Modelos de simulação espacial de efeitos de pastejo em vegetação campestre

O principal objetivo da tese foi desenvolver um modelo matemático computacional espacialmente explícito, de autômatos celulares (CA), capaz de simular a dinâmica de vegetação campestre sob pastejo, descrita por tipos funcionais de plantas (PFTs), ao invés de espécies. Com dados obtidos a campo, utilizou-se um método recursivo de identificação politética de PFTs a partir de atributos morfológicos das plantas, de forma a expressar máxima correlação com diversidade de espécies. A alternância entre condições experimentais de exposição e exclusão de pastejo permitiu produzir variação em padrões espaciais e temporais da composição da vegetação descrita por esses PFTs. A seguir buscou-se modelar a dinâmica da vegetação. Assumiu-se que a dinâmica da vegetação, embora complexa, pudesse ser simulada a partir de mecanismos relativamente simples incorporados a um modelo CA formado por uma grade de células (comunidades). Cada célula tem uma dada composição de PFTs a qual se altera a cada passo no tempo conforme a composição da própria célula e da vizinhança e matrizes de transição determinadas empiricamente com os dados experimentais. A dinâmica simulada da composição de comunidades excluídas do pastejo mostrou determinismo no sentido de um PFT único, característico daquelas comunidades. A mesma tendência não foi observada nas simulações de comunidades sempre pastejadas. Os resultados indicam uma razoável concordância entre a dinâmica simulada e real, para as comunidades excluídas; e uma discordância para as comunidades sempre pastejadas. Sugere-se que diferenças no arranjo espacial inicial das comunidades motivam falhas do modelo sob pastejo. O Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), na França, vem desenvolvendo um modelo simulador multi-agente espacializado como objetivo de representar realisticamente o manejo da vegetação campestre natural sob diferentes regimes de pastejo. Ele foi concebido como uma ferramenta de pesquisa para explorar o comportamento animal em pastagens heterogêneas Nesse modelo implícito e determinístico, uma definição funcional de três diferentes comunidades vegetais foi introduzida objetivando simular a dinâmica de pastagens multi-espécies. Isto foi feito pela intercambio de parâmetros do modelo com atributos funcionais da comunidade. Do ponto vista conceptual o modelo apresentou boa resposta e parece adequado para simular a dinâmica de uma vegetação campestre por atributos funcionais. O modelo apresentou um bom ajuste aos dados experimentais para alto nível de utilização, mas não tão bom para médio e baixo nível de pastejo, ou seja, comunidades vegetais mais heterogêneas. Reforça-se a idéia de que mais modelos que levem em conta a estrutura horizontal da vegetação são necessários.

Poliuretanas a partir de polióis de óleo de soja

O desenvolvimento de novos materiais a partir de fontes naturais renováveis tem crescido muito, não somente devido às questões relacionadas aos problemas ambientais, mas também pelo fato desses materiais poderem apresentar propriedades diferenciadas daqueles de origem petroquímica. Os óleos vegetais, formados por triglicerídeos de ácidos graxos, fornecem uma excelente plataforma para síntese de materiais poliméricos. O objetivo deste trabalho foi o estudo da preparação e da relação estrutura-propriedade de poliuretanas (PUs) obtidas a partir de polióis de óleo de soja. A influência da funcionalidade do poliol de óleo de soja (índice de OH mgKOH/g), da estrutura química do diisocianato (cadeia rígida -diisocianato de tolileno-TDI e 4,4-diisocianato de difenilmetano-MDI ou flexível -1,6-diisocianato de hexametileno-HDI) - e das condições reacionais (tempo e temperatura) foram investigadas. As poliuretanas foram caracterizadas através de análises dinâmico-mecânicas (DMTA) e termogravimétricas (TGA), testes de inchamento, dureza e densidade. Poliuretanas obtidas a partir de polióis de óleo de soja com funcionalidade de 1,9 a 3,2, resultaram em materiais termofixos com diferentes densidades de reticulação e temperaturas de transição vítrea. As poliuretanas preparadas com isocianatos aromáticos MDI e TDI apresentaram maior Tg que o polímero obtido com o isocianato de cadeia flexível (HDI). Neste trabalho, também foram obtidos compósitos de poliuretanas preparadas a partir de polióis de óleo de soja e TDI com cargas naturais. Utilizou-se o xisto retortado, em diferentes porcentagens mássicas, e a cinza de casca de arroz com porcentagem mássica de 10%. As propriedades desses compósitos foram avaliadas através de ensaios de tensão-deformação e testes de dureza. Análise em microscópio eletrônico de varredura foi utilizada para observar a interação polímero/carga. O compósito preparado com 10% de cinza de casca de arroz apresentou uma melhor interação com a matriz polimérica quando comparado ao xisto retortado.

Ação extra nuclear do ácido retinóico via espécies reativas do oxigênio em células de sertoli

Durante a respiração celular, cerca de 1 a 3% do oxigênio metabolizado produz espécies reativas de oxigênio (ERO). Entretanto, para defender o organismo do efeito dessas espécies, existem vários sistemas antioxidantes, dependendo do organismo, da célula ou do tecido em questão. A Vitamina A (retinol) e seu derivados exercem uma infinidade de efeitos em diversos processos biológicos, destacando-se a embriogênese, visão, regulação de processos inflamatórios, crescimento, proliferação e diferenciação de células normais e neoplásicas. Embora o potencial antioxidante da vitamina A e carotenóides tenha sido descrito primeiramente, sabe-se hoje que, sob diferentes condições, essas moléculas podem se comportar de uma maneira pró-oxidante. Por isso, atualmente são melhores descritas como moléculas redox ativas. Apesar dos nossos trabalhos anteriores demonstrarem um efeito pró-oxidante do retinol em culturas de células de Sertoli, o mecanismo exato pelo qual esse efeito é verificado permanece a ser elucidado. Uma vez que o ácido retinóico (AR) é o metabólito mais ativo do retinol, foram verificados os efeitos da suplementação de AR em culturas de células de Sertoli, com o objetivo de verificar se os efeitos anteriormente observados com o retinol devem-se à metabolização do mesmo a AR. Nossos resultados mostraram que o AR em baixas doses não aumentou os níveis de TBARS. Além disso, na concentração de 1 nM o AR foi capaz de diminuir os níveis de TBARS. Entretanto, quando as células foram tratadas com altas doses de AR foi observado um aumento destes níveis, além de uma diminuição da viabilidade celular. Uma vez que altas doses de AR induziram um aumento na lipoperoxidação e diminuíram a viabilidade celular, nós decidimos investigar somente os efeitos de doses fisiológicas (nM) de AR. Foram dosadas as atividades da SOD, CAT e GPx em células de Sertoli tratadas com AR. A atividade da SOD encontrou-se aumentada em todas as doses testadas. A atividade da GPx mostrou-se aumentada nas células tratadas com 0,1 nM, 1 nM e 10 nM e a atividade da CAT aumentou somente com 1 nM de AR. Esses resultados sugerem que o AR em doses fisiológicas aumenta a atividade das enzimas antioxidantes, protegendo, assim, as células do estresse oxidativo, como pode ser observado nos índices de lipoperoxidação e viabilidade celular. Todavia, o mecanismo pelo qual o AR induz a geração de ERO é desconhecido. Então nós decidimos verificar a ação anti ou pró-oxidante in vitro do AR. Na concentração suprafisiológica de 10 M, AR foi capaz de degradar a 2-deoxiribose, um substrato específico do radical hidroxil, sugerindo que a auto-oxidação do mesmo é capaz de gerar radicais livres. Além disso, o potencial antioxidante total do AR foi avaliado: altas concentrações de AR (1–10 M) aumentaram a geração de radicais livres. Esses resultados demonstram, pela primeira vez, que o ácido retinóico é capaz de gerar radicais livres e sugerem, pelo menos em parte, que alguns efeitos induzidos por AR podem ser mediados por ERO geradas a partir da degradação espontânea do ácido retinóico. Classicamente, os efeitos biológicos dos retinóides estão relacionados à sua conversão em ácido retinóico através da modulação da expressão de genes. Entretanto, recentes trabalhos têm demonstrado que os retinóides possuem ações biológicas que não envolvem sua interação com receptores nucleares. Assim, alguns autores sugerem que o mecanismo de regulação dos retinóides também seja por modificação do estado redox celular. As concentrações de AR utilizadas nesse trabalho variaram de faixa do fisiológico até a do farmacológico. Sabe-se que as células de Sertoli sintetizam AR a partir do retinol circulante; isso pode ser uma das explicações dos efeitos observados em células de Sertoli tratadas com altas doses de retinol, uma vez que a metabolização de grandes concentrações de retinol poderia acarretar uma grande formação de ácido retinóico.

Avaliação da eficiência de pratos valvulados com downcomer e pratos dualflow em colunas de destilação industriais

O principal objetivo deste trabalho é estabelecer caminhos apropriados para a estimativa da eficiência de pratos valvulados com downcomer e pratos dualflow em colunas de destilação industriais. O conhecimento da eficiência tem importância fundamental no projeto e na avaliação do desempenho de colunas de destilação. Pesquisando a literatura, pôde ser identificada uma árvore de alternativas para compor o modelo de eficiência de prato, dependendo dos modelos de transferência de massa, do modelo de distribuição das vazões de líquido e vapor sobre o prato, do modelo de arraste de líquido, do modelo de equilíbrio da mistura multi-componente, dos modelos de propriedades físicas, do modelo da altura da espuma sobre o prato e da definição de eficiência. Neste trabalho, diferentes métodos para a predição da eficiência em pratos valvulados e pratos dualflow foram compostos e comparados contra dados de três colunas de destilação industriais sob diferentes condições operacionais. Os modelos foram inseridos no simulador Aspen Plus 12.1, em linguagem Fortran, junto com dados geométricos dos pratos, propriedades dos fluidos e dados de operação das colunas de destilação industriais. Para cada coluna foi escolhido o melhor pacote termodinâmico pela verificação dos perfis de temperatura e composições de topo e fundo obtidos via simulação contra os valores reais correspondentes das colunas de destilação industriais. Foi feita uma modificação no parâmetro da fração de furos que estão em jetting no modelo hidráulico da dispersão acima do prato de Garcia (1999). Essa modificação produziu resultados melhores na predição da fração de furos em jetting e eficiência dos pratos dualflow e resultados similares aos de Garcia (1999) para a eficiência dos pratos valvulados.

Um método projetivo para cálculo de dimensões de caixas em tempo real

Neste trabalho é descrito um método automático para o cálculo das dimensões de caixas, em tempo real, a partir de uma única imagem obtida com projeção perspectiva. Conhecendo a orientação da caixa no espaço tridimensional e sua distância em relação à câmera, as coordenadas 3D de seus vértices podem ser estimadas e suas dimensões calculadas. Na técnica proposta, são utilizados conceitos de geometria projetiva para estimar a orientação espacial da caixa de interesse a partir de sua silhueta. Já a distância da caixa em relação à câmera é estimada por meio da projeção de feixes de laser sobre uma das faces visíveis da caixa. Esta abordagem pode ser aplicada quando duas ou três faces da caixa de interesse são visíveis simultaneamente na imagem, mesmo quando a caixa encontra-se parcialmente oclusa por outros objetos na cena. Entre as contribuições deste trabalho está o desenvolvimento de um eficiente processo de votação para a transformada de Hough, onde os pixels de uma imagem binária são processados em grupos ao invés de individualmente, como ocorre no método convencional. Também é apresentado um modelo estatístico para a remoção de fundo de cena. Nesse modelo, a cor de fundo é representada sob diferentes condições de iluminação por meio da delimitação de uma região no espaço de cores RGB. O modelo proposto não requer parametrização e é próprio para o uso em aplicações que requeiram câmeras móveis. Para a validação das técnicas descritas neste trabalho, foi construído um protótipo de scanner que calcula as dimensões de caixas a partir de imagens em tempo real. Com o auxilio do scanner, foram capturadas imagens e calculadas as dimensões de diversas caixas reais e sintéticas. As caixas sintéticas foram utilizadas em um ambiente controlado para a validação das técnicas propostas Um dos aspectos importantes deste trabalho é a análise da confiabilidade das medidas obtidas por meio da técnica proposta. Com o objetivo de estudar a propagação de erros ao longo do processo de cálculo das medidas, foi aplicado um método analítico baseado na Teoria de Erros. Também são apresentados estudos estatísticos envolvendo medições realizadas com o protótipo. Estes estudos levam em conta a diferença entre as medidas calculadas pelo sistema e as medidas reais das caixas. A análise dos resultados permite concluir que o método proposto é acurado e preciso.

Aplicação do princípio da correspondência elasto-viscoelástica para previsão de deformabilidade de misturas asfálticas

Para a pesquisa, utilizou-se um concreto asfáltico com ligante modificado com borracha ensaiado nas dependências do LAPAV-UFRGS, sob compressão diametral de cargas cíclicas, cujo procedimento é brevemente descrito, associando-se os seus procedimentos com as hipóteses assumidas na modelagem, o que é importante na concepção do modelo empregado. Apresenta-se e discute-se o manuseio dos dados experimentais para o modelo, bem como a escolha do modelo constitutivo adotado, no qual se optou por um modelo viscoelástico linear anisotrópico simplificado, cujas equações base e métodos para calibração são apresentados, discutidos e comparados, bem como os resultados das calibrações dos três primeiros ciclos de carga-descanso, no qual se obteve uma excelente descrição do comportamento do material, o que foi comprovado nas previsões dos dois ciclos seguintes. As previsões de resultados a ensaios sob diferentes condições aos das calibrações mostraram resultados qualitativamente bons às freqüências de ciclo de 1 Hz, comprovados na comparação das curvas de deslocamentos normalizadas. Para a pesquisa, utilizou-se um concreto asfáltico com ligante modificado com borracha ensaiado nas dependências do LAPAV-UFRGS, sob compressão diametral de cargas cíclicas, cujo procedimento é brevemente descrito, associando-se os seus procedimentos com as hipóteses assumidas na modelagem, o que é importante na concepção do modelo empregado. Apresenta-se e discute-se o manuseio dos dados experimentais para o modelo, bem como a escolha do modelo constitutivo adotado, no qual se optou por um modelo viscoelástico linear anisotrópico simplificado, cujas equações base e métodos para calibração são apresentados, discutidos e comparados, bem como os resultados das calibrações dos três primeiros ciclos de carga-descanso, no qual se obteve uma excelente descrição do comportamento do material, o que foi comprovado nas previsões dos dois ciclos seguintes. Para a pesquisa, utilizou-se um concreto asfáltico com ligante modificado com borracha ensaiado nas dependências do LAPAV-UFRGS, sob compressão diametral de cargas cíclicas, cujo procedimento é brevemente descrito, associando-se os seus procedimentos com as hipóteses assumidas na modelagem, o que é importante na concepção do modelo empregado. Apresenta-se e discute-se o manuseio dos dados experimentais para o modelo, bem como a escolha do modelo constitutivo adotado, no qual se optou por um modelo viscoelástico linear anisotrópico simplificado, cujas equações base e métodos para calibração são apresentados, discutidos e comparados, bem como os resultados das calibrações dos três primeiros ciclos de carga-descanso, no qual se obteve uma excelente descrição do comportamento do material, o que foi comprovado nas previsões dos dois ciclos seguintes.

Aprender matemática : tornar-se sujeito da sociedade em rede

A presente dissertação estuda relações entre o processo de aprendizagem de Matemática e o perfil do sujeito da Sociedade em Rede a partir das interações registradas na Lista de Discussão de e-mail da disciplina de Computador na Matemática Elementar do curso de Licenciatura em Matemática da Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Os processos sócio-cognitivos dos licenciandos são analisados para investigar a hipótese de que aprender Matemática com o uso das Tecnologias da Informação contribui para a formação do sujeito da Sociedade em Rede. Estão presentes autores como Manuel Castells, Pierre Lévy e Edgar Morin, que participam da configuração dos novos paradigmas da Sociedade em Rede; Jean Piaget, Antonio Battro e Seymour Papert que, dentro da perspectiva da Epistemologia e da Psicologia Genéticas, contribuem para o estudo da aprendizagem; e Jean-Blaise Grize, que analisa os processos de comunicação Seus aportes teóricos nos permitem entrelaçar as áreas de conhecimento de Psicologia Social e Institucional, Educação (Instituição Escolar) e Matemática. A análise de uma proposta didática apoiada na utilização de Tecnologias da Informação (software Super Logo e Lista de Discussão) nos permite observar o movimento de transição de uma postura passiva, receptora de informações, para uma postura ativa, produtora de conhecimento na qual os sujeitos foram desenvolvendo atitudes, habilidades e competências para detectar e formular problemas, pensá-los sob diferentes perspectivas e equacioná-los; buscar e implementar as melhores soluções; testar e avaliar as soluções encontradas; contextualizar e questionar os caminhos escolhidos para solucionar desafios; operar com os conhecimentos, processá-los e integrá-los em novos sistemas de significação; e saber trabalhar em equipe, tendo disposição para ouvir, contribuir e produzir no e para o grupo.