Uma proposta de sequência didática para o ensino de Programação Linear no Ensino Médio

Pós-graduação em Matemática em Rede Nacional - IBILCE

Metodologia para otimização em subcontratação de serviço de usinagem

Operational Research (OR) is an eminent science to business competitiveness and the capacity of algorithms and spreadsheets that exist today allows people to apply them for a lower cost and with less complexity. However, spreadsheets linked to OR techniques, when directed to real problems, are still little explored in their full potential. In order to use them better, this article utilizes the Microsoft Office Excel to solve an optimization practical problem and decision-making of machining subcontracting. In general, although considered a frequent problem, is not of easy solution, optimize the mix of production versus outsourcing, because of the restrictions and resources available, it requests investments in specific software. In this way, this research aims to develop software to be called SOSU (Optimization Software for Machining Subcontracting). SOSU should introduce the best mix of internal and subcontracted machining for n types of parts that, over a certain period of time t, maximize capacity and meet all the demand at the lowest cost possible. The methodology adopted follows the bibliographic reference and it is assumed that the necessary data to prove from mathematical modeling of production areas and from a system of costs already structured. The nature of the problem justifies the application of Linear Programming (LP), Visual Basic for Applications (VBA) is used for computational implementation and interface with the user and the supplement Solver to find the solution. The analysis of the experiments show that the SOSU optimizes resources and improves the decision-making process, besides an easy operation, it can be implemented or quickly adapted and without the need of large investments.

Simulação de modelagem qualitativa para avaliação preliminar da qualidade da água na Bacia do Ribeirão das Perdizes em Campos do Jordão/SP, como subsídio ao enquadramento

The purpose of this research was to present the principles for the implementation of a future water body classification program at the UGRHI-1 (Management Unit of Water Resources-1/São Paulo, Brazil) using qualitative and quantitative water modeling. Our study area was in Campos do Jordão, a city in the state of São Paulo, specifically in the Perdizes river watershed, which is included in the UGRHI-1. The water quality assessment used a modeling mehtodology that can support a future study for the classification of water bodies in the region. The behavior of DO and BOD parameters was assessed in the water quality scenarios, considering the variations of flows, loads, reductions in withdrawals and different efficiencies in sewage treatment. The model used was QUAL2E developed by USEPA (United States Environmental Protection Agency) that received a new graphic interface named QUAL2R model. The reference flows Q7,10, Q95% and Qm used were obtained through the DAEE (Department of Water and Electric Energy) hydrologic regionalization method. It was noted that of the 9 proposed scenarios, only scenario 6 that was predicted in the flow regime Qm with the existence of a treatment system capable of removing 93% of the BOD, in the Perdizes River remained 67.5% of the time in class 2. Scenario 8 predicted a 50% reduction in In scenario 8 a reduction of 50% in the flow captured in CA-04, associated with the efficiency of 93% of BOD removal keeping the river in class 2. In scenario 9 the minimum required efficiency in sewage treatment in the flow regime Q95% for keeping the river in class 2 was also calculated and the value of 94.7% was obtained.

Cinética do 15N em frangos de corte

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Análise dinâmica não-linear de um sistema não-ideal, utilizando amortecedor magneto-reológico

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Aplicação de sensor de deslocamento angular em fibra óptica para medição de concentração de líquidos via ondas acústicas guiadas

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Aplicação do valor presente ajustado (APV) para avaliação do fluxo de caixa de uma empresa do setor automotivo no sistema inovar auto

The automobile industry shows relevance inside the Brazilian industrial scenario since it contributes with the development of a significant chain of supply, distributors, workshops, publicity agencies and insurance companies in the internal market, aside from being one of the five biggest worldwide market. Thereby, the federal government decreed in Dec, 17th 2012 by Law nº 12.715 the Inovar-Auto Program. As the Adjusted Present Value (APV) is highly recommended, although not yet widespread to public politics of tax reduction, this work intends to apply the APV method on the cash flow analysis of an automobile sector's company, which has recently installed in national territory and wants to rely with governmental incentives proposed by Inovar-Auto Program. The developed work evaluates the company's current cash flow stochastically from mathematical modeling of variables such as price, demand and interest rate through probability distributions with the assist of Crystal Ball software, a Microsoft Excel Add-in, generating different scenarios from Monte Carlo Simulation. As results probabilities situations have been evaluated until the end of the Inovar-Auto's conducted period, in 2017. Beside APV others indicator such as Internal Rate of Return (IRR) and payback period were estimated for the investment project. For APV a sampling distribution with only 0.057% of risk, IRR of 29% were obtained and estimated project payback period was 4.13 years

Aplicação do valor presente ajustado (APV) para avaliação do fluxo de caixa de uma empresa do setor automotivo no sistema inovar auto

The automobile industry shows relevance inside the Brazilian industrial scenario since it contributes with the development of a significant chain of supply, distributors, workshops, publicity agencies and insurance companies in the internal market, aside from being one of the five biggest worldwide market. Thereby, the federal government decreed in Dec, 17th 2012 by Law nº 12.715 the Inovar-Auto Program. As the Adjusted Present Value (APV) is highly recommended, although not yet widespread to public politics of tax reduction, this work intends to apply the APV method on the cash flow analysis of an automobile sector's company, which has recently installed in national territory and wants to rely with governmental incentives proposed by Inovar-Auto Program. The developed work evaluates the company's current cash flow stochastically from mathematical modeling of variables such as price, demand and interest rate through probability distributions with the assist of Crystal Ball software, a Microsoft Excel Add-in, generating different scenarios from Monte Carlo Simulation. As results probabilities situations have been evaluated until the end of the Inovar-Auto's conducted period, in 2017. Beside APV others indicator such as Internal Rate of Return (IRR) and payback period were estimated for the investment project. For APV a sampling distribution with only 0.057% of risk, IRR of 29% were obtained and estimated project payback period was 4.13 years

Ein inverses Problem für die degeneriert parabolische Richardsgleichung

In der vorliegenden Arbeit werden zwei physikalischeFließexperimente an Vliesstoffen untersucht, die dazu dienensollen, unbekannte hydraulische Parameter des Materials, wiez. B. die Diffusivitäts- oder Leitfähigkeitsfunktion, ausMeßdaten zu identifizieren. Die physikalische undmathematische Modellierung dieser Experimente führt auf einCauchy-Dirichlet-Problem mit freiem Rand für die degeneriertparabolische Richardsgleichung in derSättigungsformulierung, das sogenannte direkte Problem. Ausder Kenntnis des freien Randes dieses Problems soll dernichtlineare Diffusivitätskoeffizient derDifferentialgleichung rekonstruiert werden. Für diesesinverse Problem stellen wir einOutput-Least-Squares-Funktional auf und verwenden zu dessenMinimierung iterative Regularisierungsverfahren wie dasLevenberg-Marquardt-Verfahren und die IRGN-Methode basierendauf einer Parametrisierung des Koeffizientenraumes durchquadratische B-Splines. Für das direkte Problem beweisen wirunter anderem Existenz und Eindeutigkeit der Lösung desCauchy-Dirichlet-Problems sowie die Existenz des freienRandes. Anschließend führen wir formal die Ableitung desfreien Randes nach dem Koeffizienten, die wir für dasnumerische Rekonstruktionsverfahren benötigen, auf einlinear degeneriert parabolisches Randwertproblem zurück.Wir erläutern die numerische Umsetzung und Implementierungunseres Rekonstruktionsverfahrens und stellen abschließendRekonstruktionsergebnisse bezüglich synthetischer Daten vor.

A theory for controlling cell cycle dynamics using a reversibly binding inhibitor

We demonstrate, by using mathematical modeling of cell division cycle (CDC) dynamics, a potential mechanism for precisely controlling the frequency of cell division and regulating the size of a dividing cell. Control of the cell cycle is achieved by artificially expressing a protein that reversibly binds and inactivates any one of the CDC proteins. In the simplest case, such as the checkpoint-free situation encountered in early amphibian embryos, the frequency of CDC oscillations can be increased or decreased by regulating the rate of synthesis, the binding rate, or the equilibrium constant of the binding protein. In a more complex model of cell division, where size-control checkpoints are included, we show that the same reversible binding reaction can alter the mean cell mass in a continuously dividing cell. Because this control scheme is general and requires only the expression of a single protein, it provides a practical means for tuning the characteristics of the cell cycle in vivo.

Estudo fenomenológico e numérico do escoamento estratificado óleo-água ondulado e com mistura na interface

Escoamentos bifásicos estão presentes em diversos processos naturais e industriais, como na indústria de petróleo. Podem apresentar-se em diferentes configurações topológicas, ou, padrões de escoamento, entre eles o escoamento estratificado ondulado e o estratificado com mistura na interface. Os escoamentos bifásicos estratificados óleo-água têm sido utilizados como uma forma conveniente de evitar a formação de emulsões de água em óleo em oleodutos e possuem uma ocorrência comum em poços de petróleo direcionais. Quando a onda interfacial ultrapassa determinado limite geométrico e cinemático, surge o fenômeno do entranhamento de gotas, representado por misturas entre as fases junto à interface que promovem um aumento na queda de pressão. Modelos têm sido apresentados pela literatura na tentativa de descrever o fenômeno do entranhamento de gotas. Neste trabalho é apresentada uma nova proposta de modelagem matemática unidimensional para o entranhamento de gotas com o objetivo de melhorar a previsão dos parâmetros envolvidos, em especial, da fração volumétrica de óleo e da queda de pressão bifásica. Também foi utilizada simulação numérica computacional, CFD (Computational Fluid Dynamics), com o uso de software comercial para obtenção dos valores dos parâmetros do escoamento estratificado ondulado óleo-água (fração volumétrica de óleo, queda de pressão, amplitude e comprimento da onda interfacial). Os resultados da modelagem fenomenológica para entranhamento e os de CFD foram comparados com bancos de dados experimentais. Os resultados em CFD mostram concordância com os resultados experimentais, tanto na análise qualitativa das propriedades geométricas das ondas interfaciais, quanto na comparação direta com os dados para fração volumétrica e queda de pressão. Os resultados numéricos da modelagem fenomenológica para fatores de entranhamento apresentam boa concordância com dados da literatura.

Modelagem matemática do processo industrial de coqueamento retardado.

A unidade de coqueamento retardado é um processo térmico de conversão, utilizado pelas refinarias, para converter cargas residuais em produtos de baixo peso molecular e com alto valor agregado (gases, nafta e gasóleo) e coque verde de petróleo. Um pequeno aumento no rendimento líquido da unidade de coqueamento retardado proporciona benefícios económicos consideráveis, especialmente no destilado líquido. A concorrência no mercado, as restrições sobre as especificações do produto e gargalos operacionais exigem um melhor planejamento da produção. Portanto, o desenvolvimento de novas estratégias e modelos matemáticos, focados em melhores condições de operação do processo industrial e formulações de produtos, é essencial para alcançar melhores rendimentos e um acompanhamento mais preciso da qualidade do produto. Este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de modelo matemático do conjunto forno-reator do processo de coqueamento, a partir de informações obtidas em uma planta industrial. O modelo proposto é baseado na caracterização da carga e dos produtos em pseudocomponentes, modelos cinéticos de grupos e condições de equilíbrio liquido-vapor. Além disso, são discutidos os principais desafios para o desenvolver o modelo matemático do forno e do reator, bem como a caracterização rigorosa do resíduo de vácuo e dos produtos para determinar os parâmetros que afetam a morfologia do coque e a zona de reação no interior do reator de coque.

Purificação, modelagem e simulação da adsorção de bioprodutos por troca iônica em coluna de leito expandido

A produção de proteínas através de microrganismos tornou-se uma técnica muito importante na obtenção de compostos de interesse da indústria farmacêutica e alimentícia. Extratos brutos nos quais as proteínas são obtidas são geralmente complexos, contendo sólidos e células em suspensão. Usualmente, para uso industrial destes compostos, é necessário obtê-los puros, para garantir a sua atuação sem interferência. Um método que vem recebendo destaque especialmente nos últimos 10 anos é o uso da cromatografia de troca iônica em leito expandido, que combina em uma única etapa os passos de clarificação, concentração e purificação da molécula alvo, reduzindo assim o tempo de operação e também os custos com equipamentos para realização de cada etapa em separado. Combinado a este fato, a última década também é marcada por trabalhos que tratam da modelagem matemática do processo de adsorção de proteínas em resinas. Está técnica, além de fornecer informações importantes sobre o processo de adsorção, também é de grande valia na otimização da etapa de adsorção, uma vez que permite que simulações sejam feitas, sem a necessidade de gasto de tempo e material com experimentos em bancada, especialmente se é desejado uma ampliação de escala. Dessa forma, o objetivo desta tese foi realizar a modelagem e simulação do processo de adsorção de bioprodutos em um caldo bruto na presença de células, usando inulinase e C-ficocianina como objeto de estudo e purificar C-ficocianina utilizando resina de troca iônica em leito expandido. A presente tese foi então dividida em quatro artigos. O primeiro artigo teve como objeto de estudo a enzima inulinase, e a otimização da etapa de adsorção desta enzima em resina de troca iônica Streamline SP, em leito expandido, foi feita através da modelagem matemática e simulação das curvas de ruptura em três diferentes graus de expansão (GE). As máximas eficiências foram observadas quando utilizadas maiores concentrações de inulinase (120 a 170 U/mL), e altura de leito entre 20 e 30 cm. O grau de expansão de 3,0 vezes foi considerado o melhor, uma vez que a produtividade foi consideravelmente superior. O segundo artigo apresenta o estudo das condições de adsorção de C-ficocianina em resina de troca iônica, onde foi verificado o efeito do pH e temperatura na adsorção e após construída a isoterma de adsorção. A isoterma de adsorção da C-ficocianina em resina Streamline Q XL feita em pH 7,5 e a 25°C (ambiente), apresentou um bom ajuste ao modelo de Langmuir (R=0,98) e os valores qm (capacidade máxima de adsorção) e Kd (constante de equilíbrio) estimados pela equação linearizada da isoterma, foram de 26,7 mg/mL e 0,067mg/mL. O terceiro artigo aborda a modelagem do processo de adsorção de extrato não clarificado de C-ficocianina em resina de troca iônica Streamline Q XL em coluna de leito expandido. Três curvas de ruptura foram feitas em diferentes graus de expansão (2,0, 2,5 e 3,0). A condição de adsorção de extrato bruto não clarificado de C-ficocianina que se mostrou mais vantajosa, por apresentar maior capacidade de adsorção, é quando se alimenta o extrato até atingir 10% de saturação da resina, em grau de expansão 2,0, com uma altura inicial de leito de 30 cm. O último artigo originado nesta tese foi sobre a purificação de C-ficocianina através da cromatografia de troca iônica em leito expandido. Uma vez que a adsorção já havia sido estudada no artigo 2, o artigo 4 enfoca na otimização das condições de eluição, visando obter um produto com máxima pureza e recuperação. A pureza é dada pela razão entre a absorbância a 620 nm pela absorbância a 280 nm, e dizse que quando C-ficocianina apresenta pureza superior a 0,7 ela pode ser usada em como corante em alimentos. A avaliação das curvas de contorno indicou que a faixa de trabalho deve ser em pH ao redor de 6,5 e volumes de eluição próximos a 150 mL. Tais condições combinadas a uma etapa de pré-eluição com 0,1M de NaCl, permitiu obter C-ficocianina com pureza de 2,9, concentração 3 mg/mL, e recuperação ao redor de 70%.

Estudo da permeação em membranas quitosana

This study proposes to do a study on the mathematical modeling of permeation of films based on chitosan. To conduct the study were obtained membranes with various compositions: a virtually pure membrane-based chitosan; one of chitosan associated with poly (ethylene oxide (PEO). The membranes of pure chitosan were treated with plasma in atmospheres of oxygen, argon and methane. The various types of films were characterized as to its permeation regarding sufamerazina sodium. In the process of mathematical modeling were compared the standard method of obtaining the coefficient of permeation recital straight down the slope of the plot obtained by extinction / time with a the integration process of numerical permeability rate will be calculated from the spectroscopy UV

Modeling the risk of malaria for travelers to areas with stable malaria transmission

Background: Malaria is an important threat to travelers visiting endemic regions. The risk of acquiring malaria is complex and a number of factors including transmission intensity, duration of exposure, season of the year and use of chemoprophylaxis have to be taken into account estimating risk. Materials and methods: A mathematical model was developed to estimate the risk of non-immune individual acquiring falciparum malaria when traveling to the Amazon region of Brazil. The risk of malaria infection to travelers was calculated as a function of duration of exposure and season of arrival. Results: The results suggest significant variation of risk for non-immune travelers depending on arrival season, duration of the visit and transmission intensity. The calculated risk for visitors staying longer than 4 months during peak transmission was 0.5% per visit. Conclusions: Risk estimates based on mathematical modeling based on accurate data can be a valuable tool in assessing risk/benefits and cost/benefits when deciding on the value of interventions for travelers to malaria endemic regions.