônia para a saúde da população : uma proposta de abordagem metodológica

Baseado na insuficiência dos métodos de abordagem até então utilizados para a avaliação dos impactos de grandes hidrelétricas na saúde da população envolvida, em particular na situação de desbravamento de fronteiras em países em desenvolvimento, como é o caso da Amazônia, o autor procura trazer uma análise histórica dos determinantes internos do setor elétrico e da ocupação da Amazônia, para situar uma proposta de abordagem. Destaca as características do desenvolvimento do modo de produção capitalista em sua fase monopolista e os resultados deste processo no padrão de desenvolvimento nacional, determinando as necessidades e usos de energia, assim como a disponibilidade de recursos para a realização de novos projetos. A ocupação da Amazônia é levantada em relação as necessidades de expansão do capital internacional que, em associações diversas com o capital nacional e o Estado, determina a política de população mais propicia, resultando em ondas de ocupação. O autor caracteriza o ciclo atual de ocupação da Amazônia como sendo o de grandes projetos de desenvolvimento e tece considerações sobre os mesmos e a saúde da população da região. Diante da avaliação da experiência nacional e internacional acerca dos impactos na saúde advindos de hidrelétricas, o autor propõe, valendo-se da legislação ambiental em vigor e das etapas de planejamento e construção preconizadas pelo setor elétrico, um método de abordagem destes impactos, dentro de um contexto histórico e sócio-econômico particular para a Amazônia. Conclui o autor ressaltando a necessidade de se levantar dados anteriores, durante e após a realização das obras, no sentido de possibilitar o desenvolvimento do método de avaliação dos impactos de grandes barragens, e outras grandes obras, na saúde da população e ressalta o papel das instituições de saúde e meio ambiente neste processo.

Ancylidae (Mollusca, Heterobranchia, Pulmonata, Basommatophora) do Estado do Rio de Janeiro, Brasil: morfologia, sistemática e distribuição geográfica

Os moluscos pateliformes de água doce da região Neotropical são comumente atribuídos a família Ancylidae sensu latum, abrangendo sete gêneros com pelo menos 13 espécies válidas e sete com identificação duvidosa. Os ancilídeos possuem pequenas dimensões, alcançam no máximo 15 mm de comprimento. Sua concha é frágil, composta por duas regiões, a protoconcha e a teleoconcha, as quais apresentam caracteres relevantes para a sistemática. Na parte mole as impressões musculares, a pigmentação do manto, o sistema reprodutor e a rádula são importantes para o estudo da família. Apesar de existirem vários registros de ocorrência para ancílideos no Estado do Rio de Janeiro (ERJ), existem poucos dados morfológicos. O principal objetivo deste estudo foi fornecer e ampliar as informações sobre a morfologia e distribuição geográfica das espécies de Ancylidae encontradas no ERJ. Os materiais utilizados foram procedentes de coletas próprias, material depositado em Coleções Científicas e dados de revisão bibliográfica. O estudo da morfologia comparada das conchas foi realizado com o auxílio de imagens de microscópio óptico e de varredura. Para a comparação das partes moles, os espécimes foram corados e dissecados sob lupa. Através da conquiliometria analisamos as diferenças inter e intrapopulacionais. Com este trabalho, a riqueza conhecida para Ancylidae no ERJ, aumentou de cinco para sete espécies: Burnupia sp., Ferrissia sp., Gundlachia radiata (Guilding, 1828),G. ticaga (Marcus & Marcus, 1962), Gundlachia sp., Hebetancylus moricandi (d`Orbigny, 1837) e Uncancylus concentricus (d`Orbigny, 1837). Gundlachia radiata e U. concentricus constituem novos registros para o ERJ, e G. radiata para a Região Sudeste. As três espécies com o maior número de registros de ocorrência no ERJ foram: G. ticaga (66%), Ferrissia sp. (37%) e Gundlachia sp. (18%). A ampla distribuição de G. ticaga pode ser devido à capacidade de suportar ambientes impactados. Em relação à morfologia, Burnupia sp. difere de Burnupia ingae Lanzer, 1991, única espécie deste gênero descrita para o Brasil, por apresentar diferenças na microescultura da concha e também na forma das impressões musculares. Ferrissia sp. difere de F. gentilis Lanzer, 1991, devido a diferenças na microescultura apical e número de cúspides no dente central da rádula. Gundlachia sp. é diferente de G. ticaga e G. radiata, por apresentar a abertura da concha mais arredondada, ápice mais recurvado, ultrapassando a borda da concha, pontuações irregulares em toda a protoconcha e forma dos músculos adutores anterior direito e posterior mais elíptica. A morfologia interna também mostra diferenças entre Gundlachia sp. e G. ticaga, como o apêndice terminal do útero e o número de folículos do ovoteste. Através das análises conquiliométricas, constatamos para os gêneros Burnupia, Ferrrissia e Gundlachia, que os índices morfométricos se mostraram melhores que as medidas lineares para a discriminação das espécies, provavelmente porque esses índices diminuem o efeito da amplitude de tamanho das conchas, que são fortemente influenciadas pelas variações ecofenotípicas. Contudo, os caracteres diagnósticos das conchas e das partes moles (impressões musculares) são indispensáveis para a identificação dos gêneros e espécies de Ancylidae. Palavras-chave: Mollusca. Moluscos de água doce. Morfologia. Distribuição geográfica. Estado do Rio de Janeiro.uscos.

Modelando evolução por endossimbiose

Nesta dissertação é apresentada uma modelagem analítica para o processo evolucionário formulado pela Teoria da Evolução por Endossimbiose representado através de uma sucessão de estágios envolvendo diferentes interações ecológicas e metábolicas entre populações de bactérias considerando tanto a dinâmica populacional como os processos produtivos dessas populações. Para tal abordagem é feito uso do sistema de equações diferenciais conhecido como sistema de Volterra-Hamilton bem como de determinados conceitos geométricos envolvendo a Teoria KCC e a Geometria Projetiva. Os principais cálculos foram realizados pelo pacote de programação algébrica FINSLER, aplicado sobre o MAPLE.

Metodologia para conversão de veículos equipados com motores a combustão interna para tração elétrica: aplicação de motor síncrono de ímã permanente com fluxo magnético radial a um furgão, Brasil. 2009.

Questões climáticas, atmosféricas e de poluição ambiental têm tornado o uso final da energia assunto de interesse mundial. Sistemas com tração elétrica oferecem a oportunidade de redução de emissões. O mix de energia caracterizado pela matriz energética brasileira viabiliza o desenvolvimento desta tecnologia. É desenvolvida aqui uma metodologia para conversão de veículos equipados com motores a combustão interna para tração elétrica. A metodologia considera fatores como o peso e tamanho, o torque de partida, transmissão e potência, entre outros. Ferramentas matemáticas e a prática corrente fornecem a base para a elaboração deste trabalho, que descreve a análise de desempenho de veículos elétricos, os componentes utilizados, as equações mecânicas e os critérios para escolha do veículo ideal para conversão. É apresentada a execução de um projeto de conversão de uma Kombi para tração elétrica, cujo objetivo tem caráter educativo, buscando assim promover os benefícios da tecnologia veicular elétrica. Para viabilização do experimento, o trabalho conclui que é necessário ampliar a demanda por nacionalização de tecnologia, o que tornaria o projeto uma realidade comercialmente viável. Além disto, há necessidade de políticas públicas para o incentivo da tecnologia veicular elétrica no Brasil. Este trabalho apresenta uma contribuição para converter veículos para tração elétrica, visto que sistematiza as etapas de projeto, a partir das quais outros poderão seguir, utilizando componentes encontrados no mercado nacional.

Avaliação de proposições matemáticas para interpretação do comportamento de solos residuais não saturados

Nas últimas décadas, teorias têm sido formuladas para interpretar o comportamento de solos não saturados e estas têm se mostrado coerentes com resultados experimentais. Paralelamente, várias técnicas de campo e de laboratório têm sido desenvolvidas. No entanto, a determinação experimental dos parâmetros dos solos não saturados é cara, morosa, exige equipamentos especiais e técnicos experientes. Como resultado, essas teorias têm aplicação limitada a pesquisas acadêmicas e são pouco utilizados na prática da engenharia. Para superar este problema, vários pesquisadores propuseram equações para representar matematicamente o comportamento de solos não saturados. Estas proposições são baseadas em índices físicos, caracterização do solo, em ensaios convencionais ou simplesmente em ajustes de curvas. A relação entre a umidade e a sucção matricial, convencionalmente denominada curva característica de sucção do solo (SWCC) é também uma ferramenta útil na previsão do comportamento de engenharia de solos não saturados. Existem muitas equações para representar matematicamente a SWCC. Algumas são baseadas no pressuposto de que sua forma está diretamente relacionada com a distribuição dos poros e, portanto, com a granulometria. Nestas proposições, os parâmetros são calibrados pelo ajuste da curva de dados experimentais. Outros métodos supõem que a curva pode ser estimada diretamente a partir de propriedades físicas dos solos. Estas propostas são simples e conveniente para a utilização prática, mas são substancialmente incorretas, uma vez que ignoram a influência do teor de umidade, nível de tensões, estrutura do solo e mineralogia. Como resultado, a maioria tem sucesso limitado, dependendo do tipo de solo. Algumas tentativas têm sido feitas para prever a variação da resistência ao cisalhamento com relação a sucção matricial. Estes procedimentos usam, como uma ferramenta, direta ou indiretamente, a SWCC em conjunto com os parâmetros efetivos de resistência c e . Este trabalho discute a aplicabilidade de três equações para previsão da SWCC (Gardner, 1958; van Genuchten, 1980; Fredlund; Xing, 1994) para vinte e quatro amostras de solos residuais brasileiros. A adequação do uso da curva característica normalizada, proposta por Camapum de Carvalho e Leroueil (2004), também foi investigada. Os parâmetros dos modelos foram determinados por ajuste de curva, utilizando técnicas de problema inverso; dois métodos foram usados: algoritmo genético (AG) e Levenberq-Marquardt. Vários parâmetros que influênciam o comportamento da SWCC são discutidos. A relação entre a sucção matricial e resistência ao cisalhamento foi avaliada através de ajuste de curva utilizando as equações propostas por Öberg (1995); Sällfors (1997), Vanapalli et al., (1996), Vilar (2007); Futai (2002); oito resultados experimentais foram analisados. Os vários parâmetros que influênciam a forma da SWCC e a parcela não saturadas da resistência ao cisalhamento são discutidos.

Análise de unidades de pré-purificação de ar por adsorção

Os principais constituintes do ar, nitrogênio, oxigênio e argônio, estão cada vez mais presentes nas indústrias, onde são empregados nos processos químicos, para o transporte de alimentos e processamento de resíduos. As duas principais tecnologias para a separação dos componentes do ar são a adsorção e a destilação criogênica. Entretanto, para ambos os processos é necessário que os contaminantes do ar, como o gás carbônico, o vapor dágua e hidrocarbonetos, sejam removidos para evitar problemas operacionais e de segurança. Desta forma, o presente trabalho trata do estudo do processo de pré-purificação de ar utilizando adsorção. Neste sistema a corrente de ar flui alternadamente entre dois leitos adsorvedores para produzir ar purificado continuamente. Mais especificamente, o foco da dissertação corresponde à investigação do comportamento de unidades de pré-purificação tipo PSA (pressure swing adsorption), onde a etapa de dessorção é realizada pela redução da pressão. A análise da unidade de pré-purificação parte da modelagem dos leitos de adsorção através de um sistema de equações diferenciais parciais de balanço de massa na corrente gasosa e no leito. Neste modelo, a relação de equilíbrio relativa à adsorção é descrita pela isoterma de Dubinin-Astakhov estendida para misturas multicomponentes. Para a simulação do modelo, as derivadas espaciais são discretizadas via diferenças finitas e o sistema de equações diferenciais ordinárias resultante é resolvido por um solver apropriado (método das linhas). Para a simulação da unidade em operação, este modelo é acoplado a um algoritmo de convergência relativo às quatro etapas do ciclo de operação: adsorção, despressurização, purga e dessorção. O algoritmo em questão deve garantir que as condições finais da última etapa são equivalentes às condições iniciais da primeira etapa (estado estacionário cíclico). Desta forma, a simulação foi implementada na forma de um código computacional baseado no ambiente de programação Scilab (Scilab 5.3.0, 2010), que é um programa de distribuição gratuita. Os algoritmos de simulação de cada etapa individual e do ciclo completo são finalmente utilizados para analisar o comportamento da unidade de pré-purificação, verificando como o seu desempenho é afetado por alterações nas variáveis de projeto ou operacionais. Por exemplo, foi investigado o sistema de carregamento do leito que mostrou que a configuração ideal do leito é de 50% de alumina seguido de 50% de zeólita. Variáveis do processo foram também analisadas, a pressão de adsorção, a vazão de alimentação e o tempo do ciclo de adsorção, mostrando que o aumento da vazão de alimentação leva a perda da especificação que pode ser retomada reduzindo-se o tempo do ciclo de adsorção. Mostrou-se também que uma pressão de adsorção maior leva a uma maior remoção de contaminantes.

Análise dos erros na estimação de gradientes em malhas de Voronoi

Este trabalho apresenta um estudo teórico e numérico sobre os erros que ocorrem nos cálculos de gradientes em malhas não estruturadas constituídas pelo diagrama de Voronoi, malhas estas, formadas também pela triangulação de Delaunay. As malhas adotadas, no trabalho, foram as malhas cartesianas e as malhas triangulares, esta última é gerada pela divisão de um quadrado em dois ou quatro triângulos iguais. Para tal análise, adotamos a escolha de três metodologias distintas para o cálculo dos gradientes: método de Green Gauss, método do Mínimo Resíduo Quadrático e método da Média do Gradiente Projetado Corrigido. O texto se baseia em dois enfoques principais: mostrar que as equações de erros dadas pelos gradientes podem ser semelhantes, porém com sinais opostos, para pontos de cálculos em volumes vizinhos e que a ordem do erro das equações analíticas pode ser melhorada em malhas uniformes quando comparada as não uniformes, nos casos unidimensionais, e quando analisada na face de tais volumes vizinhos nos casos bidimensionais.

Estresse no trabalho e pressão arterial: reflexões metodológicas sobre linearidade e operacionalização da exposição

O modelo demanda-controle proposto por Karasek caracteriza as situações de estresse no ambiente laboral que é definido pela alta exigência no trabalho resultante da combinação do efeito da demanda psicológica no trabalho (estressores) e moderadores do estresse, especialmente a capacidade de tomar decisões (controle). Existem diversas formas de operacionalizar a exposição (alta exigência no trabalho) descritas na literatura. No entanto, não há consenso sobre qual a melhor operacionalização. Outra questão negligenciada pela maioria dos autores é a forma funcional da curva exposição-resposta ou não linearidade da associação. Entre os desfechos avaliados em estudos sobre os efeitos do estresse no trabalho, usando o modelo demanda-controle, estão as doenças cardiovasculares, como a hipertensão arterial. Contudo, os resultados relatados parecem conflitantes sobre a associação entre o estresse no trabalho e a hipertensão arterial. Os objetivos deste trabalho são estudar a associação entre o estresse no trabalho e aumento da pressão arterial/hipertensão arterial usando as diferentes formas de operacionalização do estresse no trabalho e avaliar a curva exposição-resposta quanto à linearidade. O trabalho é um estudo seccional desenvolvido na população do Estudo Pró-Saúde que é composta por servidores públicos de uma universidade no Rio de Janeiro. Modelos de regressão usando diferentes distribuições foram usados para estimar a associação entre a alta exigência no trabalho e a pressão arterial/hipertensão arterial. Funções não lineares foram utilizadas para investigar a linearidade da associação entre a exposição e os desfechos. Os resultados sugerem que a relação entre a dimensão controle e a pressão arterial seja não linear. Foram observadas associações significativas entre alta exigência no trabalho e pressão arterial sistólica e diastólica para algumas formas de operacionalização da exposição, quando analisados separadamente. No entanto, quando analisadas de forma conjunta por meio do modelo de resposta bivariada não foi encontrada associação. Também não foi encontrada associação entre a alta exigência no trabalho e hipertensão arterial para nenhuma forma de operacionalização da exposição. Os modelos estatísticos com melhor ajuste foram aqueles em que a exposição foi operacionalizada por meio de quadrantes gerados pela mediana de cada uma das dimensões e de forma dicotômica com termo de interação entre demanda psicológica e controle. Neste estudo estas foram as formas mais adequadas de operacionalização. Os resultados também mostram que a associação entre a dimensão controle e a pressão arterial é não linear. Conclui-se que não há garantia de linearidade da associação entre estresse no trabalho e pressão arterial e que essa associação pode ser influenciada pela forma de operacionalização da exposição e do desfecho ou da estratégia de modelagem.