Proposta de um algoritmo GPC adaptativo com baixo custo computacional

Esta dissertação propõe um algoritmo do Controlador Preditivo Generalizado (GPC) com horizonte de controle igual a um para ser aplicado em plantas industriais com modelos variantes no tempo, simples o su ficiente para ser implementado em Controlador Lógico Programável (PLC). A solução explícita do controlador é obtida em função dos parâmetros do modelo e dos parâmetros de sintonia do GPC (horizonte nal de predição hp e o fator de supressão do sinal de controle ), além das entradas e saídas presentes e passadas. A sintonia do fator de supressão e do horizonte de previsão GPC é feita através do lugar das raízes da equação característica do sistema em malha fechada, sempre que os parâmetros do modelo da planta industrial (estável ou instável em malha aberta) forem modificados.

Uma avaliação das metodologias de desagregação da exergia física para a modelagem termoeconômica de sistemas

Talvez não seja nenhum exagero afirmar que há quase um consenso entre os praticantes da Termoeconomia de que a exergia, ao invés de só entalpia, seja a magnitude Termodinâmica mais adequada para ser combinada com o conceito de custo na modelagem termoeconômica, pois esta leva em conta aspectos da Segunda Lei da Termodinâmica e permite identificar as irreversibilidades. Porém, muitas vezes durante a modelagem termoeconômica se usa a exergia desagregada em suas parcelas (química, térmica e mecânica), ou ainda, se inclui a neguentropia que é um fluxo fictício, permitindo assim a desagregação do sistema em seus componentes (ou subsistemas) visando melhorar e detalhar a modelagem para a otimização local, diagnóstico e alocação dos resíduos e equipamentos dissipativos. Alguns autores também afirmam que a desagregação da exergia física em suas parcelas (térmica e mecânica) permite aumentar a precisão dos resultados na alocação de custos, apesar de fazer aumentar a complexidade do modelo termoeconômico e consequentemente os custos computacionais envolvidos. Recentemente alguns autores apontaram restrições e possíveis inconsistências do uso da neguentropia e deste tipo de desagregação da exergia física, propondo assim alternativas para o tratamento de resíduos e equipamentos dissipativos que permitem a desagregação dos sistemas em seus componentes. Estas alternativas consistem, basicamente, de novas propostas de desagregação da exergia física na modelagem termoeconômica. Sendo assim, este trabalho tem como objetivo avaliar as diferentes metodologias de desagregação da exergia física para a modelagem termoeconômica, tendo em conta alguns aspectos como vantagens, restrições, inconsistências, melhoria na precisão dos resultados, aumento da complexidade e do esforço computacional e o tratamento dos resíduos e equipamentos dissipativos para a total desagregação do sistema térmico. Para isso, as diferentes metodologias e níveis de desagregação da exergia física são aplicados na alocação de custos para os produtos finais (potência líquida e calor útil) em diferentes plantas de cogeração considerando como fluido de trabalho tanto o gás ideal bem como o fluido real. Plantas essas com equipamentos dissipativos (condensador ou válvula) ou resíduos (gases de exaustão da caldeira de recuperação). Porém, foi necessário que uma das plantas de cogeração não incorporasse equipamentos dissipativos e nem caldeira de recuperação com o intuito de avaliar isoladamente o efeito da desagregação da exergia física na melhoria da precisão dos resultados da alocação de custos para os produtos finais.

Crescimento, teores e acúmulo de nutrientes em plantas de milho fertirrigadas com água residuária do beneficiamento de frutos de café

A cultura do cafeeiro sempre ocupou lugar de destaque na economia do país, dada sua importância na área econômica e social, buscando cada vez mais, um mercado diferenciado, com novas tecnologias para a melhoria da qualidade da bebida. A atividade de lavagem e despolpa de frutos do cafeeiro, necessária para a redução do custo de secagem e a melhoria da qualidade de bebida, é geradora de grandes volumes de resíduos sólidos e líquidos, ricos em material orgânico e inorgânico. A água residuária da atividade de beneficiamento do café (ARC) é gerada anualmente em grande volume no Espírito Santo, e aliado aos nutrientes existentes nesse efluente indica a sua viabilidade de reaproveitamento na fertirrigação de culturas agrícolas. O objetivo do presente trabalho foi avaliar o efeito de diferentes doses de água residuária de café no crescimento, na absorção e interação entre nutrientes e no estado nutricional do milho. Para tanto, foi conduzido um experimento em casa de vegetação utilizando-se o delineamento experimental inteiramente casualizado, onde foram aplicadas 7 doses de ARC, com 3 repetições, em unidades experimentais constituídas por vasos com 2 dm³ de solo. As doses foram equivalentes a 0,00, 15,17, 30,35, 45,52, 60,70, 75,87 e 91,05 litros de ARC por m² de solo. Realizou-se a semeadura de cinco sementes de milho híbrido BR 206 por vaso e cinco dias após a germinação das plantas foi feito o desbaste, mantendo-se três plantas por vaso. Aos trinta dias após a germinação determinou-se o diâmetro do caule (DC), área foliar (AF), matéria seca da parte aérea (MSPA), matéria seca do sistema radicular (MSR), relação parte aérea/raiz (MSPA/MSR), razão massa radicular (matéria seca raiz/matéria seca total) e razão área foliar (área foliar/matéria seca total). Na parte aérea das plantas foi determinado os teores dos macronutrientes (N, P, K, Ca, Mg e S). Os dados foram submetidos a análise de variância e as variáveis em função das doses de ARC submetidas a análise de regressão. Para as variáveis dependentes foi calculado o coeficiente de correlação linear de Pearson. A ARC serviu como fonte de nutrientes para as plantas de milho, aumentou o rendimento da maioria das variáveis de crescimento e os teores de N, K e S. Porém diminuiu o teor de Ca, Mg e P da parte aérea das plantas além de indicar que altas doses promovem desbalanceamento na relação entre nutrientes.

Dimensionamento ótimo de pilares de concreto armado

A área da engenharia responsável pelo dimensionamento de estruturas vive em busca da solução que melhor atenderá a vários parâmetros simultâneos como estética, custo, qualidade, peso entre outros. Na prática, não se pode afirmar que o melhor projeto foi de fato executado, pois os projetos são feitos principalmente baseados na experiência do executor, sem se esgotar todas as hipóteses possíveis. É neste sentido que os processos de otimização se fazem necessários na área de dimensionamento de estruturas. É possível obter a partir de um objetivo dado, como o custo, o dimensionamento que melhor atenderá a este parâmetro. Existem alguns estudos nesta área, porém ainda é necessário mais pesquisas. Uma área que vem avançando no estudo de otimização estrutural é o dimensionamento de pilares de acordo com a ABNT NBR 6118:2014 que atenda a uma gama maior de geometrias possíveis. Deve-se também estudar o melhor método de otimização para este tipo de problema dentro dos vários existentes na atualidade. Assim o presente trabalho contempla o embasamento conceitual nos temas de dimensionamento de pilares e métodos de otimização na revisão bibliográfica indicando as referências e métodos utilizados no software de dimensionamento otimizado de pilares, programado com auxílio do software MathLab e seus pacotes, utilizando métodos determinísticos de otimização. Esta pesquisa foi realizada para obtenção do Título de Mestre em Engenharia Civil na Universidade Federal do Espírito Santo.

Revestimentos comestíveis na conservação pós-colheita de morangos cultivar Camarosa produzidos em sistema orgânico e convencional

As perdas pós-colheita de frutas promovem a elevação do custo dos produtos e diminuem a oferta ao consumidor. Suas principais causas estão na colheita, transporte e armazenamento inadequados. A aplicação de revestimentos comestíveis juntamente com a redução da temperatura de armazenamento constitui um dos métodos empregados para a conservação pós-colheita de produtos com vida útil curta, como frutas e hortaliças. O morango é um fruto consumido preferencialmente in natura. Desta forma, torna-se promissora a utilização de revestimento comestível para aumentar seu período de armazenamento e comercialização, sem alteração do sabor, da cor e do aroma dos frutos. A produção orgânica frente a convencional de frutos podem apresentar diferenças, sendo interessante o estudo envolvendo as formas de cultivo. Este estudo teve como objetivo avaliar a conservação pós-colheita de morangos cv. Camarosa, oriundos de cultivo orgânico e convencional revestidos com coberturas comestíveis. Os morangos foram revestidos com fécula de mandioca, gelatina e cera de carnaúba, armazenados durante 10 dias a 10 ºC. A cada 2 dias de armazenamento foram determinados perda de massa, sólidos solúveis, pH, acidez titulável, firmeza, antocianinas totais e podridão fúngica. Análise sensorial foi realizada para verificar a aceitação dos morangos e para avaliar a influência da informação nesta aceitação. A perda de massa foi maior no cultivo orgânico a partir do 8º dia de armazenamento, chegando a 11,47% contra 8,88% do cultivo convencional no final do 10º dia de armazenamento. O revestimento que possibilitou menor perda de massa foi o de cera de carnaúba em relação ao controle. A contaminação fúngica iniciou-se no 4º dia de armazenamento em ambos os tipos de cultivo. No 8º dia de armazenamento observou-se diferenças na podridão entre os tipos de cultivo, sendo o orgânico visualmente mais contaminado. O revestimento de cera de carnaúba apresentou menor podridão fúngica em relação aos outros revestimentos, porém não diferiu da amostra controle. Das variáveis físico-químicas avaliadas, apenas o teor de sólidos solúveis apresentou diferenças entre os tipos de cultivo, sendo o morango convencional o que obteve maiores valores. O teor de antocianinas dos morangos revestidos com fécula de mandioca diferiu do controle, porém o revestimento com fécula não diferiu dos revestidos com gelatina e cera de carnaúba. Foram verificadas diferenças na firmeza dos frutos em relação aos revestimentos. Ao longo do tempo foi observado diferenças no pH, teor de antocianinas e firmeza. O revestimento com cera de carnaúba se mostrou mais adequado em relação aos demais revestimentos, porém sua aparência mostrou-se com pouco brilho e esbranquiçado. Os frutos avaliados apresentaram vida útil pós-colheita de aproximadamente 6 dias. Os morangos, do ponto de vista microbiológico, se mostraram aptos para consumo. A aceitação dos morangos foi boa, não tendo ix diferenças significativas entre morango orgânico e convencional. O fornecimento da informação de “morango orgânico” e a apresentação de um texto adicional informativo não influenciaram na aceitação dos morangos. Entre os revestimentos testados o de cera de carnaúba se mostrou mais aplicável, os demais nas condições testadas não mostraram bons resultados.

Desenvolvimento e padronização de um método para determinação da sensibilidade do mycobacterium tuberculosis a fármacos contra tuberculose

A resistência a fármacos antituberculose tem constituído uma grande ameaça ao controle da tuberculose em âmbito mundial. A sua detecção precoce permite ao médico instituir um esquema de tratamento mais adequado ao paciente e consequentemente quebrar a cadeia de transmissão dos bacilos. Os testes de sensibilidade a antimicrobianos atuais, embora eficientes, são caros e/ou demorados e/ou trabalhosos. Com base nesta premissa, nos propusemos a desenvolver e padronizar um método fenotípico direto para determinação da sensibilidade do Mycobacterium tuberculosis a antimicrobianos de primeira linha do tratamento da tuberculose. Para o desenvolvimento deste novo teste, utilizaram-se os princípios do método das proporções e do exame de cultura pelo método de Ogawa–Kudoh. O estudo foi dividido em duas fases. A primeira, caracterizada pelo desenvolvimento e padronização do método proposto e a segunda, pela análise da concordância entre o método desenvolvido e o método do MGIT (padrão-ouro). Na primeira fase, foram realizados diversos ensaios para definir: os volumes de absorção e de liberação de líquidos de diferentes tipos de swab, o meio de cultura, as concentrações dos antimicrobianos e o tempo de leitura/interpretação das culturas. Além disso, foi verificado se a amostra deveria ou não ser diluída. Com base nos resultados destes ensaios, padronizou-se o método com: swab comercial, em meio de cultura Ogawa- Kudoh contendo separadamente 0,2 μg/mL de isoniazida, 40,0 μg/mL de rifampicina, 10,0 μg/mL de estreptomicina e 500,0 μg/mL de ácido para-nitrobenzóico. Padronizou-se ainda a inoculação da amostra de escarro de forma direta, ou seja, sem diluir e a leitura/interpretação do resultado do teste no período entre 21 e 28 dias. A análise comparativa entre este método e o teste de sensibilidade a antimicrobianos no sistema MGIT realizada na segunda fase do projeto indicou um índice kappa igual a 1,000, ou seja, uma concordância muito boa em relação ao padrão-ouro. Diante desses resultados promissores, acreditamos que o método desenvolvido apresente um grande potencial para ser utilizado em laboratórios com pouca infra-estrutura, por ser de baixo custo, fácil execução e relativamente rápido.

Desenvolvimento e avaliação da acurácia do sistema de filtração (BacFil 6.0) na detecção de bacilos álcool-ácido resistentes em amostras de lavado broncoalveolar de pacientes com suspeita de tuberculose

A baciloscopia é o principal método diagnóstico da tuberculose (TB) em razão do seu baixo custo, rapidez e facilidade de execução. Porém sua sensibilidade é baixa, principalmente nas formas paucibacilares da doença. Nesse sentido, novas metodologias que resultem no aumento da sensibilidade da baciloscopia tornam-se absolutamente necessárias. Neste estudo, nos propusemos a aprimorar e padronizar o sistema de filtração BacFil e avaliar sua performance e acurácia em amostras paucibacilares (lavado broncoalveolar). Para alcançar esses objetivos desenvolvemos o estudo em duas fases. Na primeira fase, foram realizados ensaios para definir: 1) utilização de membranas brancas para visualização de BAAR corados por Auramina-O; 2) aumento do volume de NALC, utilização de pérolas de vidro no processo de digestão das amostras e mudança no sistema do suporte do pré-filtro; 3) meios de fixação da membrana de filtração na lâmina de microscopia; 4) limite de detecção da técnica; 5) aumento do volume de NaOCl e a influência desse aumento na visualização de BAAR na membrana. Verificou-se que: a membrana de policarbonato branca tem a mesma eficiência da membrana de policarbonato preta na visualização de BAAR fluorescentes; o método modificado utilizando maior concentração de NALC, pérolas de vidro e sistema de pré-filtro baseado em orifícios obteve 98% de passagem das amostras pelo sistema; a melhor forma de fixação da membrana na lâmina foi obtida por intermédio da utilização de fita dupla face; o limite de detecção da técnica de filtração utilizando o sistema BacFil versão 6.0 foi de 2 a 9 BAAR por mililitro de suspensão bacteriana com D.O de 0,250 ± 0,01 a 625nm; o aumento da concentração de NaOCl para 10% ajuda na passagem de um maior volume de amostra pelo sistema, porém ocasiona a diminuição da quantidade BAAR na membrana de filtração após o período necessário para todo o processo. Na segunda fase foi avaliado acurácia da técnica padronizada em 101 amostras de lavado broncoalveolar (LBA) de pacientes com suspeita de TB provenientes do Hospital Universitário Cassiano Antônio de Moraes. Observou-se que a sensibilidade da técnica de filtração (BacFil versão 6.0) foi de 76% e especificidade de 95%. A sensibilidade obtida foi significativamente maior do que a observada na baciloscopia após centrifugação que foi de 59% (p = 0,001). No entanto, constatou-se uma diminuição de especificidade na técnica de filtração (95%) em relação a técnica de 8 centrifugação (99%). Concluímos que as modificações realizadas nos sistema de filtração permitiu sanar os problemas técnicos apresentados nas versões anteriores e aumentar a sensibilidade da baciloscopia de amostras paucibacilares (lavado broncoalveolar) para o diagnóstico da TB pulmonar.

Análise do nível de estresse baseada em sinais de eletroencefalografia e de condutância da pele

O estresse pode afetar qualquer pessoa, independente de idade, sexo ou etnia. O organismo humano o utiliza como uma resposta adaptativa frente a situações diversas, as quais requeiram alguma adaptação do organismo para que possa enfrentar tal situação. Dependendo do estímulo estressor, pode ser gerado no indivíduo desgastes físico, mental ou emocional, no entanto, o estresse não representa necessariamente algo ruim ou patológico; este é um mecanismo de adaptação vital para a sobrevivência da espécie humana. Porém, o número de pessoas que são afetadas de forma negativa pelo estresse tem crescido imensamente nas últimas décadas. Pesquisas destacam que nos Estados Unidos cerca de 60% a 90% dos atendimentos médicos estão relacionados de alguma maneira com o estresse, enquanto que no Brasil aproximadamente 80% da população sofre de estresse, sendo que desses, 30% encontram-se na fase mais crítica, a chamada fase de exaustão. Tendo em vista que a principal forma de identificação de estresse ainda é realizada através do uso de questionário de autorrelato. O presente estudo apresenta como contribuição uma metodologia de análise do nível de estresse baseada na variação da condutância galvânica da pele e de sinais de eletroencefalografia, sendo utilizados como parâmetros a assimetria do ritmo alfa, assim como a razão entre os ritmos beta e alfa no córtex frontal e pré-frontal. Para a gravação dos sinais de EEG foi utilizado um dispositivo portátil, com eletrodos especificamente situados nas posições aF3, F3, F4 e aF4, de acordo com o Sistema Internacional 10/20 de posicionamento de eletrodos. Os participantes deste estudo são Bombeiros Militares da 1ª Cia de Vitória-ES. Foram utilizadas três classes de estímulos emocionais positivos, calmos e negativos, através da utilização de imagens pertencentes ao banco de dados IAPS (International Affective Picture System). Os resultados de acurácia obtidos através de um classificador SVM (Support Vector Machine) chegam a 88,24% para classe de estímulos positivos, 84,09% para classe calma e de 92,86% para os estímulos negativos. Deste modo, esta pesquisa apresenta uma combinação de parâmetros que podem ser aferidos com equipamentos de baixo custo, e fornecem condições de diferenciar estímulos estressantes, podendo assim, ser utilizada para auxiliar no treinamento de profissionais da área de urgência e emergência.

Cultivo in vitro de Crambe abyssinica Hochst. : germinação, micropropagação, estabilidade genética e anatomia foliar

Crambe (Crambe abyssinica) pertence à família Brassicaceae, originário da Etiópia e principalmente destinado à produção de forragem (30 a 32% de proteína bruta). Atualmente, tem sido bastante cultivado visando à extração de óleo vegetal. Com os atuais incentivos à busca de fontes de energias renováveis, o cultivo de crambe vem ganhando papel de destaque na produção de biodiesel por suas diversas vantagens, como: (a) rápido ciclo de vida (colhida em torno de 90 dias); (b) alta produção de biomassa; (c) alta produtividade de sementes (1000 e 1500 kg ha-1); (d) menor custo de produção em relação a outras fontes oleaginosas, como, canola, girassol e soja; (e) um percentual de óleo total na semente entre 32 e 38%, superando, por exemplo, a soja; (f) potencial de fitorremediação, eficiente na descontaminação de arsênio, cromo e outros metais pesados; e (g) elevado percentual de ácido erúcico (50 a 60%) sendo útil na indústria de plástico e lubrificante. Devido aos poucos trabalhos realizados com crambe, abre-se um vasto campo de investigações científicas que tenham como objetivo desenvolver as potencialidades dessa cultura e, consequentemente, melhorar os aspectos agronômicos e tecnológicos para seu emprego na indústria de biodiesel. Nesse contexto, as técnicas de cultivo in vitro foram importantes tanto para a propagação massal, quanto como ferramenta para uma possível aplicação de outras técnicas biotecnológicas, contribuindo para uma produção homogênea, fiel e em larga escala. Portanto, este trabalho teve como objetivo geral avaliar as condições mais favoráveis à germinação, estabelecimento in vitro e micropropagação de Crambe abyssinica Hochst., além de verificar possíveis alterações genéticas e anatômicas, possibilitando a regeneração e produção de plântulas viáveis. Para a germinação e estabecimento in vitro de crambe, as condições mais favoráveis foram em meio B5 ou WPM, na presença ou ausência de pericarpo e na presença de luz. Na micropropagação dessa espécie, uma frequência satisfatória de regeneração de brotos foi obtida a partir de segmentos apicais utilizados como explante em meio contendo 5 μM de BAP (6- benzilaminopurina), e o alongamento foi satisfatório com 1 μM de GA3 (ácido giberélico). Os marcadores moleculares ISSR (Inter-Simples Sequence Repeats) utilizados para a análise da estabilidade genética indicaram que o segmento apical de crambe é um explante confiável para a micropropagação de plantas geneticamente verdadeiras (true-to-tipe), ou seja, mantém a estabilidade genética. As diversas fontes de citocininas e concentrações utilizadas neste trabalho não promoveram mudanças, no sentido de alterar a organização e/ou a espessura em relação ao controle, e as alterações observadas na estrutura e espessura das folhas dos tratamentos de aclimatização prejudicaram o processo de estabelecimento da plântula ex vitro. Contudo, existe a necessidade de um enraizamento e aclimatização eficiente para completa propagação in vitro de crambe. Portanto, este protocolo de regeneração de plantas in vitro de crambe pode ser útil no processo de criação e desenvolvimento de novas cultivares em um tempo mais curto e no melhoramento genético usando explantes apicais.

Avaliação da adsorção do herbicida 2,4-D em carvão ativado em pó utilizando água com diferentes qualidades

O 2,4-diclorofenoxiacético (2,4-D) é um dos herbicidas mais consumidos no Brasil e é preferencialmente usado devido a sua boa seletividade e baixo custo. Possui alta toxidade e baixa biodegradabilidade, oferecendo risco à saúde humana e ao meio ambiente, podendo ser encontrado em solos, águas superficiais e subterrâneas. Estudos mostram que o tratamento convencional da água possui baixa eficácia na remoção de microcontaminantes, com isso várias técnicas têm sido utilizadas na remoção de compostos em água, como a adsorção por carvão ativado. Apresenta-se a adsorção em carvão ativado tem se demonstrado como tecnologia eficiente na remoção de diversos contaminantes, dentre eles os agrotóxicos. Assim, o presente trabalho objetivou avaliar a adsorção do 2,4-D por três carvões ativados em pó (CAP) em água ultrapura e em água bruta do Rio Santa Maria da Vitória. A quantificação do herbicida foi analisada por cromatografia líquida de alta eficiência, após concentração da amostra pelo método de extração em fase sólida. Os ensaios de adsorção foram realizados com carvões ativados derivados da casca de coco (CAP-01), pinus (CAP-02) e palha de café (CAP-03), que foram caracterizados e avaliados na sua capacidade de remoção do 2,4-D nas duas matrizes de água. Dois modelos de isoterma de adsorção, Langmuir e Freundlich, foram aplicados para descrever os dados de adsorção, que indicaram o CAP-02 como o carvão que apresentou a melhor capacidade de adsorção do 2,4-D entre os carvões estudados, tanto em água ultrapura quanto em água bruta. Nos ensaios realizados em água bruta, houve redução da adsorção do 2,4-D para as três amostras de CAP, quando comparado com os ensaios realizados em água ultrapura, indicando interferência de compostos, como a matéria orgânica, no processo de adsorção.