Desenvolvimento de formulações de elementos finitos para problemas de transferência de calor

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil - Perfil de Estruturas

Simulação de comportamento de fogo em zonas florestais no alentejo central : comparação de modelos de combustível

Anualmente os incêndios florestais causam prejuízos por territórios por todo o mundo. Nas últimas décadas, estudos sobre o comportamento do fogo e avanços em tecnologias SIG, deram origem a modelos matemáticos de previsão e à sua inserção em sistemas informáticos de simulação de comportamento e propagação de fogo. A utilização destes necessita da caracterização das variáveis que determinam o comportamento do fogo: variáveis topográficas, condições meteorológicas e combustível vegetal. A vegetação assume-se como a única variável que pode ser controlada através de medidas de gestão e a mais estudada por todo o mundo. A sua caracterização é geralmente efetuada através de modelos de combustível, que consiste num conjunto de propriedades quantificáveis utilizadas nos modelos de comportamento do fogo. Através da utilização do simulador FARSITE, foi efetuada a simulação de comportamento de fogo em áreas de ocorrência de incêndios florestais localizadas na região do Alentejo Central, Portugal, recorrendo a diversos conjuntos de modelos de combustível para caracterizar a vegetação. Os resultados evidenciam, no geral, um maior rigor dos modelos de combustível customizados na caracterização da vegetação da área de estudo.

Estudio fisicoquímico de superficies sólidas en medio acuoso: Aplicaciones electroanalíticas y electrocatalíticas

De acuerdo a los objetivos y al plan de trabajo presentados, las actividades a realizar en el período de tres años que comprende este proyecto pueden ser resumidas en dos líneas de trabajo principales. En primera medida, en lo que a estudios fisicoquímicos de sistemas coloidales se refiere, los trabajos se centralizarán en la caracterización de la estructura y propiedades reactivas de la interfaz óxido metálico-solución acuosa. Es de particular interés la caracterización de la superficie de estos materiales, la individualización de los sitios superficiales y el efecto que la reactividad posee en el desarrollo de cargas y potencial eléctrico a través de la interfaz, en la disolución y corrosión de los mismos, en la capacidad adsortiva de la superficie y en los fenómenos que controlan la estabilidad, floculación y agregación de partículas tanto en sistemas sintéticos como naturales (suelos). Así mismo, se realizarán estudios de mecanismos de precipitación, envejecimiento y disolución de diferentes óxidos metálicos con el objeto de predecir y controlar sus propiedades. Además de la utilización de diversas técnicas experimentales de caracterización de sólidos, interfaces y suspensiones, se plantea describir los fenómenos a través de modelos matemáticos con el objeto de lograr un mejor "manejo" de los diferentes sistemas. Por otra parte, se analizará el comportamiento de celdas para baterías con electrodos de Ni (OH)2 y plomo con el objeto de mejorar su rendimiento. Se estudiará además la influencia de los distintos parámetros experimentales, tales como electrolito, aditivos, etc. Finalmente, con respecto a los electrodos químicamente modificados, se continuará con el estudio de diversas condiciones experimentales para la obtención de sensores electroquímicos. Paralelamente se comenzará con el desarrollo de biosensores electroquímicos, así como con el estudio de las propiedades electroquímicas de los electrodos antes mencionados.

Modelos de Atmósferas Estelares y estrellas de Carbono deficientes en Hidrógeno

El trabajo apunta a determinar el origen y naturaleza de las estrellas de C deficientes en H y por lo tanto, su relación con las restantes estrellas de nuestra galaxia. Apunta a determinar la edad y el estado evolutivo de estas estrellas. En lo que se refiere a las atmósferas, se trata de desarrollar una rutina que calcule en forma automática un modelo, tomando debidamente en cuenta las dificultades del problema (apartamiento de LTE, transporte convectivo, etc.), de modo de poderlo aplicar al estudio e interpretación de los espectros de las estrellas HdC. Objetivos Contribuye a clarificar la naturaleza de las estrellas HdC: 1. Una correcta identificación de las estrellas de esta clase por las características que presentan sus espectros. 2. Determinar la abundancia de los distintos elementos en sus atmósferas. 3. Determinar su luminosidad intrínseca. 4. Poder decidir cuáles son las características cinemáticas del grupo. Dentro del tema de las atmósferas estelares, es de interés contar con una rutina que sobre la base de ciertos datos básicos (temperatura efectiva, composición química y gravedad superficial) calcule un modelo con un mínimo de intervención externa. Con este elemento disponible, hay temas interesantes que se están investigando dentro del grupo, como formación de líneas del He en estrellas B con atmósferas extendidas (en presencia de un viento estelar y de una cromósfera) y la distinta estructura que se debe esperar de una atmósfera de una estrella HdC, a causa de ser el C el siguiente elemento en importancia después del He.

FERRAMENTAS MATEMÁTICAS, SUSCETIBILIDADE MAGNÉTICA E MODELOS DE PAISAGEM APLICADOS NA DELIMITAÇÃO DE ÁREAS DE MANEJO ESPECÍFICO

A identificação de padrões de variabilidade dos atributos do solo permite o uso e a ocupação do solo de maneira sustentável. O objetivo deste trabalho foi delimitar áreas de manejo específico utilizando ferramentas matemáticas, suscetibilidade magnética e modelos de paisagem. A área de estudo localiza-se no município de Guariba, SP. Escolheu-se uma área de 110 ha, onde foram identificadas e mapeadas três superfícies geomórficas (I, II e III). Na área, foram coletadas 204 amostras de solo em uma transeção, nas profundidades de 0,00-0,20 e 0,60-0,80 m. Foram determinados o pH em CaCl2, os teores de areia, argila, matéria orgânica, P, Ca, Mg, K, H+Al, e calculados SB, CTC e V. A suscetibilidade magnética (SM) foi medida com o auxílio de uma balança analítica. Os limites matemáticos da técnica Split Moving Windows Dissimilarity Analysis (SMWDA) utilizando as informações da suscetibilidade magnética ficaram próximos aos limites de campo identificados com base nos modelos de paisagem. A utilização conjunta da suscetibilidade magnética, dos modelos matemáticos e de paisagem permitiu identificar diferentes áreas de manejo, locais com diferentes teores de argila e níveis de fertilidade do solo. A susceptibilidade magnética pode ser adotada como alternativa para identificar e mapear unidades de manejo.

Uso de modelos não-lineares para o ajuste de curvas de crescimento de cavalos pantaneiros

Dados de altura da cernelha e idade de 26 cavalos Pantaneiros, obtidos, na maioria, do nascimento até 36 meses, foram ajustados aos modelos de respostas não-lineares de Brody, Richards, Gompertz, Logístico, Weibull e Morgan-Mercer-Flodin. Estes seis modelos matemáticos foram comparados com o uso de uma medida de curvatura média e do erro médio quadrático combinado. O modelo de Weibull foi escolhido. A assíntota desta curva representa a altura esperada na maturidade. Os machos apresentaram um valor maior desta quantidade do que as fêmeas. O índice de maturidade, contudo, é maior para as fêmeas. Observou-se uma indicação de associação negativa entre altura na maturidade e índice de maturidade somente nas fêmeas. Tais resultados indicam que as fêmeas amadurecem mais cedo. Após testes de normalidade e homogeneidade de variância, as diferenças entre sexos foram analisadas com o uso do teste-t. Somente a altura da cernelha ao nascimento apresentou diferença significativa.

Seleção de modelos de regressão para estimar a área foliar de macieiras 'Royal gala' e 'Fuji suprema' sob tela antigranizo e em céu aberto

O objetivo deste trabalho foi ajustar e testar modelos matemáticos simples, precisos e acurados para estimar a área foliar de macieiras 'Royal Gala' e 'Fuji Suprema' cultivadas sob tela antigranizo e em céu aberto. O experimento foi conduzido em pomar comercial no município de Vacaria-RS, nos ciclos vegetativos de 2008/2009 e 2009/2010. Equações de regressão linear e quadrática foram ajustadas para estimativa da área foliar em função das dimensões das folhas. A seleção dos melhores modelos baseou-se no quadrado médio do erro, no coeficiente de determinação, no erro-padrão da estimativa e na significância dos coeficientes das equações. A área foliar estimada pelos melhores modelos foi comparada com dados obtidos de medição por planímetro e estimados por fotografias digitais. A prova dos modelos baseou-se na significância do coeficiente angular, na linha 1:1 e na raiz quadrada do quadrado médio do erro. Modelos linear e quadrático que consideram o comprimento e a largura das folhas estimam com acurácia e precisão a área foliar de macieiras 'Royal Gala' e 'Fuji Suprema', tanto sob tela antigranizo quanto em céu aberto. A área foliar de macieira estimada por modelos de regressão que utilizam comprimento e largura de folhas é similar à obtida por planímetro ou fotografia digital.

Infiltração de água no solo em áreas cultivadas com cana-de-açúcar sob diferentes sistemas de colheita e modelos de ajustes de equações de infiltração

As técnicas de colheita da cultura de cana nem sempre seguem preceitos conservacionistas, fato que pode influenciar atributos físicos do solo com consequente alteração da velocidade de infiltração de água no solo. O trabalho realizado teve como objetivo avaliar o efeito de diferentes sistemas de colheita (manual e mecanizada) da cana-de-açúcar (crua e queimada), sobre as características de infiltração e verificar a adequação de modelos matemáticos para a estimativa da taxa de infiltração de água no solo. Foi utilizado um simulador de chuva portátil calibrado para aplicar uma precipitação de 60 mm h-1. Os testes de infiltração de água no solo foram realizados em três sistemas de colheita: colheita manual de cana queimada, colheita mecanizada de cana crua e colheita mecanizada de cana queimada. A qualidade do ajuste dos modelos foi avaliada por meio de regressões não lineares entre os valores estimados e os valores médios observados em cada tratamento estudado. Nos tratamentos onde foi empregada a colheita mecânica, observou-se uma redução da taxa de infiltração final em relação à área sob colheita manual de cana queimada. A equação de Horton foi a mais adequada para a estimativa da taxa de infiltração de água no solo estudado.

Análise matemática e biológica dos modelos de estimativa de perdas de rendimento na cultura devido à interferência de plantas daninhas

As plantas daninhas acarretam reduções no rendimento das culturas agrícolas. Os modelos matemáticos de estimativa de perda de rendimento na cultura devido à interferência dessas plantas podem ser instrumentos úteis à tomada de decisão de manejo. Se for possível prever as perdas de rendimento, será possível decidir se é viável ou não a aplicação de uma medida de controle. Há na literatura vários modelos matemáticos empíricos de regressão lineares, não-lineares e polinomiais usados para estimar as perdas de rendimento devido às plantas daninhas. O presente trabalho teve como objetivo apresentar uma análise dos modelos matemáticos presentes na literatura utilizados para estimar as perdas de rendimento que as plantas daninhas acarretam à cultura, considerando o ajuste matemático às observações e a descrição biológica do comportamento dessas perdas.

Influência da temperatura nos parâmetros de modelos bi-paramétricos que predizem isotermas de adsorção de umidade do guaraná (Paullinia cupana) em pó

Oito modelos matemáticos bi-paramétricos, existentes na literatura e com larga aplicação na predição de isotermas de adsorção foram submetidos à análise. O guaraná (Paullinia cupana) em pó objeto deste estudo, foi obtido em "spray dryer", a partir de um extrato hidroalcoólico. Ajustaram-se os pontos experimentais das isotermas de adsorção de umidade do produto à 15°C, 25°C e 35°C, por análise de regressão não-linear. Para estudar o efeito da temperatura nos parâmetros dos modelos utilizaram-se regressões dos tipos: linear, exponencial, logarítmica e inversa. Utilizou-se para fazer os ajustes o aplicativo STATGRAPHICS 5.1. Entre os modelos testados os que apresentam melhores resultados foram as equações de Handerson, Oswin e Mizrahi.

Secagem de fatias de abacaxi in natura e pré-desidratadas por imersão-impregnação: cinética e avaliação de modelos

O presente estudo teve como objetivos investigar o efeito da impregnação de sacarose e de açúcar invertido na taxa de secagem por convecção de abacaxi e avaliar a adequação de nove modelos matemáticos na descrição das curvas de secagem. Os testes experimentais foram feitos empregando-se coroas circulares de abacaxi in natura e pré-desidratadas por imersão-impregnação em soluções de sacarose (0,40, 0,44 e 0,47 g.mL-1) e em xarope de açúcar invertido. A pré-desidratação osmótica foi realizada a 40 e 50 ºC, por 2 horas, sob agitação de 60 min-1. A secagem por convecção foi feita em secador do tipo gabinete com bandejas, a 60 ºC e 1,25 m.s-1. O grau de ajuste dos modelos foi avaliado por meio do coeficiente de determinação, da raiz do erro quadrático médio, do erro percentual absoluto médio e por análise de dispersão de resíduos. As maiores taxas de secagem foram obtidas para amostras in natura; naquelas pré-desidratadas osmoticamente, o aumento da concentração da solução ocasionou a diminuição da taxa de secagem. O modelo de Wang e Singh foi o que melhor descreveu a secagem por convecção de coroas circulares de abacaxi.

Avaliação de modelos de secagem em camada fina de sementes de maracujá amarelo

Este trabalho foi realizado com o objetivo de determinar o modelo, dentre cinco modelos matemáticos pré-selecionados, que melhor descreve a secagem por convecção em camada fina de sementes de maracujá-amarelo. Os testes de secagem foram realizados em protótipo de secador de leito fixo, com fluxo de ar ascendente, empregando-se três níveis de temperatura (30, 37 e 40 ºC), três níveis de fluxo de ar (0,4; 0,8 e 1,0 m³ s-1 m-2) e dois teores iniciais de água (23,3 e 32,9% b.u.). Todos os experimentos foram realizados em ambiente com temperatura de 29,3±1,5 ºC e razão da mistura de 0,016±0,003 kg kg-1. O modelo exponencial duplo com quatro parâmetros descreveu de forma mais acurada as curvas de secagem. O coeficiente de determinação obtido foi de 0,9056 e o erro padrão de ajustamento foi igual a 1,4 pontos percentuais de teor de água.

Tecnologías matemáticas para el desarrollo de modelos de crecimiento de bosques mixtos e irregulares de Durango, México

Tesis (Maestría en Ciencias Forestales) UANL

Concepciones de los alumnos de secundaria sobre modelos probabilísticos en las secuencias de resultados aleatorios.

Resumen basado en el del autor

Observaciones a la interdisciplinariedad en Ciencias y Matemáticas en el ciclo superior de la EGB : fuerzas.

Propuesta didáctica realizada por dos profesores de la Escuela de Formación del Profesorado de EGB, Universidad de Zaragoza, publicada en Enseñanza de las Ciencias. Revista de investigación y experiencias didácticas del ICE de la Universidad Autónoma de Barcelona, vol. extra 1986, cuyo objetivo es realizar un proyecto interdisciplinar entre ciencias naturales y matemáticas: fuerzas, sistema muscular, y ley de Hooke estableciendo los conceptos implicados en el tema, integrando dichos conceptos en el tema de la fuerzas de modo que se produzca un aprendizaje más profundo y significativo e introduciendo las unidades de fuerza utilizando el dinamómetro y la aproximación al modelo vectorial. Los resultados que se obtienen son: A. el tratamiento interdisciplinar física-biología en el caso de las fuerzas debe realizarse con cierta cautela ya que los conceptos físicos implicados son difíciles de aplicar por alumnos de EGB a los complejos sistemas vivientes. B. Comprendido el concepto de gravedad, se pueden diseñar diversas actividades adecuadas y puede conseguirse que comprenda el papel del esqueleto en los vertebrados exclusivamente y por analogía en las plantas leñosas. C. Se puede utilizar el dinamómetro para introducir el concepto de vector. D. No se recomienda introducir el espacio vectorial en la EGB, pues exige un nivel de abstracción que no corresponde. E. Utilización de la ley de Hooke. Con todo esto se ha conseguido evitar la superficialidad en el tratamiento interdisciplinar, así como se han comprendido conceptos físicos aplicándolos al mundo vivo así como el aprendizaje de modelos matemáticos y el paso de la física aplicada a la formulación.