Avaliação dos algoritmos de Picard-Krylov e Newton-Krylov na solução da equação de Richards

A engenharia geotécnica é uma das grandes áreas da engenharia civil que estuda a interação entre as construções realizadas pelo homem ou de fenômenos naturais com o ambiente geológico, que na grande maioria das vezes trata-se de solos parcialmente saturados. Neste sentido, o desempenho de obras como estabilização, contenção de barragens, muros de contenção, fundações e estradas estão condicionados a uma correta predição do fluxo de água no interior dos solos. Porém, como a área das regiões a serem estudas com relação à predição do fluxo de água são comumente da ordem de quilômetros quadrados, as soluções dos modelos matemáticos exigem malhas computacionais de grandes proporções, ocasionando sérias limitações associadas aos requisitos de memória computacional e tempo de processamento. A fim de contornar estas limitações, métodos numéricos eficientes devem ser empregados na solução do problema em análise. Portanto, métodos iterativos para solução de sistemas não lineares e lineares esparsos de grande porte devem ser utilizados neste tipo de aplicação. Em suma, visto a relevância do tema, esta pesquisa aproximou uma solução para a equação diferencial parcial de Richards pelo método dos volumes finitos em duas dimensões, empregando o método de Picard e Newton com maior eficiência computacional. Para tanto, foram utilizadas técnicas iterativas de resolução de sistemas lineares baseados no espaço de Krylov com matrizes pré-condicionadoras com a biblioteca numérica Portable, Extensible Toolkit for Scientific Computation (PETSc). Os resultados indicam que quando se resolve a equação de Richards considerando-se o método de PICARD-KRYLOV, não importando o modelo de avaliação do solo, a melhor combinação para resolução dos sistemas lineares é o método dos gradientes biconjugados estabilizado mais o pré-condicionador SOR. Por outro lado, quando se utiliza as equações de van Genuchten deve ser optar pela combinação do método dos gradientes conjugados em conjunto com pré-condicionador SOR. Quando se adota o método de NEWTON-KRYLOV, o método gradientes biconjugados estabilizado é o mais eficiente na resolução do sistema linear do passo de Newton, com relação ao pré-condicionador deve-se dar preferência ao bloco Jacobi. Por fim, há evidências que apontam que o método PICARD-KRYLOV pode ser mais vantajoso que o método de NEWTON-KRYLOV, quando empregados na resolução da equação diferencial parcial de Richards.

Avaliação de condicionadores em solo para uso em telhados verdes com vistas à retenção hídrica.

As inundações são fenômenos naturais que ocorrem devido às chuvas de grande magnitude, agravadas nas áreas urbanas pela impermeabilização do solo e ineficiência dos sistemas de drenagem. Os telhados verdes surgem como uma medida compensatória estrutural que pode reter parte da água precipitada, adiando o pico de escoamento. O objetivo deste trabalho foi de desenvolver uma combinação de solo e condicionadores para telhado verde, promovam um aumento relevante na capacidade de retenção hídrica e um maior adiamento do pico de escoamento das águas pluviais. Este estudo foi dividido em duas etapas. Na Etapa 1, foram analisadas, em colunas de percolação, três condicionadores nas seguintes concentrações: Gel retentor Stockosorb (2; 4; 6 g/dm3), Fertilizante de liberação lenta Osmocote (4,7; 7,1; 9,0 g/dm3) e Zeólita (30; 50; 70 g/dm3), em três eventos (regas) consecutivos de chuva simulada na intensidade de 57 mm/h. A avaliação das concentrações mais adequadas dentre as testadas para cada condicionante foi baseada nas análises referentes à retenção hídrica (altura do meio após a rega; tempo de adiamento do escoamento; mm retidos; intensidade da água percolada em mm/min) e à qualidade da água percolada (pH, oxigênio dissolvido, turbidez e sólidos). Na Etapa 2, foi avaliada, em vasos, a influência da presença de três espécies de plantas (Arachis pintoi; Raphanus sativus; Lavandula angustifolia) em dois tipos de meio: solo sem condicionadores; solo com condicionadores nas melhores concentrações indicadas na Etapa 1, sendo simulada apenas um evento de chuva de 57 mm/h. Foram analisados parâmetros biológicos (germinação; plantas sobreviventes; comprimento do caule e da raiz; pesos da biomassa do caule e da raiz); retenção hídrica (altura do meio após a rega; tempo de adiamento do escoamento; mm retidos; intensidade da água percolada em mm/min); qualidade da água percolada (pH; oxigênio dissolvido; turbidez; sólidos; nitrato; amônia; fósforo total). Os resultados da Etapa 1 indicaram que o gel promoveu de forma significativa um aumento na retenção hídrica, e adiou o início da percolação de água, além de promover ligeira elevação do pH na água percolada. A adição de zeólita resultou em um aumento significativo da retenção hídrica, porém tal aumento não é vantajoso visto que este representa um custo adicional que poderia ser reduzido com o aumento da proporção do gel na coluna. A adição de fertilizantes não promoveu mudanças na qualidade da água percolada. Na Etapa 2, somente o efeito da presença de A. pintoi (maior produção de biomassa de raiz e caule) e R. sativus foram avaliadas. A presença dos condicionantes no solo proporcionou um desempenho significativamente superior em relação a retenção hídrica (altura do substrato e adiamento do pico de chuva) e qualidade da água percolada (pH e turbidez) quando comparados aos testes realizados na presença somente de solo. O fertilizante influenciou nas altas concentrações dos nutrientes (nitrogênio e fósforo) na água percolado nos resultados. A presença do gel no substrato, resultou numa capacidade superior de retenção de hídrica, e consequentemente no adiamento do pico de intensidade de chuva. Sendo assim, recomenda-se a aplicação do gel em telhados verdes para futuros estudos em ambientes externos.

新型土壤结构改良剂水分特性及其对玉米苗期的影响研究

试验采用室内研究的方法,探讨2种以环境废弃资源为主要原料的新型土壤改良剂的基本水分特性,验证其对玉米苗期的影响。试验结果表明,2种改良剂在不同溶液中溶胀度不同,PJG在蒸馏水中溶胀度最大,PFL则是在自来水中吸水能力最强。PFL的吸水速率要低于PJG,单位质量最大吸水量1.705,为PJG的46.9%。2种改良剂对玉米出苗率的影响不是很明显,但能显著地提高玉米苗期株高和叶面积,对苗期土壤水分的散失也起到了很好的抑制作用。2种改良剂都能明显提高玉米苗期水分利用效率,最优水平分别高于对照27.89%和58.99%。综合各方面结果,建议在玉米试验中使用PJG的最佳浓度为0.8%,PFL为0.05%。

Study on Hybrid Heat-Gas-Power Flow Algorithm for Integrated Community Energy System: 区域综合能源系统电/气/热混合潮流算法研究

With the integration of combined heat and power (CHP) units, air-conditioners and gas boilers, power, gas, and heat systems are becoming tightly linked to each other in the integrated community energy system (ICES). Interactions among the three systems are not well captured by traditional methods. To address this issue, a hybrid power-gas-heat flow calculation method was developed in this paper. In the proposed method, an energy hub model was presented to describe interactions among the three systems incorporating various CHP operating modes. In addition, three operating modes were proposed for the ICES including fully decoupled, partially coupled, and fully coupled. Numerical results indicated that the proposed algorithm can be used in the steady-state analysis of the ICES and reflect interactions among various energy systems.

Mineralogical and chemical characterization of some vermiculites from the mozambique belt of tanzania for agricultural use

Vermiculite minerals are locally available in the Mozambique Belt of Tanzania but are not currently commercially exploited. In part this may be due to lack of any precise characterization. This study was carried out as a first step to assess the suitability of these vermiculites for crop production by characterization of their mineralogical and chemical compositions. X-ray diffraction and scanning electron microscopy combined with an energydispersive X-ray system were used to establish the mineralogy. Electron microprobe analysis and inductively coupled plasma-mass spectrometry were used to study the chemical compositions and to identify any possible issues related to chemical composition that might affect their use if applied as soil conditioners. The samples were characterized as vermiculites and hydrobiotites with a wide variety of accessory minerals. Accessory minerals that might be of some concern are galena, fibrous amphiboles and sepiolite. The total levels of Ni in all vermiculites, and Cr in some, were also found to be high relative to common European standards and this might limit their potential as soil conditioners. It is clear that a field assessment of the bioavailability of various elements would be necessary before decisions relating to potential agricultural use could be made. © 2009 The Mineralogical Society.

Políticas, conceções e práticas dominantes do ensino superior em Moçambique

O presente trabalho começa por analisar a evolução dos sistemas ao longo de vários períodos históricos, bem como os conceitos e tipologias que os sustentam, no quadro da problemática e da conceptualização teórica do ensino superior. A origem da universidade na idade média, na Europa e em outras partes do mundo, fundamenta-se, principalmente, na procura do saber e nas condicionantes socioeconómicas da época. A evolução da universidade sustentada pela narrativa da modernidade, resultou em modelos diferenciados de ensino superior, que mantinham, no entanto, a razão e a epistemologia do conhecimento académico, como fatores unificadores. O modelo utilizado para traduzir a referida evolução, é proposto por Scott (1995) e configura a relação que se estabelece entre a universidade e outras formas de ensino superior. Na sequência do desenvolvimento dos sistemas, suscitados pelas relações entre os diversos atores envolvidos no ensino superior, procurou-se evidenciar a relação entre o Estado o mercado e os académicos, bem como outros atores sociopolíticos, institucionais e da sociedade civil. O quadro de análise dos mecanismos de coordenação destas envolventes, baseou-se no “Triângulo de Clark”, complementado com o modelo da “Metáfora da Flutuação”. Desde o início da década de 80 do século XX, que a missão, o modo de organização e o funcionamento das IES têm vindo a ser questionadas, como resultado das mudanças económicas de cariz neoliberal. Este cenário, propiciador de crises e de transformações, não tem impedido, porém, de manter o papel fundamental da universidade como produtora e difusora do conhecimento. No contexto da globalização e da cada vez maior influência do mercado no ensino superior, procura-se impor um modelo hegemonizado de racionalidade económica, competitividade e eficiência - o managerialismo. Não obstante alguns êxitos, esta ideologia não tem sido completamente bem-sucedida. Aliás, à tentativa da globalização de gerar uma ordem uniformista, têm sido contrapostos modelos de recontextualização que procuram refletir as realidades locais. Embora num reduzido número de países, África, registou formas de ensino superior endógenas, no período pré-colonial. Depois do espectro colonial que mantém, ainda hoje, a sua influência, os sistemas debatem-se na atualidade com diferentes dilemas, originados pelas correntes da globalização. Porém, o ensino superior em África assume um papel central no contexto do desenvolvimento dos diferentes países contribuindo, igualmente, para a construção da Nação e da sua identidade. Esta dimensão, não é impeditiva do seu envolvimento, nos desafios da sociedade e da economia do conhecimento, buscando, ao mesmo tempo, modelos e práticas equilibradoras, que proporcionem uma resposta satisfatória às necessidades sociais e económicas, nacionais e regionais. Ao enquadrar o sistema de ensino superior em Moçambique merecem destaque as etapas do processo histórico, nomeadamente o surgimento dos estudos gerais universitários como primeira forma de ensino superior mais tarde transformada em universidade, a mudança de paradigma após a independência nacional, a abertura ao setor privado e, ainda, a expansão do sistema. A discussão sobre políticas e estratégias é sustentada pela análise dos respetivos planos estratégicos bem como, pela compreensão das leis fundamentais e respetivos documentos reguladores. Este conjunto de instrumentos concorre para a reforma do sistema, que se procura implementar em Moçambique. Nesta sequência, é de salientar o debate público realizado em torno das qualificações e graus oficialmente estabelecidos, que parece constituir uma problemática ainda não completamente resolvida. Numa outra parte do trabalho, procede-se à apresentação e análise dos resultados de uma investigação sobre o ensino superior em Moçambique. Seguindo uma metodologia de análise qualitativa, foi possível estruturar a informação obtida, em diferentes dimensões e categorias. A informação foi recolhida e tratada, a partir de entrevistas efetuadas a diferentes grupos de atores, direta ou indiretamente relacionados com o ensino superior em Moçambique. Os resultados da análise conduziram à sistematização de um conjunto de linhas de força e ao traçar de conclusões, contributivas para a melhoria do quadro de referência sobre políticas, conceções e práticas do ensino superior em Moçambique.

A construção do desenvolvimento profissional dos professores

Dissertação apresentada à Escola Superior de Educação de Lisboa para obtenção de grau de mestre em Ciências da Educação, especialidade Supervisão em Educação

Spectral Analysis of Bounded Self-adjoint operators - A Linear Algebraic Approach

This thesis Entitled Spectral theory of bounded self-adjoint operators -A linear algebraic approach.The main results of the thesis can be classified as three different approaches to the spectral approximation problems. The truncation method and its perturbed versions are part of the classical linear algebraic approach to the subject. The usage of block Toeplitz-Laurent operators and the matrix valued symbols is considered as a particular example where the linear algebraic techniques are effective in simplifying problems in inverse spectral theory. The abstract approach to the spectral approximation problems via pre-conditioners and Korovkin-type theorems is an attempt to make the computations involved, well conditioned. However, in all these approaches, linear algebra comes as the central object. The objective of this study is to discuss the linear algebraic techniques in the spectral theory of bounded self-adjoint operators on a separable Hilbert space. The usage of truncation method in approximating the bounds of essential spectrum and the discrete spectral values outside these bounds is well known. The spectral gap prediction and related results was proved in the second chapter. The discrete versions of Borg-type theorems, proved in the third chapter, partly overlap with some known results in operator theory. The pure linear algebraic approach is the main novelty of the results proved here.

Development of a portable composite equipment for coastal fishery and hydrographic investigations

This thesis reports on the details of the works done to develop a complete system for acquisition of the important marine environmental parameters namely, current, current direction, salinity, temperature and depth. It encompaéps transducers,signalconditioners display arrangements and remote controlled multiplexer which constitue the system. The various associate instruentation and environmental requisites and problems have been discussed and solved to considerable extend. The design and development features of this composite system includes an integrated approach in order to make the final equipment to be simple, inexpensive and easy for operation from small and large boats. This could be achieved with the successful development of all required components with features matching between them, such as sensors, signals conditioners remote operated multiplexers, comon display methods, quick performance check and calibration methods. The major success rests on the development of sensors with excellent performance characteristics suitable for marine environment. out of the 5 sensors. that of current salinity and depth are quite noval types with specific advantages. The environmental effects have been eliminated to the required extend. The common signal conditioner for salinity, temperature and depth has noval design features for achieving simplicity, reliability and accomodating the three sensors of different functional requirements.

Occupants’ behavioural adaptation in workplaces with non-central heating and cooling systems

Occupants’ behaviour when improving the indoor environment plays a significant role in saving energy in buildings. Therefore the key step to reducing energy consumption and carbon emissions from buildings is to understand how occupants interact with the environment they are exposed to in terms of achieving thermal comfort and well-being; though such interaction is complex. This paper presents a dynamic process of occupant behaviours involving technological, personal and psychological adaptations in response to varied thermal conditions based on the data covering four seasons gathered from the field study in Chongqing, China. It demonstrates that occupants are active players in environmental control and their adaptive responses are driven strongly by ambient thermal stimuli and vary from season to season and from time to time, even on the same day. Positive, dynamic, behavioural adaptation will help save energy used in heating and cooling buildings. However, when environmental parameters cannot fully satisfy occupants’ requirements, negative behaviours could conflict with energy saving. The survey revealed that about 23% of windows are partly open for fresh air when air-conditioners are in operation in summer. This paper addresses the issues how the building and environmental systems should be designed, operated and managed in a way that meets the requirements of energy efficiency without compromising wellbeing and productivity.

Antimicrobial and mechanical properties of acrylic resins with incorporated silver-zinc zeolite - part I

Objective: The purpose of this in vitro study was to evaluate the antimicrobial activity of acrylic resins containing different percentages of silver and zinc zeolite, and to assess whether the addition of zeolite alters the flexural and impact strength of the resins. Background: The characteristics of acrylic resins support microorganism development that can threaten the health of the dentures user. Material and methods: A microwave-polymerised (Onda-Cryl) and two heat-polymerised (QC20 and Lucitone 550) acrylic resins were used. The materials were handled according to the manufacturers` instructions. Fifty rectangular-shaped specimens (8 x 10 x 4mm) were fabricated from each resin and assigned to 5 groups (n = 10) according to their percentage of Irgaguard B5000 silver-zinc zeolite (0%- control, 2.5%, 5.0%, 7.5% and 10%). Flexural strength and Izod impact strength were evaluated. The antimicrobial activity against two strains of Candida albicans and two strains of Streptococcus mutans was assessed by agar diffusion method. Data were analysed statistically by one-way ANOVA and Tukey`s test at 5% significance level. Results: The addition of 2.5% of Irgaguard B5000 to the materials resulted in antimicrobial activity against all strains. Flexural strength decreased significantly with the addition of 2.5% (QC20 and Lucitone 550) and 5.0% (Onda-Cryl) of Irgaguard B5000. The impact strength decreased significantly with the addition of 2.5% (Lucitone 550) and 5.0% (QC20 and Onda-Cryl) of zeolite. Conclusion: The addition of silver-zinc zeolite to acrylic resins yields antimicrobial activity, but may affect negatively the mechanical properties, depending on the percentage of zeolite.

Solar PV Powered Air Conditioner Analysis for an Office/Classroom in a Tropical Climate

This thesis focuses on using photovoltaic produced electricity to power air conditioners in a tropical climate. The study takes place in Surabaya, Indonesia at two different locations the classroom, located at the UBAYA campus and the home office, 10 km away. Indonesia has an average solar irradiation of about 4.8 kWh/m²/day (PWC Indonesia, 2013) which is for ideal conditions for these tests. At the home office, tests were conducted on different photovoltaic systems. A series of measuring devices recorded the performance of the 800 W PV system and the consumption of the 1.35 kW air conditioner (cooling capacity). To have an off grid system many of the components need to be oversized. The inverter has to be oversized to meet the startup load of the air conditioner, which can be 3 to 8 times the operating power (Rozenblat, 2013). High energy consumption of the air conditioner would require a large battery storage to provide one day of autonomy. The PV systems output must at least match the consumption of the air conditioner. A grid connect system provides a much better solution with the 800 W PV system providing 80 % of the 3.5 kWh load of the air conditioner, the other 20 % coming from the grid during periods of low irradiation. In this system the startup load is provided by the grid so the inverter does not need to be oversized. With the grid-connected system, the PV panel’s production does not need to match the consumption of the air conditioner, although a smaller PV array will mean a smaller percentage of the load will be covered by PV. Using the results from the home office tests and results from measurements made in the classroom. Two different PV systems (8 kW and 12 kW) were simulated to power both the current air conditioners (COP 2.78) and new air conditioners (COP 4.0). The payback period of the systems can vary greatly depending on if a feed in tariff is awarded or not. If the feed in tariff is awarded the best system is the 12 kW system, with a payback period of 4.3 years and a levelized cost of energy at -3,334 IDR/kWh. If the feed in tariff is not granted then the 8 kW system is the best choice with a lower payback period and lower levelized cost of energy than the 12 kW system under the same conditions.

Gestão da inovação para a sustentabilidade ambiental: estudos de caso do desenvolvimento e difusão de produtos de consumo industrializados com materiais de fontes renováveis

O objetivo desta tese é identificar como ocorre a gestão da inovação de produto ambientalmente sustentável. Pelo método de estudo de caso e sob a perspectiva de três vertentes da teoria organizacional (estrutura do setor de negócios, visão baseada em recursos e visão relacional) foi realizada uma análise abrangente de como os condicionantes externos do ambiente competitivo, os condicionantes internos empresariais e os relacionamentos organizacionais impactaram no projeto de desenvolvimento e difusão de duas inovações de produto com atributos favoráveis à sustentabilidade ambiental: uma esponja de banho com fibras amazônicas e PET reciclado e um lava-louças líquido para o pronto-uso de fontes renováveis. Os dois casos apresentam marcantes diferenças em relação ao porte das empresas, às estruturas, competências e culturas organizacionais, à maturidade das respectivas plataformas tecnológicas de fontes renováveis e às abordagens utilizadas na gestão dos projetos de desenvolvimento de novo produto. Além disso, os dois casos são distintos na competitividade dos atributos de produto ambientais e funcionais em relação ao preço ante os produtos concorrentes. Apesar destas diferenças, construtos da visão relacional foram utilizados para identificar similaridades entre os dois estudos de caso na gestão da inovação. Redes informais internas realizaram uma inovação organizacional ao criarem um departamento de sustentabilidade, o qual realizou diagnósticos e recomendações para minimizar os riscos sócio-ambientais e regulatórios decorrentes do suprimento da fibra amazônica para a esponja de banho. E um relacionamento colaborativo complementou a inovação de produto e realizou inovações de marketing que proporcionaram o melhor desempenho na difusão do lava-louças pronto-uso de fontes renováveis no varejo. Portanto, apesar das diferenças nos condicionantes internos e externos, a gestão da inovação nos dois casos se utilizou de relacionamentos colaborativos a fim de gerar inovações empresariais que solucionaram as restrições ao processo de inovação de produto ambientalmente sustentável.

Análise bioclimática do bairro do Renascença II São Luis-MA: realidade e perspectiva do conforto térmico em espaços externos

The present research concerns about outdoor s thermal comfort conditions in hot-humid climate cities, understanding that life quality is a result of the urban object s type built for the human being in an environment with specific climate and morphological characteristics. It is presented as object of study the correlation between the neighborhood Renascença II s microclimate in São Luis /MA-Brazil, hot-humid climate city, and its urban morphological changes. As well as the thermal comfort s satisfaction level of its outdoor users. The research has as general goal to diagnosis the way these transformations caused by the urbanization influence the Renascença II s microclimate, identifying critical spots of the studied area, in order to contribute with land use recommendations based on bioclimatic architecture concepts and supply bases to urban design decisions adequate to the São Luis climate. It is presented as theoretical bases the urban climate, its concepts and elements. After that, the thermal comfort conditioners and its prediction models of thermal comfort sensation in outdoor are presented. The predictive models are presented along with bioclimatic assessment methods. Finally the use of bioclimatic assessment as an effective tool to identify places that need changes or preservation in order to seek environment quality. The applied methodology was based on the studies of Katzschner (1997), complemented by Oliveira s (1988) and Bustos Romero s (2001) studies that suggest an analysis and evaluation of maps of topography, buildings floors, land use, green areas and land covering, in order to overlap their characteristics and identify climate variable s measurements points; then a quantitative analysis of the climate variables (air temperature and humidity, wind speed and direction) of the chosen points takes place. It was perceived that Renaissance II has no permanence areas as squares or parks, its outdoor has little vegetation and presets high land impermeability and built density levels. The majority of the people interviewed said that was comfortable in a range of air temperature between 27,28ºC and 30,71ºC. The elaboration of a neighborhood master plan is important, which defines strategies for improvement of the life quality of its inhabitants