Comunicações digitais através de ultra-sons em ambientes subaquáticos

Actualmente, as comunicações digitais em ambientes subaquáticos representam uma necessidade humana e um desafio à engenharia de sistemas. A maioria das aplicações dirigidas a meios subaquáticos recorre a sinais acústicos, já que relativamente a sinais de natureza electromagnética ou óptica, os sinais acústicos desfrutam de uma atenuação reduzida. Contudo, os meios subaquáticos possuem um comportamento complexo relativamente à propagação de sinais acústico, sendo caracterizados como canais dispersivos, no domínio do tempo e no domínio da frequência. Como os sistemas acústicos possuem uma largura de banda limitada, requer-se que um sistema de comunicação acústico subaquático seja, simultaneamente, eficiente na gestão dos recursos que possui e eficaz nos mecanismos que implementa para ultrapassar as limitações providenciadas pelo meio. Enquadrada neste âmbito, a presente dissertação propõe uma solução completa de um sistema de comunicação digital. Apresenta-se o dimensionamento de uma plataforma genérica, de baixo custo, que suporta a transmissão e recepção de sinais acústicos num ambiente subaquático. Através desta, verifica-se num meio subaquático real se as características deste ambiente coincidem com a informação presente na respectiva literatura científica. Adicionalmente, são analisadas quais as técnicas de processamento de sinal mais adequadas às comunicações digitais neste meio. Converge-se para uma solução baseada na modulação OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing), que alcança uma eficiência espectral de 2,95 bit/s/Hz, a um ritmo binário máximo de 103,288 kbit/s, numa largura de banda de 35 kHz. Através desta técnica, obtém-se elevada robustez aos efeitos de dispersão temporal do canal de comunicação, minimizando de forma eficaz a distorção de sinal devido à interferência inter-simbólica. Esta modulação multi-portadora recorre a sub-portadoras ortogonais, maximizando desta forma a eficiência espectral do sistema. Contudo, a ortogonalidade destas componentes pode ser comprometida pelo espalhamento de Doppler introduzido pelo canal subaquático. Para minimizar este efeito, é implementado um algoritmo adaptativo baseado na técnica LMS (Least Mean Squares).

Estudo de viabilidade da produção de betões auto-compactáveis com incorporação de catalisador exausto da indústria petroquímica

Na óptica de um contínuo progresso do conhecimento científico do betão enquanto material aplicado na construção civil, tem-se investigado, principalmente nas últimas três décadas, novos métodos para a sua composição e concepção, visando a sua optimização. Uma destas variantes é o Betão Auto-compactável (BAC) capaz de se auto compactar apenmas pela acção do seu próprio peso. As caraterísticas reológicas necessárias a este tipo de betões tornam particularmente importante que a sua composição inclua adições. Neste contexto, pretendeu-se avaliar a viabilidade de reutilizar catalisador exausto da unidade de “craking” catalítico (FCC), produzido na refinaria de Sines, como adição na produção de BAC. A utilização deste material, com este fim, apresenta ainda as vantagens adicionais de diminuir o teor de cimento bem como constitui o aproveitamento dum subproduto industrial. A actividade laboratorial teve por base o método de produção de BAC proposto por Okamura et al com algumas modificações propostas por outros investigadores, nomeadamente, pelo Miguel Nepomuceno. Esta metodologia de preparação de BAC prevê duas fases experimentais principais que incluem: a preparação de argamassas e a preparação de betões. Neste sentido avaliou-se a possibilidade de preparar argamassas com a adição de 10 a 40%, em volume de catalisador exausto de FCC produzido na refinaria de Sines da empresa PETROGAL S.A.. Na fase experimental de estudo das argamassas no estado fresco realizaram-se ensaios de forma a estabelecerem-se os parâmetros reológicos. No estado endurecido das argamassas realizaram-se os ensaios de velocidade de propagação dos ultrassons, resistência à flexão e à compressão aos 7,28 e 90 dias de idade de hidratação. Tendo em consideração os resultados experimentais obtidos com as argamassas preparou-se BACs com incorporação de catalisador exausto de FCC. Nestes BACs realizaram-se os seguintes ensaios: no estado fresco: funil V, caixa L e anel J, e no estado endurecido: velocidade de propagação dos ultrassons; resistência à compressão; ensaios de absorção de água por capilaridade e imersão e ainda o ensaio de análise dimensional. Deste modo, concluiu-se que: foi possível preparar BACs com adição de catalisador exausto de FCC entre 10-25% de incorporação; os BACs preparados enquadram-se normativamente, segundo o preconizado pela NP EN 206-9, relativamente ás propriedades no estado fresco, revelando uma extensa gama de aplicações nas construções de Engenharia Civil; e é expectável que uma optimização dos BAC (em trabalhos futuros) possa vir a tornar mais extensa a gama de aplicações.

Mutation accumulation in Tetrahymena

Background - The rate and fitness effects of mutations are key in understanding the evolution of every species. Traditionally, these parameters are estimated in mutation accumulation experiments where replicate lines are propagated in conditions that allow mutations to randomly accumulate without the purging effect of natural selection. These experiments have been performed with many model organisms but we still lack empirical estimates of the rate and effects of mutation in the protists. Results - We performed a mutation accumulation (MA) experiment in Tetrahymena thermophila, a species that can reproduce sexually and asexually in nature, and measured both the mean decline and variance increase in fitness of 20 lines. The results obtained with T. thermophila were compared with T. pyriformis that is an obligate asexual species. We show that MA lines of T. thermophila go to extinction at a rate of 1.25 clonal extinctions per bottleneck. In contrast, populations of T. pyriformis show a much higher resistance to extinction. Variation in gene copy number is likely to be a key factor in explaining these results, and indeed we show that T. pyriformis has a higher mean copy number per cell than T. thermophila. From fitness measurements during the MA experiment, we infer a rate of mutation to copy number variation of 0.0333 per haploid MAC genome of T. thermophila and a mean effect against copy number variation of 0.16. A strong effect of population size in the rate of fitness decline was also found, consistent with the increased power of natural selection. Conclusions - The rate of clonal extinction measured for T. thermophila is characteristic of a mutational degradation and suggests that this species must undergo sexual reproduction to avoid the deleterious effects detected in the laboratory experiments. We also suggest that an increase in chromosomal copy number associated with the phenotypic assortment of amitotic divisions can provide an alternative mechanism to escape the deleterious effect of random chromosomal copy number variation in species like T. pyriformis that lack the resetting mechanism of sexual reproduction. Our results are relevant to the understanding of cell line longevity and senescence in ciliates.

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