Uso da calibração multivariada para a predição de propriedades físico-químicas de misturas de óleo de soja e biodiesel

O objetivo deste trabalho foi estabelecer um modelo empregando-se ferramentas de regressão multivariada para a previsão do teor em ésteres metílicos e, simultaneamente, de propriedades físico-químicas de misturas de óleo de soja e biodiesel de soja. O modelo foi proposto a partir da correlação das propriedades de interesse com os espectros de reflectância total atenuada no infravermelho médio das misturas. Para a determinação dos teores de ésteres metílicos foi utilizada a cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC), podendo esta ser uma técnica alternativa aos método de referência que utilizam a cromatografia em fase gasosa (EN 14103 e EN 14105). As propriedades físico-químicas selecionadas foram índice de refração, massa específica e viscosidade. Para o estudo, foram preparadas 11 misturas com diferentes proporções de biodiesel de soja e de óleo de soja (0-100 % em massa de biodiesel de soja), em quintuplicata, totalizando 55 amostras. A região do infravermelho estudada foi a faixa de 3801 a 650 cm-1. Os espectros foram submetidos aos pré-tratamentos de correção de sinal multiplicativo (MSC) e, em seguida, à centralização na média (MC). As propriedades de interesse foram submetidas ao autoescalamento. Em seguida foi aplicada análise de componentes principais (PCA) com a finalidade de reduzir a dimensionalidade dos dados e detectar a presença de valores anômalos. Quando estes foram detectados, a amostra era descartada. Os dados originais foram submetidos ao algoritmo de Kennard-Stone dividindo-os em um conjunto de calibração, para a construção do modelo, e um conjunto de validação, para verificar a sua confiabilidade. Os resultados mostraram que o modelo proposto por PLS2 (Mínimos Quadrados Parciais) foi capaz de se ajustar bem os dados de índice de refração e de massa específica, podendo ser observado um comportamento aleatório dos erros, indicando a presença de homocedasticidade nos valores residuais, em outras palavras, o modelo construído apresentou uma capacidade de previsão para as propriedades de massa específica e índice de refração com 95% de confiança. A exatidão do modelo foi também avaliada através da estimativa dos parâmetros de regressão que são a inclinação e o intercepto pela Região Conjunta da Elipse de Confiança (EJCR). Os resultados confirmaram que o modelo MIR-PLS desenvolvido foi capaz de prever, simultaneamente, as propriedades índice de refração e massa específica. Para os teores de éteres metílicos determinados por HPLC, foi também desenvolvido um modelo MIR-PLS para correlacionar estes valores com os espectros de MIR, porém a qualidade do ajuste não foi tão boa. Apesar disso, foi possível mostrar que os dados podem ser modelados e correlacionados com os espectros de infravermelho utilizando calibração multivariada

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

Estimativa do erro de discretização analítico na solução de equações diferenciais utilizando o Método de Volumes Finitos

As análises de erros são conduzidas antes de qualquer projeto a ser desenvolvido. A necessidade do conhecimento do comportamento do erro numérico em malhas estruturadas e não-estruturadas surge com o aumento do uso destas malhas nos métodos de discretização. Desta forma, o objetivo deste trabalho foi criar uma metodologia para analisar os erros de discretização gerados através do truncamento na Série de Taylor, aplicados às equações de Poisson e de Advecção-Difusão estacionárias uni e bidimensionais, utilizando-se o Método de Volumes Finitos em malhas do tipo Voronoi. A escolha dessas equações se dá devido a sua grande utilização em testes de novos modelos matemáticos e função de interpolação. Foram usados os esquemas Central Difference Scheme (CDS) e Upwind Difference Scheme(UDS) nos termos advectivos. Verificou-se a influência do tipo de condição de contorno e a posição do ponto gerador do volume na solução numérica. Os resultados analíticos foram confrontados com resultados experimentais para dois tipos de malhas de Voronoi, uma malha cartesiana e outra triangular comprovando a influência da forma do volume finito na solução numérica obtida. Foi percebido no estudo que a discretização usando o esquema CDS tem erros menores do que a discretização usando o esquema UDS conforme literatura. Também se percebe a diferença nos erros em volumes vizinhos nas malhas triangulares o que faz com que não se tenha uma uniformidade nos gráficos dos erros estudados. Percebeu-se que as malhas cartesianas com nó no centróide do volume tem menor erro de discretização do que malhas triangulares. Mas o uso deste tipo de malha depende da geometria do problema estudado

Avaliação de correlações para propriedades físico-químicas de frações de petróleo

O petróleo é uma mistura complexa consistindo em um número muito grande de hidrocarbonetos. A descrição completa de todos os hidrocarbonetos existentes nessas misturas é inviável experimentalmente ou consome tempo excessivo em simulações computacionais. Por esta razão, uma abordagem molecular completa para cálculos de propriedades dessas misturas é substituído por uma abordagem pseudo-componente ou por correlações entre propriedades macroscópicas. Algumas dessas propriedades são utilizadas de acordo com a regulamentação de venda de combustíveis, e.g., para gasolina. Dependendo do esquema de refino e do óleo cru utilizado para produção desse combustível, uma larga variedade de valores é encontrada para as propriedades de correntes de processo que compõe o combustível final. A fim de planejar com precisão adequada a mistura dessas correntes, modelos devem estar disponíveis para o cálculo preciso das propriedades necessárias. Neste trabalho, oito séries de combustíveis brasileiros e duas séries de combustíveis estrangeiros foram analisadas: frações de gasolina, querosene, gasóleo e diesel. As propriedades analisadas para as frações são: número de octano, teor de aromáticos, teor de enxofre, índice de refração, densidade, ponto de fulgor, ponto de fluidez, ponto de congelamento, ponto de névoa, ponto de anilina, pressão de vapor Reid e número de cetano. Diversas correlações foram avaliadas e os melhores desempenhos foram destacados, permitindo uma estimação precisa das propriedades do combustível avaliado. Um processo de re-estimação de parâmetros foi aplicado e novos modelos foram ajustados em comparação com os dados experimentais. Esta estratégia permitiu uma estimativa mais exata das propriedades analisadas, sendo verificada por um aumento considerável no desempenho estatístico dos modelos. Além disso, foi apresentado o melhor modelo para cada propriedade e cada série

Estimativa de erros no cálculo de gradientes em malhas de Voronoi

O presente trabalho propõe analisar metodologias para o cálculo do gradiente em malhas não-estruturadas do tipo Voronoi que são utilizadas no método de Volumes Finitos. Quatro metodologias para o cálculo do gradiente são testadas e comparadas com soluções analíticas. As técnicas utilizadas são: Método do Balanço de Forças, Método do Mínimo Resíduo Quadrático, Método da Média dos Gradientes Projetos e Método da Média dos Gradientes Projetados Corrigidos. Uma análise por série de Taylor também foi feita, e as equações analíticas comparadas com resultados numéricos. Os testes são realizados em malhas cartesianas e malhas triangulares, que em um trabalho anterior apresentaram alguns resultados inconsistentes. A influência do ponto gerador e do ângulo de rotação é analisada. É verificado que a posição do ponto gerador e a metodologia utilizada em cada malha influencia no cálculo do gradiente. Dependendo da malha e da metodologia utilizada, as equações analíticas indicaram que existem erros associados, que prejudicam o cálculo do gradiente.

Detecção e classificação de VTCDs em sistemas de distribuição de energia elétrica usando redes neurais artificiais.

O objetivo deste trabalho é conhecer e compreender melhor os imprevistos no fornecimento de energia elétrica, quando ocorrem as variações de tensão de curta duração (VTCD). O banco de dados necessário para os diagnósticos das faltas foi obtido através de simulações de um modelo de alimentador radial através do software PSCAD/EMTDC. Este trabalho utiliza um Phase-Locked Loop (PLL) com o intuito de detectar VTCDs e realizar a estimativa automática da frequência, do ângulo de fase e da amplitude das tensões e correntes da rede elétrica. Nesta pesquisa, desenvolveram-se duas redes neurais artificiais: uma para identificar e outra para localizar as VTCDs ocorridas no sistema de distribuição de energia elétrica. A técnica aqui proposta aplica-se a alimentadores trifásicos com cargas desequilibradas, que podem possuir ramais laterais trifásicos, bifásicos e monofásicos. No desenvolvimento da mesma, considera-se que há disponibilidade de medições de tensões e correntes no nó inicial do alimentador e também em alguns pontos esparsos ao longo do alimentador de distribuição. Os desempenhos das arquiteturas das redes neurais foram satisfatórios e demonstram a viabilidade das RNAs na obtenção das generalizações que habilitam o sistema para realizar a classificação de curtos-circuitos.

Modelagem e avaliação comparativa dos métodos Luus-Jaakola e R2W aplicados na estimativa de parâmetros cinéticos de adsorção

As técnicas inversas têm sido usadas na determinação de parâmetros importantes envolvidos na concepção e desempenho de muitos processos industriais. A aplicação de métodos estocásticos tem aumentado nos últimos anos, demonstrando seu potencial no estudo e análise dos diferentes sistemas em aplicações de engenharia. As rotinas estocásticas são capazes de otimizar a solução em uma ampla gama de variáveis do domínio, sendo possível a determinação dos parâmetros de interesse simultaneamente. Neste trabalho foram adotados os métodos estocásticos Luus-Jaakola (LJ) e Random Restricted Window (R2W) na obtenção dos ótimos dos parâmetros cinéticos de adsorção no sistema de cromatografia em batelada, tendo por objetivo verificar qual método forneceria o melhor ajuste entre os resultados obtidos nas simulações computacionais e os dados experimentais. Este modelo foi resolvido empregando o método de Runge- Kutta de 4 ordem para a solução de equações diferenciais ordinárias.

Aplicação do algoritmo SEBAL para estimativa da evapotranspiração na mesorregião do sul goiano.

As preocupações com o uso da terra têm permeado inúmeros estudos científicos, no âmbito nacional e internacional, voltados para a avaliação dos impactos ambientais causados pelas atividades agropecuárias. Alguns processos do ciclo hidrológico, a exemplo da evapotranspiração apresentam modificações consideráveis, devido às constantes mudanças nos usos dos solos. Desta forma, o presente trabalho busca destacar o problema das rápidas e intensas mudanças no uso do solo oriundas da expansão da atividade agropecuária e seus impactos ao meio ambiente, especialmente sobre o processo da evapotranspiração regional, na mesorregião do Sul Goiano, região típica de cerrado, localizada no centro-oeste brasileiro. A aplicação do algoritmo Surface Energy Balance Algorithm for Land - SEBAL consistiu o cerne da metodologia utilizada, com vista à estimativa dos fluxos de energia e da evapotranspiração em escala regional, obtidos com base no equacionamento do balanço de energia à superfície, complementado por dados de temperatura do ar e velocidade do vento adquiridos em estações meteorológicas (PCDs) instaladas na área de estudo. Foram utilizados dados do sensor MODIS/TERRA dos anos 2006, 2007, 2008, 2009 e 2010. O algoritmo foi testado em sua forma clássica e modificado por alterações nos critérios de seleção dos pixels âncoras, utilizados no procedimento da estimativa do fluxo de calor sensível. Pode-se concluir que a alteração dos critérios influenciou positivamente os resultados obtidos e que os valores da evapotranspiração, na região estudada, indicaram a potencialidade da metodologia empregada para o monitoramento sistemático dos componentes do balanço de energia em escala regional.

Comparação do Gasto energético de repouso obtido pela calorimetria indireta com as equações de predição em pacientes idosos em tratamento crônico de hemodiálise

Assim como na população geral, as necessidades energéticas diárias dos pacientes em tratamento crônico de hemodiálise (HD) podem ser calculadas multiplicando-se o gasto energético de repouso (GER) pelo nível de atividade física. Até o momento, não há estudos que avaliaram se as equações de predição são precisas para se estimar o GER de idosos em HD. O objetivo do presente estudo foi avaliar a concordância entre o GER obtido pela calorimetria indireta e as equações de predição de Harris&Benedict, Schofield e a proposta pelo documento da Organização Mundial de Saúde de 1985 (FAO 1985) nos pacientes idosos em HD. Tratou-se de um estudo transversal, onde foi avaliado o GER de 57 pacientes idosos não institucionalizados (> 60anos) em tratamento crônico de HD mensurado pela calorimetria indireta e comparado com as equações de predição de Harris&Benedict, Schofield e FAO 1985.A concordância entre o GER medido e as equações foi realizada pelo coeficiente de correlação intraclasse e pela análise de Bland-Altman. Neste estudo pode-se observar que o GER estimado pelas 3 equações foi significantemente maior do que o obtido pela calorimetria indireta. Um grau de reprodutibilidade moderado foi observado entre a calorimetria indireta e as equações. A superestimação foi o principal erro observado, sendo presente na metade dos pacientes. A subestimação foi vista em aproximadamente em 10 % dos pacientes. Com base nesses achados podemos concluir que as 3 equações tiveram uma performance similar ao estimar o GER. E estas podem ser utilizadas para calcular o GER de idosos em HD, na medida em que os nutricionistas reconheçam seus possíveis erros, principalmente quando as equações de predição subestimam o GER medido.

Estimativa de parâmetros populacionais do boto-cinza, Sotalia guianensis (Van Bénéden, 1864) (Cetacea, Delphinidae) na Baía de Paraty (RJ)

Estudos envolvendo estimativas de parâmetros populacionais de cetáceos baseados em dados de foto-identificação têm crescido ao longo dos anos, possibilitando estimar parâmetros como abundância, sobrevivência, probabilidade de captura e padrões de emigração. No Brasil, ainda são poucos os estudos com cetáceos que utilizam essa abordagem, contudo, eles estão aumentando, principalmente com a espécie Sotalia guianensis (van Bénéden, 1864), conhecida como boto-cinza. O objetivo desse trabalho foi estimar a sobrevivência, a probabilidade de captura, a emigração e a abundância da população de botos-cinza na Baía de Paraty (RJ; 2307S 4433W), utilizando modelos de marcação-recaptura baseados em dados de foto-identificação, entre os anos de 2005 e 2009. Os cruzeiros foram realizados entre agosto de 2005 e julho de 2009 com uma embarcação de 26 pés e motor de 200hp. As fotografias das nadadeiras dorsais foram tomadas com a utilização de uma câmera digital Canon 20D equipada com lente de zoom 100-400mm. Foram realizadas 60 saídas de campo na Baía de Paraty totalizando 172 horas de esforço no campo, sendo 72 horas de esforço fotográfico. Nas 42 saídas com observação de botos-cinza foram efetuadas 27.892 fotografias e, destas, 6.612 (23,7%) foram consideradas adequadas e utilizadas na identificação dos indivíduos de boto-cinza. Um total de 621 indivíduos foi catalogado com base em marcas permanentes na nadadeira dorsal. Os históricos individuais de captura foram analisados no programa MARK. A estimativa de sobrevivência variou de 0,82 ( 0,05) a 0,85 ( 0,05) e a probabilidade de captura variou de 0,16 ( 0,04) a 0,40 ( 0,06). O número de indivíduos marcados na população estimado pelo modelo de Jolly-Seber foi de N = 586 ( 114,66) (IC: 361-811). A proporção de animais marcados na população para o modelo de JS foi de 0,66 ( 0,03). A partir desse valor, foi possível obter uma abundância total de 884 indivíduos ( 176,8) (IC: 602-1296). A probabilidade de emigração temporária (γ``) e de permanecer fora da área (γ`) foi de 0,43 ( 0,07) e a probabilidade de captura/recaptura variou de 0,01 ( 0,01) a 0,42 ( 0,05). A probabilidade de permanência na área (1 - γ``), assim como a probabilidade de retorno da emigração temporária (1 - γ`) foi 0,57. Apesar dos movimentos significativos de indivíduos transientes, uma vez que a área amostrada é menor do que as áreas de vida que se tem estimadas para o boto-cinza, os dados indicam uma residência moderada dos botos-cinza. A abundância anual total variou de 325 para o ano de 2005 a 448 para o ano de 2009. A análise de poder determinou que seriam necessários nove anos de estudo para observar uma tendência de queda de 5% no tamanho da população. Os resultados reforçam que a Baía de Paraty abriga uma das maiores populações já estimadas para Sotalia guianensis.

Uso de imagens de satélite de alta resolução (GeoEye-1) para estimativa de acúmulo de carbono em alagados de Mata Atlântica em recuperação na Reserva Ecológica Guapiaçu (Cachoeiras de Macacu, Rio de Janeiro)

Áreas alagadas são importantes devido à grande biodiversidade que sustentam e aos serviços ambientais gerados pela sua conservação. Essas áreas, quando dominadas por macrófitas, tendem a suportar grande biodiversidade e assumir grande valor de conservação. Assim, o monitoramento do estabelecimento deste importante componente do ecossistema durante um projeto de recuperação de ecossistemas é importante para avaliar o sucesso da sua recuperação. Este trabalho teve como objetivo estimar aquantidade de biomassa por área acumulada em um ecossistema ao longo de um gradiente de recuperação. Através da classificação não supervisionada gerada a partir de de imagens de satélite de alta resolução (GeoEye-1) e amostragem destrutiva foram estimadas quantidades de biomassa por área em três alagados em recuperação na Reserva Ecológica Guapiaçú. A classificação não supervisionada se mostrou uma ferramenta acurada e eficiente no mapeamento de classes de vegetação. Os alagados estudados apresentam uma taxa de acúmulo de carbono anual estimada em 1,12 MgC.hec-1 atingindo um máximo de 5.55 MgC.hec-1 no terceiro ano. Adicionalmente, foi observada uma correlação negativa entre biomassa e profundidade.

Estimativa do recurso contingente dos folhelhos oleígenos da Formação Tremembé, Bacia de Taubaté, na região de Tremembé-Pindamonhangaba, SP

Esta dissertação tem como objetivo apresentar uma estimativa preliminar do volume de recurso contingente não-convencionais de folhelhos oleígenos (oil shale) na Formação Tremembé através de métodos probabilísticos aplicados à informações compiladas de bibliografias existentes sobre a bacia. Como base para esta estimativa utilizou-se informações obtidas através de sísmica 2D, poços existentes na área e perfis geoquímicos. Através da interpretação dos mesmos foram gerados os valores de inputs para os parâmetros utilizados no cálculo, como: espessura econômica, densidade do minério e valor de Ensaio Fisher (Litros de óleo por tonelada de rocha). Para a análise foi construída uma planilha Excel no qual já descrito cada parâmetro do cálculo. Foi utilizado o software @Risk, da Palisade Inc., que é capaz de atribuir distribuições estatísticas a parâmetros utilizados no cálculo obtendo, a partir do método Monte Carlo, distribuições dos possíveis resultados. A metodologia apresentada se demonstra mais adequada ao caso em estudo que o método determinístico, devido a restrição e ausência da precisão dos dados o que aumentaria as incertezas e as chances de erro no cálculo do volume, podendo impossibilitar uma avaliação, no caso do segundo. A metodologia probabilística ao mesmo tempo em que permite uma avaliação preliminar na ausência de dados precisos, ela gera cenários probabilísticos de resultados, possibilitando a antecipação da tomada de decisões em um projeto, permitindo sua continuação ou abandono.

Efeito de surfactantes na estimativa da densidade bacteriana em amostras de petróleo

Foi examinado o efeito dos surfactantes polisorbato 60 (Tween 60), polisorbato 80 (Tween 80), brometo de cetil trimetil amônio (CTAB) e lauril sulfato de sódio (SDS) na estimativa da densidade de Bactérias Redutoras de Sulfato (BRS) e Bactérias Anaeróbias Heterotróficas Totais (BANHT) em amostras de petróleo. Para a realização dos experimentos, foram selecionadas três amostras com diferentes proporções de óleo e água de forma a representar amostras reais. A primeira amostra contém uma alta proporção de óleo, a segunda uma proporção média e a última amostra uma baixa proporção de óleo. A densidade bacteriana foi estimada através do método do Número Mais Provável (NMP). As concentrações dos surfactantes empregadas neste estudo foram estabelecidas através de estudo anterior. Os resultados demonstram que nas amostras com alta e média proporção de óleo, a adição dos surfactantes não foi favorável a um aumento na quantificação de BRS. Por outro lado, o Tween 60 e o Tween 80 mostraram um aumento significativo na quantificação de BANHT quando aplicados na concentração de 0,01% e 0,03% m/v, respectivamente. O CTAB favoreceu o crescimento de BRS e BANHT na amostra com baixa proporção de óleo quando sua concentração foi de 0,001% m/v e 0,0001% m/v, respectivamente

Estimativa de espessura do concreto utilizando o método do eco - impacto

Nesta pesquisa utilizou-se um equipamento experimental que utiliza o método do eco-impacto produzido no Laboratório de Ensaios Físicos do Instituto Politécnico do Rio de Janeiro (UERJ/IPRJ), para estimar a espessuras de placas de concreto através da propagação de ondas de tensão geradas por um impacto. Para determinação dessa espessura, foram investigados vários mecanismos de estruturação do protótipo do equipamento com objetivo de se obter a melhor leitura possível, por meio das literaturas existentes. Entre parâmetros avaliados no estudo, estava o modelo de sensor a ser utilizado, o tipo de impactor, a precisão relacionada à aquisição de dados e o tratamento do mesmo, a distância entre o ponto de impacto e o transdutor (sensor), e o local de teste. Os resultados experimentais concordam com as previsões teóricas e revelam que este método é eficiente para análise de estrutura de concreto. A análise da espessura e resposta em frequência de um novo protótipo desenvolvido e os testes realizados possibilitou um erro médio de espessura real para amostras sem agregados de 0,39% e para as amostras com agregados com de 0,64%. Esses resultados apontam que o equipamento produzido tem potencial e que o mesmo pode ser utilizado para avaliação de estrutura de concreto.

Previsão do comportamento hidráulico de um rio com base na estimativa de coeficientes que controlam seu escoamento. Estudo de caso: Rio Bengalas, Nova Friburgo-RJ

Nesta tese é realizada a modelagem do comportamento hidráulico dos principais rios que compõem a bacia hidrográfica do Rio Bengalas, localizada no município de Nova Friburgo-RJ, a qual abrange a área mais urbanizada da referida cidade. Para a realização das simulações foi utilizado o Sistema de Modelagem de Águas MOHID, ferramenta MOHID Land. Já para a calibração do modelo foram adotados alguns métodos de otimização, mais precisamente, os algoritmos de Luus- Jaakola (LJ) e Colisão de Partículas (PCA), acoplados ao referido sistema, com o intuito de determinar os principais parâmetros necessários à modelagem de corpos hídricos, bem como suas bacias hidrográficas. Foram utilizados dados topográficos do IBGE disponibilizados pela prefeitura após a elaboração do Plano de Águas Pluviais da região de interesse. Com o modelo devidamente calibrado por meio de dados experimentais, foi realizada a validação do mesmo através da simulação de inundações nesta região. Apesar de técnicas de otimização acopladas à plataforma MOHID terem sido utilizadas pela primeira vez em um rio de montanha, os resultados apresentaram-se importantes e qualitativamente satisfatórios do ponto de vista de auxílio à tomada de decisões, tendo como base a prevenção de danos causados pelas elevações da lâmina dágua que ocorrem frequentemente em Nova Friburgo, como por exemplo, a recente tragédia de janeiro de 2011 ocorrida na Região Serrana do Estado do Rio de Janeiro.