Desenvolvimento de técnicas de otimização da programação das limpezas de redes de trocadores de calor

Trocadores de calor são equipamentos muito utilizados na indústria de processos com o objetivo de modificar a temperatura e/ou o estado físico de correntes materiais. Uma rede de trocadores de calor pode ser definida como um grupo de trocadores de calor interligados, a fim de reduzir as necessidades de energia de um sistema. No entanto, durante a operação de uma rede, a eficiência térmica dos trocadores de calor diminui devido à deposição. Esse efeito promove o aumento dos custos de combustível e das emissões de carbono. Uma alternativa para mitigar este problema baseia-se no estabelecimento de uma programação das limpezas dos trocadores de calor durante a operação de rede. Este tipo de abordagem ocasiona uma situação na qual ocorre um conflito de escolha: a limpeza de um trocador de calor pode recuperar a sua eficiência térmica, mas implica custos adicionais, tais como, mão-de-obra, produtos químicos, etc. Além disso, durante a limpeza, o trocador de calor tem de ser contornado por uma corrente de by-pass, o que aumenta temporariamente o consumo de energia. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo explorar diferentes técnicas de otimização envolvendo métodos estocásticos e heurísticos. Com este objetivo foi desenvolvido um conjunto de códigos computacionais integrados que envolvem a simulação pseudo-estacionária do comportamento da rede relacionado com incrustações e a otimização da programação das limpezas deste tipo de sistema. A solução do problema indica os períodos de tempo para a limpeza de cada trocador de calor. Na abordagem estocástica empregada, os parâmetros do algoritmo genético, como probabilidade de crossover e probabilidade de mutação, foram calibrados para o presente problema. A abordagem heurística desenvolvida se deu através da sequência do conjunto de movimentos zero, um e dois. De forma alternativa, desenvolveu-se a metodologia heurística recursiva na qual os conjuntos de movimentos um e dois foram empregados recursivamente. Também foi desenvolvida a abordagem híbrida que consistiu em diferentes combinações da metodologia estocástica e heurística. A análise comparativa entre as metodologias empregadas teve como objetivo avaliar a abordagem mais adequada para o presente problema da programação das limpezas em termos de função objetivo e esforço computacional. O desempenho da abordagem proposta foi explorado através de uma série de exemplos, incluindo uma refinaria real brasileira. Os resultados foram promissores, indicando que as técnicas de otimização analisadas neste trabalho podem ser abordagens interessantes para operações que envolvam redes de trocadores de calor. Dentre as abordagens de otimização analisadas, a metodologia heurística desenvolvida no presente trabalho apresentou os melhores resultados se mostrando competitiva frente às abordagens comparadas da literatura

Conservação de morcegos no estado do Rio de Janeiro: como e onde já foram amostrados e que locais merecem atenção

A demarcação de Unidades de Conservação é uma forma supostamente eficaz para a conservação da biodiversidade. A Mata Atlântica é caracterizada por apresentar uma elevada biodiversidade e altos níveis de ameaça. O estado do Rio de Janeiro encontra-se totalmente inserido nesse bioma e seus remanescentes florestais são considerados um hotspot dentro de outro hotspot. O Rio de Janeiro pode ser considerado um dos estados melhor amostrados, porém ainda existem lacunas de conhecimentos geográficos sobre a ocorrência de morcegos. Esta tese foi desenvolvida em três capítulos com o objetivo de contribuir com conservação de morcegos no estado do Rio de Janeiro, focando em como e onde eles já foram amostrados e que locais ainda carecem de atenção. Para este estudo foram utilizados dados referentes a buscas bibliográficas e dados de amostragens do Laboratório de Diversidade de Morcegos da Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro. No primeiro capítulo pode-se observar que as localidades com mais de 30 espécies de morcegos são resultado de grande esforço de captura e amostragens usando diversas metodologias. Para uma melhor amostragem da riqueza local, devem-se armar redes não somente em trilhas e próximas a árvores em frutificação, mas também sobre corpos de água. Fazer busca em refúgios diurnos também é aconselhável. Devem ser realizadas amostragens durante a noite toda e variar a fase do ciclo lunar, não restringindo a apenas uma ou partes das fases do ciclo lunar. No segundo capítulo observou-se que 43% das Unidades de Conservação aqui estudadas apresentam 20 ou mais espécies. Localidades que apresentam de 20 a 40 espécies de morcegos na Mata Atlântica podem ser consideradas bem amostradas. Isso demonstra que mais da metade das Unidades de Conservação não podem ser consideradas bem inventariadas. Muitos projetos de pesquisas dão prioridade para a localidade estudada ser uma Unidade de Conservação, porém existem poucos trabalhos de longa duração. No Rio de Janeiro ainda existem diversas Unidades de Conservação não amostradas, principalmente aquelas de difícil acesso e em altitudes elevadas. No terceiro capítulo foi possível observar que há uma maior proporção de espécies que apresentam distribuição geográfica restrita. Esse padrão constitui uma informação importante em termos de conservação, visto que indiretamente poderia indicar uma menor capacidade de dispersão desses animais em médias e grandes distâncias. Entretanto existem lacunas de conhecimento em decorrência da falta de amostragem em algumas regiões, sendo imperativos maiores esforços de captura. Importantes municípios para a conservação e/ou preservação de morcegos como Varre-Sai, Cambuci, Miracema, Carmo, Cantagalo, Valença, Barra do Piraí e Piraí não estão sob proteção legal, mesmo constituindo possíveis corredores entre Unidades de Conservação ou mesmo fragmentos importantes que ainda detém espécies que não estão representadas em Unidades de Conservação já estabelecidas. É imperativo que mais estudos e esforços de conservação sejam direcionados para essas áreas

Aplicação da técnica simulated annealing na investigação da ciclagem de nitrogênio na inteface água-sedimento

Neste trabalho é apresentado a aplicação de um método de otimização a fim de estimar parâmetros que normalmente estão presentes na modelagem matemática da dinâmica de espécies químicas na interface água-sedimento. O Problema Direto aqui consistiu na simulação das concentrações das espécies orgânicas e inorgânicas (amônia e nitrato) de nitrogênio, num ambiente idealizado, o qual foi fracionado em quatro camadas: uma camada de água (1 metro) e três camadas de sedimento (0-1 cm, 1-2 cm e 2-10 cm). O Problema Direto foi resolvido pelo Método de Runge Kutta, tendo sido gerada uma simulação de 50 dias. Na estimativa dos coeficientes de difusão e porosidade foi aplicado o Método Simulated Annealing (SA). A eficiência da estratégia aqui adotada foi avaliada através do confronto entre dados experimentais sintéticos e as concentrações calçadas pela solução do Problema Direto, adotando-se os parâmetros estimados pela SA. O melhor ajuste entre dados experimentais e valores calculados se deu quando o parâmetro estimado foi a porosidade. Com relação à minimização da função objetivo, a estimativa desse parâmetro também foi a que exigiu menor esforço computacional. Após a introdução de um ruído randômico às concentrações das espécies nitrogenadas, a técnica SA não foi capaz de obter uma estimativa satisfatória para o coeficiente de difusão, com exceção da camada 0-1 cm sedimentar. Para outras camadas, erros da ordem de 10 % foram encontrados (para amônia na coluna dágua, pro exemplo). Os resultados mostraram que a metodologia aqui adotada pode ser bastante promissora enquanto ferramenta de gestão de corpos dágua, especialmente daqueles submetidos a um regime de baixa energia, como lagos e lagoas costeiras.

Diversidade de morcegos (Mammalia, Chiroptera) em um mosaico de paisagens na Reserva Ecológica de Guapiaçu, RJ, Sudeste do Brasil

A Mata Atlântica brasileira é um dos biomas mais ameaçados do planeta e abriga uma das maiores biodiversidades conhecidas dentre os ecossistemas terrestres. Este bioma apresenta uma mastofauna diversificada e em algumas áreas as taxocenoses de morcegos podem representar mais da metade de toda a riqueza local de mamíferos. Diante da variedade de hábitos alimentares, suas interações ecológicas e abundância na Mata Atlântica fluminense, a análise da comunidade de morcegos torna-se crucial para subsidiar planos de manejo. Apesar do Rio de Janeiro ser um dos estados mais bem amostrados para morcegos, muitos locais ainda não foram amostrados satisfatoriamente e ainda sabemos pouco sobre a dinâmica das comunidades de morcegos em paisagens fragmentadas. De maio de 2011 a julho de 2014, realizamos 72 noites de amostragens em seis diferentes usos de solo numa paisagem fragmentada na Reserva Ecológica de Guapiaçu, município de Cachoeiras de Macacu, região metropolitana do estado do Rio de Janeiro, Sudeste do Brasil. Utilizamos 10 redes de neblina de 9 x 3m, abertas durante toda a noite (média de 12 horas por noite), totalizando um esforço de captura de 233280 m.h. Esta dissertação está dividida em dois capítulos. No primeiro, baseando-se nos dados obtidos e na literatura, sugerimos algumas diretrizes para o desenho amostral de inventários de morcegos, apresentando a importância de cada diretriz para maximizar o sucesso na amostragem de morcegos na Mata Atlântica do Sudeste do Brasil. No segundo capítulo, investigamos as diferenças na riqueza de espécies, abundância e guildas tróficas entre os seis usos de solo amostrados e discuto a distribuição das espécies entre elas. Nós capturamos 1821 morcegos distribuídos em três famílias: Phyllostomidae (25 espécies), Molossidae (3 espécies) e Vespertilionidae (6 espécies). Outras duas espécies de duas famílias, Noctilionidae e Thyropteridae, foram registradas por observações diretas (sem capturas), totalizando 36 espécies de morcegos para a Reserva Ecológica de Guapiaçu. Os morcegos frugívoros representaram 82,7% das capturas. As maiores riquezas de espécies foram registradas na área antropizada (22 espécies) e borda de floresta contínua (21 espécies) enquanto as menores foram na floresta contínua (13 espécies) e no fragmento pequeno (10 espécies). A mesma tendência foi encontrada para as guildas tróficas. Sete guildas foram registradas na área antropizada e na borda de floresta, enquanto apenas cinco na floresta contínua e três no fragmento pequeno. O escalonamento multidimensional não-métrico (NMDS) e análise de Cluster, ambos com a dissimilaridade de Bray-Curtis, mostraram a separação dos usos de solo em grupos distintos dependendo do grau de alteração dos mesmos.

Saberes e práticas das mães sobre o uso de broncodilatador em crianças com displasia broncopulmonar no domicílio: subsídios para a enfermagem pediátrica

Esta pesquisa teve como objeto de estudo os saberes e práticas das mães sobre o uso de broncodilatador em crianças com displasia broncopulmonar, e como objetivos: desvelar os saberes e práticas das mães sobre o uso de broncodilatador em seus filhos com displasia broncopulmonar no domicílio; conhecer os cuidados realizados pelas mães no uso do broncodilatador em seu filho com displasia broncopulmonar no domicílio e descrever as reações percebidas pelas mães em seus filhos após o uso da medicação. Trata-se de um estudo descritivo com abordagem qualitativa. O cenário foi um ambulatório de pneumologia localizado no Município do Rio de Janeiro e os sujeitos, 14 mães de crianças portadoras de displasia broncopulmonar, com idades entre 0 e 2 anos. A coleta dos dados foi realizada através da entrevista semiestruturada, no mês de julho de 2014. Utilizada a análise de conteúdo de Bardin. Como resultados, emergiram duas categorias: os saberes e medos das mães sobre o uso do broncodilatador eas práticas de cuidado da mãe na administração do broncodilatador na criança. A primeira categoria compreende quatro subcategorias: conhecimento das mães sobre a ação do medicamento; sinais de alerta percebidos pelas mães para o uso do medicamento na criança; os efeitos percebidos pelas mães após o uso do medicamento na criança e os medos relacionados ao uso do broncodilatador.A segunda categoria abrange três subcategorias: cuidados com o posicionamento da criança; cuidados com a higiene da criança e cuidados com o espaçador. A maioria das mães consegue identificar a partir dos seus saberes e de seu universo vocabular as principais ações dos broncodilatadores, no entanto podem-se evidenciar alguns relatos com informações inconsistentes, o que nos faz supor a ausência de orientações por parte dos profissionais junto a essa clientela. O esforço respiratório configura-se como sinal de alerta para que as mães utilizem a medicação para tentar evitar a crise respiratória. Sobre as alterações da criança após o uso do broncodilatador, a respiração melhorada surge como prevalente seguida da agitação. Sobre os medos que envolvem o uso do medicamento, as mães destacam aqueles relacionados ao efeito colateral, chegando a realizar subdose da droga a fim de evitá-lo. Com relação às práticas de cuidado das crianças, as mães não possuem consenso acerca da melhor posição para administrar a medicação, baseando suas escolhas em um melhor posicionamento para a criança, para ela mesma e para a eficácia da dose. Elas mencionaram realizar a higiene oral da criança após o uso do medicamento, porém não sabem o motivo correto da ação, denotando novamente que o processo educativo foi baseado em uma metodologia depositária, onde o indivíduo apenas memoriza o que foi aprendido. Conclui-se que o enfermeiro enquanto profissional educador em saúde precisa lançar mão de estratégias baseadas na problematização, dando voz a essas mães, conhecendo sua realidade e visão de mundo para que dessa maneira ela possa atrelar os seus saberes adquiridos com os saberes científicos, possibilitando uma adequada abordagem terapêutica junto aos seus filhos.