Simulação computacional do comportamento de estruturas de aço sob incêndio

A análise do comportamento estrutural sob incêndio constitui uma parte importante da engenharia de proteção contra incêndio, especialmente no caso de estruturas de aço, por sua alta condutividade térmica e relativa esbeltez das seções. As dificuldades econômicas e práticas, associadas à avaliação do comportamento estrutural, por meio de ensaios em escala real, têm estimulado o desenvolvimento e uso de métodos de simulação numérica. Esta tese trata da simulação numérica do comportamento de estruturas de aço sob condições de incêndio e se divide em três partes. As duas primeiras partes foram desenvolvidas na Universidade de Liége, na Bélgica, usando-se o programa SAFIR como ferramenta numérica. A terceira parte foi desenvolvida de forma independente, na Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Na primeira parte, é feito um estudo comparativo entre o uso de elementos finitos de viga e de casca, na modelagem de vigas simplesmente apoiadas, sujeitas a flambagem lateral por torção. Os esforços de torção, presentes no caso de flambagem lateral, podem levar a uma plastificação da seção transversal e à conseqüente redução da rigidez à torção da seção. Da mesma forma, a degradação das propriedades do material, com o aumento da temperatura, leva à redução da rigidez à torção Havia dúvidas se o modelo com elementos de viga, com uma rigidez à torção constante, poderia fornecer uma resposta aceitável. O estudo mostrou que uma resposta com boa precisão pode ser conseguida, usando-se elementos de viga, desde que o módulo de elasticidade transversal seja ajustado para refletir seu valor correspondente à temperatura de falha. Isso implica um processo iterativo, uma vez que a temperatura de falha não é previamente conhecida. Por outro lado, a degradação da rigidez à torção, por efeitos de plastificação, pode ser ignorada. Na segunda parte, é feita a comparação entre as modelagens bidimensional e tridimensional, de galpões industriais de um andar, sob incêndio. Comumente, a estrutura de galpões industriais é composta por pórticos-tipo, dispostos em paralelo. A análise desses galpões é comumente feita pela simulação no plano do pórtico de aço ou, simplesmente, da treliça da cobertura Na análise bidimensional, importantes efeitos fora do plano são ignorados, como a redistribuição de esforços devido à degradação do material ou à expansão térmica, ou instabilidade lateral dos elementos. A importância desses efeitos e a adequabilidade do modelo 2D para representar o comportamento real são discutidas. Na terceira parte, um modelo numérico para a simulação tridimensional do comportamento de estruturas de aço sob incêndio é apresentado. O modelo é baseado no conceito de rótulas plásticas generalizadas, com modificações para melhor representar a formação e expansão da plastificação no elemento. A descrição cinemática adotada permite obter bons resultados, mesmo com o uso de poucos elementos. A determinação do vetor de esforços internos no elemento, incluindo os efeitos da temperatura, é detalhada. O procedimento foi validado por comparação com ensaios e com modelos numéricos mais sofisticados, como o programa SAFIR. Os resultados demonstram que o procedimento proposto pode ser usado como uma forma alternativa de análise 3D de estruturas sob incêndio, com precisão razoável e baixo esforço computacional.

Biocombustíveis versus alimentos : análise situacional no Estado de São Paulo

A energia necessária ao ser humano para realizar suas atividades, principalmente nos últimos dois séculos, aumentou drasticamente e tende a continuar aumentando. Para abastecer energeticamente estas atividades, o ser humano lançou mão, principalmente, de recursos fósseis e hídricos. Estes recursos, finitos ou limitados, são de abastecimento restrito devido a questões geopolíticas, econômicas e ambientais, motivos suficientes para que ocorra uma busca por alternativas a estas fontes energéticas. No entanto, o uso de biocombustíveis na substituição da gasolina tem sofrido criticas por ter sido relacionado à diminuição da oferta de alimentos e conseqüente aumento do preço destes. Diante deste contexto, pretende-se, com este trabalho, aprofundar a discussão do atual perfil de produção de cana-de-açúcar, maior fonte nacional de biocombustível na atualidade, no estado de São Paulo, maior produtor de cana do país, e sua relação com a produção de alimentos neste estado. Os dados brutos aqui trabalhados foram obtidos do IBGE – Produção Agrícola Municipal (PAM) e Produção da Pecuária Municipal (PPM) nos anos de 1990, 1999 e 2008 das regiões do Estado de São Paulo. Os mesmos foram convertidos a mapas para visualização da dinâmica produtiva agropecuária do Estado de São Paulo, utilizando-se o programa ArcMap®. As atividades agropecuárias selecionadas foram as de mais expressão produtiva: cana-de-açúcar, café, feijão, laranja, milho, soja, arroz, trigo, rebanho bovino e produção leiteira. A expansão da cana-de-açúcar impactou a área plantada de todas as atividades agropecuárias analisadas neste estudo. É possível inferir, com base nas informações coletadas e tratadas, que a produção canavieira tende a se expandir em áreas de pastagens. Observa-se que a expansão da área plantada de cana-de-açúcar no estado de São Paulo não reduziu a produção total das atividades agropecuárias estudadas. A tendência à mecanização da cana-de-açúcar pode colaborar para um zoneamento mais adequado das demais culturas em áreas impróprias à mecanização, diminuindo, assim, possíveis impactos na produção de alimentos. Deve-se considerar a dinâmica do setor agrícola ao longo de períodos longos, para que pequenos aumentos ou flutuações que ocorrem de maneira natural não sejam atribuídos a lavouras destinadas aos biocombustíveis. Na experiência do estado de São Paulo conseguiu-se observar que a questão é mais complexa do que se imaginava no início da proposta deste projeto. Os resultados analisados da possível coexistência entre a produção de biocombustíveis e alimentos não podem ser garantidos para outras regiões do Brasil. Empiricamente, é possível inferir que produzir biocombustíveis e alimentos não é antagônico e, sim, potencialmente aplicável no modelo agrícola brasileiro. No entanto, fica a sugestão de aprofundar esta proposta de estudo com utilização de modelos econométricos e estatísticos para a validação científica do estudo ora apresentado.

Desempenho produtivo e comportamento de vacas holandesas com a utilização de duas fontes protéicas na alimentação

O trabalho experimental foi desenvolvido em uma propriedade de produção leiteira no município de Camargo, na região fisiográfica denominada de Planalto Médio do RS, com o objetivo de estudar e quantificar o efeito da substituição do componente protéico (farelo de soja) da ração, comumente fornecida aos animais, por pastejo controlado de trevo branco (Trifolium repens L.) em animais mantidos em pastagens de azevém (Lolium multiflorum L.), na performance produtiva, comportamento e qualidade do leite de vacas holandesas. Para tal, foram utilizados dois grupos de animais agrupados de forma homogênea após estratificação por produção, período de lactação e peso corporal, em um delineamento experimental completamente casualizado em blocos. Os dois grupos eram mantidos em pastagens de azevém, por um determinado período de tempo durante o dia (aproximadamente 5 horas). Um grupo recebia diariamente 3 kg de suplemento energético constituído de farelo de milho, farelo de trigo, casca de soja e sal mineral (subtraída de farelo de soja) e tinha acesso controlado à pastagem de trevo branco (aproximadamente 2,5 horas), denominado tratamento TB; outro recebia a mesma quantidade de suplemento, adicionada de quantidade de proteína equivalente ao consumo diário no tratamento anterior via trevo, na forma de farelo de soja, denominado tratamento FS. As medições eram realizadas em avaliações quinzenais, procedendo-se controles leiteiros individuais, medidas de perímetro torácico, coletas de amostras de sangue e leite dos animais e registro de atividades dos animais em pastejo. Os resultados demonstraram semelhanças significativas entre os dois tratamentos, para a maioria das variáveis estudadas, com exceção do teor de proteína do leite que foi maior para o tratamento TB, e os valores de teor de lactose, tempo de pastejo e freqüência de bocados maiores para o tratamento FS. Estes resultados indicam que a utilização do trevo branco, como fonte protéica para os animais, foi tecnicamente viável e eficiente.

Desenvolvimento de uma estratégia de fusão gênica visando à localização de proteínas em plantas

Uma significativa quantidade de proteínas vegetais apresenta-se compartimentalizada nas diversas estruturas celulares. A sua localização pode conduzir à elucidação do funcionamento dos processos biossintéticos e catabólicos e auxiliar na identificação de genes importantes. A fim de localizar produtos gênicos relacionados à resistência, foi utilizada a fusão de cDNAs de arroz (Oryza sativa L.) ao gene da proteína verde fluorescente (GFP). Os cDNAs foram obtidos a partir de uma biblioteca supressiva subtrativa de genes de arroz durante uma interação incompatível com o fungo Magnaporthe grisea. Estes cDNAs foram fusionados a uma versão intensificada de gfp e usados para transformar 500 plantas de Arabidopsis thaliana. Outras 50 plantas foram transformadas com o mesmo vetor, porém sem a fusão (vetor vazio). Foram obtidas aproximadamente 25.500 sementes oriundas das plantas transformadas com as fusões EGFP::cDNAs e 35.000 sementes das transformadas com o vetor vazio, produzindo, respectivamente, 750 e 800 plantas tolerantes ao herbicida glufosinato de amônio. Após a seleção, segmentos foliares das plantas foram analisados por microscopia de fluorescência, visando o estabelecimento do padrão de localização de EGFP. Foram observadas 18 plantas transformadas com a fusão EGFP::cDNAs e 16 plantas transformadas com o vetor vazio apresentando expressão detectável de GFP. Uma planta transformada com uma fusão EGFP::cDNA apresentou localização diferenciada da fluorescência, notadamente nas células guarda dos estômatos e nos tricomas. Após seqüenciamento do cDNA fusionado, foi verificado que esta planta apresentava uma inserção similar a uma seqüência codificante de uma quinase, uma classe de enzimas envolvidas na transdução de sinais em resposta à infecção por patógenos.

Transferência de tecnologia na lavoura arrozeira gaúcha : uma análise do Projeto CFC

O Projeto CFC é uma iniciativa de transferência de tecnologia em lavouras de arroz irrigado e está sendo executado simultaneamente no Rio Grande do Sul e na Venezuela. Seu principal propósito é o aumento de produtividade, diminuindo a lacuna de rendimento existente entre as lavouras atuais e o potencial produtivo da cultura obtido em áreas experimentais. Para tanto, está se usando um sistema híbrido de transferência de tecnologia de manejo para altas produtividades. Este sistema inclui o trabalho em grupos de produtores, o estabelecimento de parcelas demonstrativas e a flexibilidade no manejo. As instituições envolvidas são o IRGA (Instituto Riograndense do Arroz) e o FLAR (Fundo Latinoamericano para Arroz Irrigado) na condição de executores, e o CFC (Fundo Comum para Commodities) na condição de principal agente financiador. A presente dissertação, além de caracterizar e contextualizar o Projeto CFC, tem como objetivo analisar o referido Projeto, indicando alguns de seus impactos iniciais e potenciais à lavoura arrozeira gaúcha. Nesse sentido, foi aplicado um questionário visando captar a percepção de produtores, bem como foram construídos alguns cenários a partir dos resultados das parcelas demonstrativas instaladas na safra 2003/2004. Adicionalmente, foi feita uma análise em nível setorial, abordando alguns fatores determinantes da competitividade da produção orizícola. Por fim, além de impactos iniciais e potenciais do Projeto CFC, foi possível perceber indicativos de sua eficácia como método de transferência de tecnologia.

Potencial de produção de grãos brasileiros via fertilização e impactos nas emissões de CO2eq

Para todos os municípios Brasileiros foram coletados dados de área plantada, quantidade produzida, tipos de solos e uso do solo, para o Arroz, Feijão, Trigo, Milho e Soja. Com o auxílio de Sistema de Informações Geográficas (SIG), mapas foram elaborados, e a partir do cruzamento entre eles, produtividades por tipo de solo em áreas antropizadas foram obtidas. A partir das faixas de produtividades esperadas relativas às faixas de dosagem de adubação por nível de disponibilidade de macronutrientes primários (Nitrogênio, Fósforo e Potássio) no solo, recomendadas pela Embrapa (WebAgritec), considerou-se que cada município, sem nenhuma expansão de área, a partir de seu valor real de produtividade em 2011/12, aumentasse a mesma até o valor máximo esperado e correspondente à recomendação de dosagem de adubação relativa à faixa superior de produtividade. Considerou-se um período de dez anos para a subida de um patamar para outro de produtividade, o que permitiu um horizonte temporal das estimativas de 2011/12 até 2061/62. Projetaram-se os Consumos, Dosagens e Eficiências de Adubação, bem como os Balanços de CO2eq para os macronutrientes primários, necessários e resultantes destas novas condições. O horizonte e os volumes de produção agrícolas resultantes foram comparados com as projeções do MAPA 2021/22 e do Outlook Fiesp 2023. O potencial de volume de produção agrícola via fertilização destas cinco culturas e o impacto no balanço de CO2eq são então mensurados, culminando com a possibilidade de significativas antecipações deste volume em termos de número de safras e com o efeito benéfico no balanço de CO2eq, permitindo em virtude das áreas poupadas, postergação expressiva em termos de emissões de CO2eq

Uma extensão do protocolo CAN para aplicações críticas em sistemas distribuídos

Sistemas computacionais de tempo-real são tipicamente construídos a partir de primitivas de sincronização que fornecem uma noção do tempo no objetivo de coordenar a execução múltiplos fluxos de instruções em um processador. Quando o processamento é centralizado, a base de tempo destas primitivas é extraída do oscilador local da plataforma, permitindo que as ações do sistema sejam devidamente ordenadas, respeitando restrições de tempo e causalidade. No entanto, em sistemas distribuídos o problema não pode ser resolvido desta forma em decorrência de imperfeições nos dispositivos físicos. Diferenças mínimas na freqüência de osciladores fazem com que as bases de tempo dos componentes divirjam cada vez mais ao longo do tempo, dificultando ou até mesmo impossibilitando um ordenamento consistente de eventos. Por esta razão, sincronização de relógios é um serviço de fundamental importância, sobretudo em aplicações críticas, onde os níveis de confiabilidade exigidos são mais elevados. O presente trabalho consiste na proposta e implementação de uma plataforma de comunicação otimizada para sistemas de controle distribuídos, caracterizados por uma alta regularidade no comportamento da comunicação. O objetivo é propor uma solução em baixo nível com suporte para o projeto de sistemas distribuídos no domínio de aplicações críticas. A plataforma proposta, à qual foi atribuído o nome CASCA, sigla para “Communication Architecture for Safety- Critical Applications”, é de fato uma extensão time-triggered do protocolo CAN. Acima da camada de enlace do protocolo original foram projetados mecanismos sincronização de relógios e criação inicial da base de tempo, implementados na forma de uma combinação de hardware e software. Principais características da plataforma são jitter mínimo, uma base de tempo global essencialmente distribuída e particionamento temporal. Diferentes alternativas de projeto foram consideradas, observando com maior atenção a viabilidade de prototipação em dispositivos FPGA para fins de validação e aplicação imediata em plataformas reconfiguráveis. Como forma de validação da plataforma, um sistema elementar formado por três nodos foi sintetizado com sucesso em bancada obtendo-se como resultado uma base de tempo essencialmente distribuída com precisão menor do que um micro-segundo.

Análise estática e dinâmica de placas e cascas de materiais compósitos laminados usando elementos finitos hexaédricos de oito nós com integração reduzida

Neste trabalho implementou-se o elemento hexaédrico com um ponto de integração para análise estática e dinâmica de placas e cascas de materiais compósitos laminados com ou sem enrijecedores. O elemento está livre de travamento volumétrico e travamento de cisalhamento, não apresentando modos espúrios. São também incluídos problemas com não-linearidade geométrica A matriz de rigidez e de massa são dadas de forma explícita, reduzindo o tempo computacional, especialmente na análise não-linear. Para evitar o travamento de cisalhamento as componentes de deformações são referidas a um sistema co-rotacional. O travamento volumétrico é também eliminado, já que a parte dilatacional (esférica) da matriz gradiente é avaliada apenas no ponto central do elemento. Para a solução das equações de equilíbrio na análise estática, utilizam-se um método direto baseado na eliminação de Gauss ou um método iterativo de gradientes conjugados com precondicionamento executado através da eliminação incompleta de Choleski. Para a análise dinâmica, as equações de equilíbrio são integradas através do método explícito ou implícito de Taylor-Galerkin ou do método implícito de Newmark. Para análise não-linear utiliza-se o Método Generalizado de Controle dos Deslocamentos. Através de exemplos numéricos demonstra-se a eficiência e o potencial do elemento tridimensional na análise linear e não-linear de placas e cascas de materiais laminados. Os resultados são comparados com trabalhos que utilizam diferentes elementos de placas e cascas.

Impactos das mudanças climáticas na produção de açúcar e seus efeitos sobre a economia do Brasil

As mudanças climáticas irão impactar as produções agrícolas de maneiras distintas em cada região do mundo. Os impactos sobre culturas açucareiras (cana-de-açúcar e beterraba açucareira) provocarão mudanças na oferta de açúcar com consequentes mudanças econômicas nos países produtores. Para compreender efeitos dos choques de produtividade no setor sucroenergético e na economia brasileira (PIB e bem-estar) realizou-se uma revisão da literatura sobre os impactos previstos nestas culturas para cenários de mudanças climáticas. Levantaram-se 21 trabalhos, divididos em 10 regiões do mundo de acordo com seus padrões de produção e consumo, que permitiram estabelecer três cenários de choques em produtividade, mínimo, médio e máximo, para cada região. Levantaram-se também choques de produtividade mínimos e máximos para as grandes culturas (trigo, milho, arroz e soja) com base em trabalhos divulgados pelo IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change). Para traduzir os choques de produtividade em retornos econômicos, foram simulados em um modelo econômico os três cenários de choques em produtividade sobre as culturas açucareiras, e outros seis cenários combinando tais choques aos choques em produtividade sobre as grandes culturas. O modelo econômico de equilíbrio geral computável GTAP (Global Trade Analysis Project) foi utilizado, considerando o ano base de 2011, para analisar os efeitos sobre o setor sucroenergético e sobre a economia brasileira. Observou-se que as mudanças climáticas tendem a promover ganhos de produtividade nas culturas açucareiras e na produção de açúcar de diversas regiões do globo. No caso do Brasil, os cenários de choques de produtividade sobre as grandes culturas e culturas açucareiras em conjunto promoveram ganhos de PIB e bem-estar pouco superiores aos cenários de choques somente nas culturas açucareiras. Os resultados sugerem que as mudanças climáticas pouco influenciarão os setores de cana-de-açúcar e açúcar do Brasil. A participação destes setores no PIB é pequena de forma que as variações que promoverão para o PIB e bem-estar brasileiro serão modestas, embora positivas. Para futuros trabalhos sugere-se a incorporação de novas culturas e da pecuária aos cenários, estudos mais regionalizados sobre os impactos do clima futuro nas produtividades agrícolas, e a adoção de modelos econômicos dinâmicos nas análises de cenários de choques de produtividade.

Favela, audiovisual e a CUFA : reflexões sobre "soldado do morro'", "falcão-meninos do tráfico" e " 5 x favela - agora por nós mesmos"

A presente pesquisa dedica-se ao estudo da utilização de produtos audiovisuais como um instrumento de produção de significados e legitimação dos “locais” como os “autênticos” representantes da favela. O videoclipe “Soldado do morro” (2000), o documentário “Falcão – Meninos do tráfico” (2006) e o episódio “Arroz com Feijão” do filme “5 x Favela – Agora por nós mesmos” (2010) são nossos objetos de investigação para compreender como a CUFA através desses produtos audiovisuais alcançou o patamar que lhe posicionou como uma das instituições mais representativas das favelas cariocas e de como esse espaço de representação pode operar na lógica de mercado.

Amendoim

Imagem componente do jogo “DigesTower (http://www.loa.sead.ufscar.br/digestower.php)” desenvolvido pela equipe do Laboratório de Objetos de Aprendizagem da Universidade Federal de São Carlos (LOA/UFSCar).