Simulação numérica de um sistema de armazenamento de calor em estufas de plasticultura

Apresentar um modelo para simular um sistema de armazenamento de calor no solo em estufas para plasticultura é o objetivo do presente trabalho. O sistema consiste num feixe de tubos enterrados no solo. A convecção forçada de ar no seu interior realiza a troca térmica necessária para manter as estufas sob faixas desejadas de temperatura. O objetivo do modelo é investigar os efeitos no calor armazenado e a influência das variáveis, tais como diâmetro, comprimento, espaçamento entre os tubos e a velocidade de ar no canal provocam no sistema. O solo é tratado como um meio difusivo e avalia-se a contribuição do termo de condensação e evaporação da água contida no ar em escoamento nos tubos. A equação da energia é resolvida para o solo e para o ar. Os tubos de seção transversal circular são modelados como tubos de seção transversal quadrada com o objetivo de que as simulações possam ser processadas em coordenadas cartesianas. O programa resolve situações tridimensionais, transientes e emprega o Método dos Volumes Finitos para integrar as equações diferenciais governantes. O modelo original é baseado no modelo de Gauthier et al., 1997, tendo sido os resultados do mesmo foram usados para a validação do presente estudo. Um circuito de água quente é também projetado e apresentado para o aquecimento das estufas. A água circula através de mangueiras sobre o solo e é aquecida por um sistema de queimadores a gás liqüefeito de petróleo ou óleo combustível, transferindo assim calor para o interior da mesma. O projeto de aquecimento foi realizado através de um programa de parceria entre a Ufrgs, Sebrae, Fapergs e a Agropecuária Clarice.

Estudo e solução da equação de transporte de nêutrons bidimensionais pelo método LTSn para elevadas ordens de quadraturas angulares : LTSn2D - Diag e LTSn2D - DiagExp

O principal objetivo dessa tese consiste em determinar uma solução numéricada equação bidimensional do transporte de nêutrons para elevadas ordens de quadratura angular. Diagonalizando a matriz de transporte LTSN bidimensional , construímos dois algoritmos que se diferenciam pela forma de representar os termos de fuga transversal, que surgem nas equações LTSN integradas transversalmente. Esses termos no método LTSN2D − Diag são expressos como combinação linear dos autovetores multiplicados por exponenciais dos respectivos autovalores. No método LTSN2D − DiagExp os termos de fuga transversal são representados por uma função exponencial com constante de decaimento heuristicamente identificada com parâmetros materiais característicos do meio. A análise epectral desenvolvida permite realizar a diagonalização. Um estudo sobre o condicionamento é feito e também associamos um número de condicionamento ao termo de fuga transversal. Definimos os erros no fluxo aproximado e na fórmula da quadratura, e estabelecemos uma relação entre eles. A convergência ocorre com condições de fronteira e quadratura angular adequadas. Apresentamos os resultados numéricos gerados pelos novos métodos LTSN2D − Diag e LTSN2D − DiagExp para elevadas ordens de quadratura angular para um problema ilustrativo e comparamos com resultados disponíveis na literatura.

Simulação numérica de processos de solidificação em sistemas binários aplicados à criopreservação de células

A preservação e o armazenamento de células e tecidos têm sido utilizados largamente em pesquisa científica e aplicações clínicas. No entanto, há uma aparente contradição entre o conceito de preservaão e as conclusões baseadas em resultados experimentais que materiais biológicos criopreservados podem ser danificados pelo próprio processo de preservação. A compreensão do processo de solidificação de soluções salinas é fundamental para a proposição de novos protocolos de criopreservação. No presente estudo, o congelamento de uma solução de cloreto de sódio a 1% em massa é simulado. As equações de conservação de massa, momentum, energia, e espécies químicas foram discretizadas e resolvidas numericamente utilizando-se o método dos volumes de controle para um domínio bidimensional que contém a parede da bolsa plástica e a solução salina. A perda de água da célula foi calculada a partir da história de temperatura e concentração durante o processo de solidificação e verificou-se que, dependendo da posição inicial da célula na bolsa, a célula tem probabilidades diferentes de sobreviver durante o processo.

Estendendo quadtress para suporte ao armazenamento e recuperação de dados espaço-temporais

Nos Sistemas de Informação Geográfica (SIG), os aspectos temporais são importantes, principalmente, para representar o histórico de dados georreferenciados. Vários modelos conceituais de dados para SIG propõem classes e operações que permitem representar os aspectos espaciais e temporais das aplicações. Porém, ao nível do modelo interno dos sistemas atuais, as estruturas de dados armazenam e manipulam somente os aspectos espaciais dos dados geográficos, não contemplando os aspectos espaço-temporais propostos nos modelos conceituais. O objetivo desse trabalho é estender estruturas de dados do tipo quadtree para suporte ao armazenamento e à recuperação de dados espaço-temporais.

Paralelizações de métodos numéricos em clusters empregando as bibliotecas MPICH, DECK e Pthread

Este trabalho tem como objetivo desenvolver e empregar técnicas e estruturas de dados agrupadas visando paralelizar os métodos do subespaço de Krylov, fazendo-se uso de diversas ferramentas e abordagens. A partir dos resultados é feita uma análise comparativa de desemvpenho destas ferramentas e abordagens. As paralelizações aqui desenvolvidas foram projetadas para serem executadas em um arquitetura formada por um agregado de máquinas indepentes e multiprocessadas (Cluster), ou seja , são considerados o paralelismo e intra-nodos. Para auxiliar a programação paralela em clusters foram, e estão sendo, desenvolvidas diferentes ferramentas (bibliotecas) que visam a exploração dos dois níveis de paralelismo existentes neste tipo de arquitetura. Neste trabalho emprega-se diferentes bibliotecas de troca de mensagens e de criação de threads para a exploração do paralelismo inter-nodos e intra-nodos. As bibliotecas adotadas são o DECK e o MPICH e a Pthread. Um dos itens a serem analisados nestes trabalho é acomparação do desempenho obtido com essas bibliotecas.O outro item é a análise da influência no desemepnho quando quando tulizadas múltiplas threads no paralelismo em clusters multiprocessados. Os métodos paralelizados nesse trabalho são o Gradiente Conjugação (GC) e o Resíduo Mínmo Generalizado (GMRES), quepodem ser adotados, respectivamente, para solução de sistemas de equações lineares sintéticos positivos e definidos e não simétricas. Tais sistemas surgem da discretização, por exemplo, dos modelos da hidrodinâmica e do transporte de massa que estão sendo desenvolvidos no GMCPAD. A utilização desses métodos é justificada pelo fato de serem métodos iterativos, o que os torna adequados à solução de sistemas de equações esparsas e de grande porte. Na solução desses sistemas através desses métodos iterativos paralelizados faz-se necessário o particionamento do domínio do problema, o qual deve ser feito visando um bom balanceamento de carga e minimização das fronteiras entre os sub-domínios. A estrutura de dados desenvolvida para os métodos paralelizados nesse trabalho permite que eles sejam adotados para solução de sistemas de equações gerados a partir de qualquer tipo de particionamento, pois o formato de armazenamento de dados adotado supre qualquer tipo de dependência de dados. Além disso, nesse trabalho são adotadas duas estratégias de ordenação para as comunicações, estratégias essas que podem ser importantes quando se considera a portabilidade das paralelizações para máquinas interligadas por redes de interconexão com buffer de tamanho insuficiente para evitar a ocorrência de dealock. Os resultados obtidos nessa dissertação contribuem nos trabalhos do GMCPAD, pois as paralelizações são adotadas em aplicações que estão sendo desenvolvidas no grupo.

Particionamento de domínio e balanceamento de carga no modelo HIDRA

A paralelização de aplicaçõpes envolvendo a solução de problemas definidos sob o escopo da Dinâmica dos Fluidos Computacional normalmente é obtida via paralelismo de dados, onde o domínio da aplicação é dividido entre os diversos processadores, bem como a manutenção do balancecamento durante a execução é um problema complexo e diversas heurísticas têm sido desenvolvidas. Aplicações onde a simulação é dividida em diversas fases sobre partes diferentes do domínio acrescentam uma dificuldade maior ao particionamento, ao se buscar a distirbuição equlibrada das cargas em todas as fases. este trabalho descreve a implementação de mecanismos de particionamento e balanceamento de carga em problemas multi-fase sobre clusters de PCs. Inicialmente é apresentada a aplicação desenvolvida, um modelo de circulação e transporte de susbtâncias sobre corpos hídricos 2D e 3 D, que pode ser utilizado para modelar qualquer corpo hídrico a partir da descrição de sua geometria, batimetria e condições de contorno. Todo o desenvolvimento e testes do modelo foi feito utilizando como caso de estudo o domínio do Lago Guaíba, em Porto Alegre. Após, são descritas as principais heurísticas de particionamento de domínio de aplicações multi-fase em clusters, bem como mecanismos para balanceamento de carga para este tipo de aplicação. Ao final, é apresentada a solução proposta e desenvolvida, bem como os resultados obtidos com a mesma.

Modelo de metadados para armazenamento e recuperação de imagens estáticas no formato DICOM

Em linhas gerais, este trabalho aborda os temas de armazenamento de grandes volumes de imagens no formato DICOM, e a recuperação das mesmas com base em informações associadas a estas imagens (metadados independentes do conteúdo), informações obtidas na fase da interpretação das imagens (metadados descritivos de conteúdo), ou usando informações visuais que foram anotadas nas imagens ou extraídas das mesmas, por médicos especialistas em imagens médicas (metadados dependentes do conteúdo). Este trabalho foi desenvolvido com o propósito de elaborar uma modelagem conceitual que permita a descrição dos dados relevantes de imagens no formato DICOM, de maneira a facilitar a recuperação das mesmas posteriormente. As classes pertencentes ao modelo conceitual, decorrentes dessa modelagem, viabilizam a documentação de imagens médicas estáticas no formato DICOM. Visando o armazenamento de um grande volume de imagens médicas por um longo período de tempo, e considerando o desenvolvimento de uma solução economicamente viável para as instituições que provêm diagnóstico médico por imagens, o modelo propõe o armazenamento das imagens em um ambiente separado do banco de dados. Portanto, este trabalho apresenta uma solução que gerencia a localização das imagens em mídias on-line, near-line e off-line. Este gerenciamento mantém o banco de dados atualizado quanto à localização atual das imagens, mantém as imagens armazenadas e distribuídas em mídias conforme a disponibilidade dos recursos físicos de armazenamento, e auxilia na recuperação das imagens. Este modelo serviu como base para a implementação de um sistema protótipo que possibilita a descrição e a recuperação de imagens DICOM. Os resultados obtidos através da implementação do sistema protótipo, em termos de armazenamento, recuperação e gerenciamento da localização das imagens nos diferentes ambientes (online, near-line e off-line), são apresentados e discutidos.

Modelagem dos processos envolvidos nos sistemas de secagem e armazenamento de grãos

A produção de soja é uma das principais atividades econômicas na Região Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul. As perdas de produto em condições de comercialização ocasionadas nas atividades de secagem e armazenamento são significativas, justificando a pesquisa e aprimoramento destes processos. Nesta tese foram pesquisados dois problemas: 1. Modelamento matemático dos processos de secagem, utilizando parâmetros conhecidos de soja e 2. Modelamento matemático do problema de aeração para o cálculo da distribuição da pressão e da velocidade do ar na massa de grãos em unidades de armazenamento de soja. No problema de secagem foi desenvolvido um sistema composto de quatro equações diferenciais parciais hiperbólicas acopladas não-lineares, que descreve o comportamento da temperatura e do teor de umidade do ar e dos grãos em função do tempo. Para resolver o sistema foram utilizados os métodos das diferenças finitas (p. ex., métodos de MacCormack e Crank- Nicolson.) e o método dos volumes finitos. A análise dos resultados permitiu recomendar o método mais adequado para cada tipo do problema. Para determinação da intensidade do fluxo de massa e de calor foram utilizados os dados experimentais de camada fina obtidos da literatura e complementados com dados experimentais desta tese. Foi desenvolvido um equipamento para obtenção das curvas de secagem de grãos em secador de leito fixo, a fim de identificar o modelo para secagem em camada espessa. A comparação entre os resultados experimentais e das simulações numéricas mostrou que o modelo descreve razoavelmente a dinâmica de secagem No problema de aeração foi desenvolvido um modelo matemático que descreve o escoamento do ar em sistemas de armazenamento de grãos, baseado em relações experimentais entre velocidade e gradiente de pressão. Para resolver o problema de aeração foi utilizado o método dos elementos finitos e desenvolvido um programa computacional. Um teste realizado com o programa mostrou que os resultados da solução numérica convergem para uma solução analítica conhecida. As simulações realizadas mostraram que o programa computacional pode ser usado como instrumento auxiliar para o projeto de silos, possibilitando o cálculo e a visualização gráfica da distribuição das pressões e das linhas de corrente em diferentes seções do armazém.

Sistemas inteligentes no transporte público coletivo por ônibus

Desenvolvimentos recentes na tecnologia de informação têm proporcionado grandes avanços no gerenciamento dos sistemas de transportes. No mundo já existem várias tecnologias testadas e em funcionamento que estão auxiliando na tarefa de controle da operação do transporte público por ônibus. Esses sistemas geram informações úteis para o planejamento e operação dos sistemas de transportes. No Brasil, os investimentos em tecnologias avançadas ainda são muito modestos e estão focados em equipamentos que auxiliam no controle da evasão da receita. No entanto, percebe-se um crescente interesse, por parte dos órgão gestores e operadores, em implementar sistemas automatizados para auxiliar na melhoria da qualidade dos sistemas de transportes e como forma de aumentar a produtividade do setor. Esse trabalho traz à discussão os sistemas avançados desenvolvidos para o transporte público coletivo, com o objetivo de definir o perfil da tecnologia avançada que está de acordo com as necessidades dos gestores e operadores brasileiros. Na realização do trabalho foi empregada uma ferramenta de planejamento denominada Desdobramento da Função Qualidade – QFD (Quality Function Deployment), bastante utilizada para direcionar os processos de manufatura e produto, e para hierarquizar os atributos considerados importantes para o gerenciamento do transporte público urbano no Brasil. O resultado do trabalho indica um grande interesse em implantar tecnologia avançada para auxiliar no monitoramento dos tempos de viagem e tempos perdidos durante a operação do transporte público. Essa tecnologia também é tida como capaz de melhorar o desempenho das linhas, através da manutenção da regularidade e pontualidade. Ainda, sistemas inteligentes que propiciam informações precisas aos usuários contribuem para melhorar a imagem do modal ônibus.

Doença do armazenamento lisossomal induzida pelo consumo de sida carpinifolia (Malvaceae) em ovinos.

A Sida carpinifolia tem como substância ativa tóxica o alcalóide indolizidínico 1,2,8-triol, também chamado de swainsonina. Este alcalóide age inibindo por competição a enzima α-manosidase do lisossomo e a enzima α-manosidase II do aparelho de Golgi. Essa inibição resulta em uma degradação deficiente dos oligossacarídeos, causando seu acúmulo no interior da célula que leva a vacuolização e morte. Para este estudo foram utilizados sete ovinos que receberam Sida carpinifolia secada à sombra e moída. Um animal morreu sem apresentar sinais clínicos, aos 18 dias do início do experimento, e foi necropsiado. Outros cinco animais foram eutanasiados e necropsiados aos 30, 45, 53, 75 e 100 dias. A fim de se verificarem as regressões dos sinais clínicos e lesões microscópicas, um ovino teve a Sida carpinifolia retirada da sua dieta ao 80º dia do experimento e foi eutanasiado e necropsiado aos 150 dias após o início do experimento. A quantidade mínima consumida voluntariamente da planta seca foi de 11,19 g/kg/dia e a quantidade máxima foi de 30,31 g/kg/dia. O quadro clínico e evolução da doença foi semelhante em todos os casos, observando-se diarréia em torno dos 20 dias do experimento. A partir dos 25 dias os ovinos apresentaram sinais clínicos neurológicos caracterizados por ataxia com hipermetria e dismetria, tremores da cabeça, reações posturais atípicas, quedas freqüentes, lentidão dos movimentos, dificuldade em apreender e deglutir os alimentos. Esses sinais clínicos se acentuavam quando os animais eram manuseados. Em quatro animais foi observada emaciação progressiva. Na necropsia foi observado apenas aumento de volume dos linfonodos mesentéricos. Na microscopia foram observadas alterações mais significativas no sistema nervoso central, caracterizando-se por distensão e vacuolização citoplasmática múltipla e acentuada, afetando principalmente as células de Purkinje do cerebelo, os neurônios do córtex cerebral, do tálamo, do mesencéfalo e dos cornos ventrais da medula espinhal. Também foram observados esferóides axonais no encéfalo e mais freqüentes na camada granular do cerebelo. A vacuolização citoplasmática característica foi observada também no epitélio dos ácinos pancreáticos e dos túbulos renais e, ainda, nas células foliculares da tireóide, nos hepatócitos e macrófagos de órgãos linfóides. As lesões ultra-estruturais observadas foram vacuolizações citoplasmáticas algumas envoltas por membranas em neurônios de Purkinje do cerebelo e nas células foliculares da tireóide. O ovino que permaneceu 70 dias sem consumir Sida carpinifolia não apresentou alterações significativas. Na microscopia eletrônica apresentava apenas dilatação do retículo endoplasmático rugoso das células de Purkinje do cerebelo. Na histoquímica das lectinas, os vacúolos nas células de Purkinje do cerebelo reagiram fortemente com a Concanavalia ensiformis, Triticum vulgaris e Triticum vulgaris succinilado. O padrão obtido neste estudo é similar ao encontrado em ovinos naturalmente intoxicados por Sida carpinifolia.

A segurança viária e o fator humano : verificação da presença de álcool-direção no sistema de transporte rodoviário do RGS

Esta dissertação examina a situação geral dos Acidentes Viários, no contexto do transporte rodoviário, cujas evidências apontam o Fator Humano como o maior responsável por tais eventos. Entende-se que um maior conhecimento sobre ele possibilitará melhorar a segurança do tráfego e da produção transporte. O estudo pretende destacar a importância das análises relacionadas com a atividade transporte rodoviário, as variações da demanda do sistema de circulação e a tarefa do motorista, sob a ótica da ergonomia. Objetiva ele, também, mostrar importância desses estudos para melhor avaliar as interações dos fatores homemmáquina- ambiente viário e para o desenvolvimento de novas tecnologias e produtos de segurança viária. A revisão bibliográfica dos capítulos iniciais revelam o estado da arte e a importância da segurança de trânsito, em nível internacional. Também revelaram que todas nações sofrem do mesmo mal em suas redes viárias, que varia de acordo com a realidade de cada um. Embora o acidente de trânsito seja um fenômeno comum às nações, aqui eles atingiram a dimensão de flagelo social, em razão da sua severidade; e de calamidade econômica, face a elevação dos custos de produção na atividade do transporte rodoviário. São analisadas as características do fator humano, fundamentais na tarefa de condução, e o respectivo nexo causal das falhas com a gênese do acidente, num sistema multifatorial e interativo. O trabalho fundamenta-se em extensa revisão bibliográfica. O estudo de caso, desenvolvido a partir da revisão dos dados de uma pesquisa anterior, comprova a hipótese que o “álcool-direção”, considerado na literatura como o maior causador de acidentes viários, tem sua presença marcada por elevados índices nas rodovias do RS, contrariando a conclusão da pesquisa anterior. Ao final, também oferece recomendações para o desenvolvimento de ações objetivas para melhorar a segurança viária.

Fatores determinantes e propensão dos consumidores em pagar por suas necessidades no transporte de cabotagem

Esta dissertação versa sobre qualidade de serviço em logística. São utilizadas duas técnicas que se baseiam na pesquisa de mercado, disponíveis a algumas décadas: Quality Function Deployment (QFD) e Preferência Declarada (PD). Embora não sejam novas, o uso combinado de ambas as técnicas tem como objetivo encontrar respostas para duas freqüentes questões do mundo dos negócios: o que desejam os consumidores e quanto eles estão dispostos a desembolsar pela satisfação de suas necessidades. Por uso combinado entenda-se a avaliação de ambas as questões em conjunto, em contrapartida a pesquisar o que os consumidores querem e, após introduzir o produto no mercado, descobrir que há um número reduzido de clientes dispostos a desembolsar o preço pedido. As duas técnicas foram aplicadas na indústria de transporte, com ênfase no aumento do volume transportado por cabotagem ao longo da costa brasileira. A identificação dos fatores determinantes da escolha da cabotagem, através do QFD, e a propensão em pagar por estes atributos, através da PD, permite aos ofertantes deste serviço criar uma posição competitiva sustentável, maximizando o potencial do serviço.

Transporte atômico e incorporação de oxigênio em filmes de HfSiO e HfSiON depositados sobre Si

Esse trabalho estuda a estabilidade térmica e o transporte atômico em filmes dielétricos de HfSiO e HfSiON depositados por sputtering reativo sobre c-Si. Esses materiais possuem alta constante dielétrica (high- ) e são candidatos a substituir o óxido de silício como dielétrico de porta em dispositivos do tipo transistor de efeito de campo metal-óxido-semicondutor (MOSFETs). Esses filmes foram submetidos a diferentes seqüências de tratamentos térmicos em atmosferas inerte e de O2, e foram caracterizados através de análises de feixe de íons e espectroscopia de fotoelétrons induzidos por raios-X (XPS). Nesse estudo foi observado que a incorporação de oxigênio se dá através da troca com N ou O previamente existente nos filmes. Em filmes de aproximadamente 50 nm de espessura foi observado que a presença do N limita a difusão de oxigênio de forma que a frente de incorporação avança em direção ao interior do filme com o aumento do tempo de tratamento, enquanto nos filmes de HfSiO/Si o oxigênio é incorporado ao longo de todo o filme, mesmo para o tempo mais curto de tratamento. Diferentemente de outros materiais high- estudados, não foi possível observar migração de Si do substrato em direção a superfície dos filmes de HfSiON/Si com aproximadamente 2,5 nm de espessura. Os resultados obtidos nesse trabalho mostram que filmes de HfSiON/Si são mais estáveis termicamente quando comparados com outros filmes dielétricos depositados sobre Si anteriormente estudados, mas antes que ele se torne o dielético de porta é ainda necessário que se controle a difusão de N em direção ao substrato como observado nesse trabalho.

Roubos e furtos no sistema de transporte coletivo por ônibus de Porto Alegre

Este trabalho apresenta uma síntese de informação sobre diversos conceitos relacionados com a violência no transporte público, especificamente no sistema de transporte coletivo por ônibus - STCO. Inclue-se um levantamento de estratégias para melhorar a segurança do usuário contra a violência. Estas estratégias foram selecionadas em função da viabilidade de implementação ao STCO da área de estudo da pesquisa, no caso, a zona urbana de Porto Alegre – Brasil. O estudo de caso consistiu em uma pesquisa de opinião sobre a avaliação das medidas propostas por parte dos usuários e as empresas do STCO - empresas operadoras e órgão gestor –. O ranking das prioridades para ambos os grupos e suas estratificações foi realizado através da utilização da Análise Hierárquica de Processos - AHP. Os resultados indicam que existem diferenças significativas nas prioridades dadas as diferentes medidas contra a violência quando comparados ambos os grupos -usuários e empresas.

A necessidade da reserva de área para o armazenamento de água no início do crescimento urbano

Atualmente, o desenho urbano tem sido realizado dentro de um âmbito restrito do conhecimento. Este não tem considerado aspectos de drenagem da água que trazem grandes transtornos e custos para a sociedade e o ambiente. O desenvolvimento urbano brasileiro tem produzido um aumento significativo na freqüência de inundações, na produção de sedimentos e na deterioração da qualidade da água. Tal situação é decorrente, na maioria dos casos, da ocupação intensiva do solo urbano. Assim, essa abordagem demonstra, inicialmente, uma visão sobre o desenho urbano e suas interfaces; particularmente as relacionadas com a geografia, o ambiente natural e o construído. Na seqüência, pretendendo atingir o enfoque interdisciplinar, aponta vínculos entre o desenho urbano e a hidrologia através de uma análise ambiental de bairros dos municípios de Porto Alegre e Lindolfo Collor, de modo a identificar relações com a utilização de uma variável - a superfície impermeável, procurando descrever o comportamento ambiental de bacias hidrográficas urbanizadas bem como mostrar a necessidade da reserva de área para armazenar água no início do crescimento urbano. Finalizando, apresenta os principais parâmetros ou características de desenho que deverão garantir a sustentabilidade urbana e hidrológica. Apesar de prematuro, pode-se afirmar que existem indícios para que a dissertação venha suprir algumas deficiências existentes no planejamento urbano-ambientalatualmente adotado.