Modelagem numérica de dados MCSEM 3D usando computação paralela

Desenvolvemos a modelagem numérica de dados sintéticos Marine Controlled Source Electromagnetic (MCSEM) usada na exploração de hidrocarbonetos para simples modelos tridimensionais usando computação paralela. Os modelos são constituidos de duas camadas estrati cadas: o mar e o sedimentos encaixantes de um delgado reservatório tridimensional, sobrepostas pelo semi-espaço correspondente ao ar. Neste Trabalho apresentamos uma abordagem tridimensional da técnica dos elementos nitos aplicada ao método MCSEM, usando a formulação da decomposição primária e secundária dos potenciais acoplados magnético e elétrico. Num pós-processamento, os campos eletromagnéticos são calculados a partir dos potenciais espalhados via diferenciação numérica. Exploramos o paralelismo dos dados MCSEM 3D em um levantamento multitransmissor, em que para cada posição do transmissor temos o mesmo processo de cálculos com dados diferentes. Para isso, usamos a biblioteca Message Passing Interface (MPI) e o modelo servidor cliente, onde o processador administrador envia os dados de entradas para os processadores clientes computar a modelagem. Os dados de entrada são formados pelos parâmetros da malha de elementos nitos, dos transmissores e do modelo geoelétrico do reservatório. Esse possui geometria prismática que representa lentes de reservatórios de hidrocarbonetos em águas profundas. Observamos que quando a largura e o comprimento horizontais desses reservatório têm a mesma ordem de grandeza, as resposta in-line são muito semelhantes e conseqüentemente o efeito tridimensional não é detectado. Por sua vez, quando a diferença nos tamanhos da largura e do comprimento do reservatório é signi cativa o efeito 3D é facilmente detectado em medidas in-line na maior dimensão horizontal do reservatório. Para medidas na menor dimensão esse efeito não é detectável, pois, nesse caso o modelo 3D se aproxima de um modelo bidimensional. O paralelismo dos dados é de rápida implementação e processamento. O tempo de execução para a modelagem multitransmissor em ambiente paralelo é equivalente ao tempo de processamento da modelagem para um único transmissor em uma máquina seqüêncial, com o acréscimo do tempo de latência na transmissão de dados entre os nós do cluster, o que justi ca o uso desta metodologia na modelagem e interpretação de dados MCSEM. Devido a reduzida memória (2 Gbytes) em cada processador do cluster do departamento de geofísica da UFPA, apenas modelos muito simples foram executados.

Processamento interpretativo de dados magnetométricos e inversão de dados gravimétricos aplicados à prospecção de hidrocarbonetos

Apresentamos dois métodos de interpretação de dados de campos potenciais, aplicados à prospecção de hidrocarbonetos. O primeiro emprega dados aeromagnéticos para estimar o limite, no plano horizontal, entre a crosta continental e a crosta oceânica. Este método baseia-se na existência de feições geológicas magnéticas exclusivas da crosta continental, de modo que as estimativas das extremidades destas feições são usadas como estimativas dos limites da crosta continental. Para tanto, o sinal da anomalia aeromagnética na região da plataforma, do talude e da elevação continental é amplificado através do operador de continuação analítica para baixo usando duas implementações: o princípio da camada equivalente e a condição de fronteira de Dirichlet. A maior carga computacional no cálculo do campo continuado para baixo reside na resolução de um sistema de equações lineares de grande porte. Este esforço computacional é minimizado através do processamento por janelas e do emprego do método do gradiente conjugado na resolução do sistema de equações. Como a operação de continuação para baixo é instável, estabilizamos a solução através do funcional estabilizador de primeira ordem de Tikhonov. Testes em dados aeromagnéticos sintéticos contaminados com ruído pseudo-aleatório Gaussiano mostraram a eficiência de ambas as implementações para realçar os finais das feições magnéticas exclusivas da crosta continental, permitindo o delineamento do limite desta com a crosta oceânica. Aplicamos a metodologia em suas duas implementações a dados aeromagnéticos reais de duas regiões da costa brasileira: Foz do Amazonas e Bacia do Jequitinhonha. O segundo método delineia, simultaneamente, a topografia do embasamento de uma bacia sedimentar e a geometria de estruturas salinas contidas no pacote sedimentar. Os modelos interpretativos consistem de um conjunto de prismas bidimensionais verticais justapostos, para o pacote sedimentar e de prismas bidimensionais com seções verticais poligonais para as estruturas salinas. Estabilizamos a solução, incorporando características geométricas do relevo do embasamento e das estruturas salinas compatíveis com o ambiente geológico através dos estabilizadores da suavidade global, suavidade ponderada e da concentração de massa ao longo de direções preferenciais, além de vínculos de desigualdade nos parâmetros. Aplicamos o método a dados gravimétricos sintéticos produzidos por fontes 2D simulando bacias sedimentares intracratônicas e marginais apresentando densidade do pacote sedimentar variando com a profundidade segundo uma lei hiperbólica e abrigando domos e almofadas salinas. Os resultados mostraram que o método apresenta potencial para delinear, simultaneamente, as geometrias tanto de almofadas e domos salinos, como de relevos descontínuos do embasamento. Aplicamos o método, também, a dados reais ao longo de dois perfis gravimétricos sobre as Bacias de Campos e do Jequitinhonha e obtivemos interpretações compatíveis com a geologia da área.

Desenvolvimento de um conjunto de modelagem de alta resolução para os métodos eletromagnéticos indutivos

A Modelagem Eletromagnética Analógica tem sido uma poderosa ferramenta no estudo das respostas eletromagnéticas de uma grande variedade das técnicas de levantamentos e de modelos geológicos. Nas aplicações de métodos eletromagnéticos nas investigações de contaminação no subsolo, recentemente em grande demanda, são obtidas anomalias muito baixas (da ordem de 0,01% do campo primário). Com o objetivo de estudar em laboratório os problemas de levantamentos eletromagnéticos para alvos de baixo número de indução, um conjunto de modelagem em escala reduzida de alta sensibilidade, foi projetado e construído. Este conjunto opera na faixa de freqüência de 1 kHz até 1 MHz com excelente linearidade. O transdutor de transmissão gera suficiente densidade de fluxo magnético com corrente de até 3 App (pico a pico) circulando nele. O sistema de recepção, isto é, o conjunto de bobinas receptoras mais o pré-amplificador acoplado apresenta sensibilidade 3 V/A/m na freqüência de 10 kHz com inclinação de 20 dB/dec de freqüência. A alta sensibilidade do sistema de recepção combinada com a boa capacidade de geração do sistema transmissor, permite alcançar a resolução de 0,025% do campo primário. O conjunto dispõe ainda, de um sistema mecânico que permite posicionar o sistema de transdutores (transmissor e receptor) em posições arbitrárias com resolução de 1 mm e precisão de 0,05 mm. A precisão no deslocamento linear do sistema de sonda numa linha de 1715 mm de comprimento é alcançada por meio de um motor de passo controlado por um microcontrolador, que é rigidamente acoplado a um fuso que converte o movimento angular do motor em movimento linear. Com este conjunto, é possível simular uma grande variedade de técnicas de levantamentos eletromagnéticos no formato Slingram, isto é, dipolo-dipolo. Além da boa resolução mecânica e boa resolução de medida eletromagnética do conjunto, todo o processo de controle e aquisição de dados é operacionalizado por meio de um computador mestre.

Estudo de geração de campo uniforme para modelagem eletromagnética

Para estudar os problemas de prospecção geofísica eletromagnética através de modelagem analógica, as condições em escala natural são representadas, no laboratório, em escala reduzida de acordo com a teoria da similitude. Portanto, para investigar os problemas de técnicas VLF, AFMAG e MT, frequentemente é necessário criar campo uniforme no arranjo experimental. Vários sistemas físicos para geração de campos uniformes são analisados teoricamente nesta tese. Os sistemas estudados aqui são a bobina circular, bobina de Helmholtz, solenóide, um plano de corrente e dois planos paralelos de correntes. As equações analíticas foram obtidas para campo magnético num ponto do espaço e subsequentemente as condições de campo uniforme. Nos casos em que as condições para o campo uniforme não puderam ser obtidas analiticamente, a porcentagem de desvio do campo em relação a um ponto pré-selecionado foi calculada. Contudo, os mapas de campo magnético, assim como o mapa de porcentagem de desvio, estão presentes para todos os sistemas estudados aqui. Também, foram calculados as áreas e os volumes espaciais de vários desvios de porcentagem do campo uniforme. Um estudo comparativo desses sistemas mostra que o solenóide é a maneira mais eficiente para criar um campo uniforme, seguido pelo sistema de bobinas de Helmholtz. Porém, o campo criado em um solenóide está em um espaço fechado onde é difícil colocar modelos e substituí-los para executar experimentos. Portanto, recomenda-se o uso de bobinas de Helmholtz para criar um campo uniforme. Este último sistema fornece campo uniforme com espaço aberto suficiente, o que facilita o experimento.

Estudo da resposta de perfilagem de indução de camadas finas com diferentes arranjos de bobinas: modelamento analógico

Objetivando contribuir para a melhoria da resolução vertical das sondas de indução, utilizando arranjos de bobinas não-convencionais, fizemos um estudo comparativo das respostas obtidas com os arranjos coaxial e coplanar, através do modelamento analógico em escala reduzida. Construímos sondas de indução com um par de bobinas, bem como modelos geoelétricos que simulam seqüências litoestratigráficas formadas por camadas tanto espessas como delgadas, com ou sem invasão de fluidos, utilizando um fator de redução de escala igual a 20. O sistema de instrumentação nos permitiu medições da razão entre o campo secundário com relação ao primário na ordem de 0,01 %. Analisando os perfis obtidos com ambos os arranjos, coaxial e coplanar, chegamos a conclusão que: • quando se refere a camadas delgadas de condutividade elétrica relativamente elevadas, como é o caso de níveis argilíticos num pacote arenítico contendo hidrocarbonetos, o arranjo de bobinas coaxial é visivelmente superior ao coplanar, no que se refere ao posicionamento e estimativa das espessuras destas finas camadas; • por outro lado, quando se trata de camadas delgadas de condutividade relativamente baixa, como é o caso de lentes areníticas saturadas em hidrocarbonetos num pacote de folhelho, verificamos que o arranjo coplanar apresenta uma resolução vertical sensivelmente melhor, tanto para camadas finas quanto para as de maior espessura; • o efeito de camadas adjacentes (shoulder effect) se apresenta bem mais acentuado nos perfis obtidos com o arranjo coaxial; • o arranjo coplanar apresenta uma melhor definição de bordas para as camadas espessas. Entretanto, em camadas de menor espessura, o arranjo coplanar perde aquela ligeira oscilação do sinal que posiciona as interfaces de contato entre camadas.

Toxicidade in vitro e in vivo do ortobenzamol, análogo do paracetamol

O paracetamol (PAR) é um dos medicamentos de venda livre mais utilizado em todo o mundo. Entretanto, doses elevadas do PAR produzem toxicidade hepática e/ou renal. No intuito de minimizar a toxicidade do PAR e obter melhor atividade analgésica e anti-inflamatória, um estudo prévio realizou modificações na estrutura química do PAR por modelagem molecular, dando origem ao ortobenzamol (OBZ) – análogo do PAR. Assim, o OBZ foi sintetizado e avaliado em modelos de nocicepção e inflamação em animais. O estudo demonstrou atividade analgésica central do OBZ, com potência superior ao PAR. Além disso, nos testes de inflamação, essa droga apresentou inibição significativa no processo inflamatório. Entretanto, para que o OBZ possa ser considerado uma alternativa terapêutica nova e importante para o tratamento da dor e/ou da inflamação é necessário determinar sua toxicidade. Assim, este estudo objetivou avaliar a toxicidade in vitro e in vivo do OBZ e, compará-la com a do PAR. Para isso, a neurotoxicidade foi avaliada in vitro em culturas primárias de neurônios corticais, através de ensaios de viabilidade celular, determinação dos níveis de glutationa total e reduzida, assim como a possível capacidade neuroprotetora frente ao estresse oxidativo. Foram realizados estudos in vivo em camundongos, iniciados pela determinação da dose efetiva mediana (DE₅₀) do PAR, a fim de compará-la com a do OBZ nos modelos de toxicidade estudados. Determinou-se o estresse oxidativo hepático e cerebral pela análise dos níveis de peroxidação lipídica e nitritos. A possível disfunção hepática e renal foi determinada, por meio da análise dos níveis plasmáticos das enzimas aspartato aminotransferase (AST), de alanina aminotransferase (ALT), gama glutamiltransferase (GGT) e, da creatinina no sangue. Avaliaram-se alterações nos parâmetros clínicos através do hemograma, leucograma e plaquetograma e, realizou-se a determinação da toxicidade aguda. Os resultados obtidos neste estudo demonstraram que o ortobenzamol é mais seguro que o paracetamol. Registrou-se ao ortobenzamol ausência de neurotoxicidade, menor potencial hepatotóxico e hematotóxico, ausência de nefrotoxicidade e, ainda, foi classificado como um xenobiótico de baixa toxicidade após a avaliação da toxicidade aguda. Portanto, o ortobenzamol pode ser considerado como uma futura alternativa terapêutica segura ao paracetamol, no tratamento da dor e inflamação.

Modelamento eletromagnético analógico de corpos tabulares em contato e sem contato com o manto

Nas últimas três décadas os métodos eletromagnéticos vem se desenvolvendo satisfatoriamente em função da aplicabilidade na prospecção de corpos de sulfetos maciços. Em regiões de climas tropicais, normalmente o manto de intemperismo apresenta-se condutivo. E este, na maioria das vezes, não é levado em conta na prospecção eletromagnética, causando portanto erros consideráveis de interpretações. Neste trabalho consideramos o manto de intemperismo em contato e sem-contato com o corpo condutor. Com o objetivo de estudar os efeitos dos mantos sobre anomalias EM de corpos tabulares inclinados, foram feitos vários experimentos utilizando modelamento analógico em escala reduzida, admitindo-se diferentes parâmetros de resposta para o corpo e o manto. Para simular o corpo foram utilizadas placas de aço inoxidável com as dimensões suficientemente grande em relação ao espaçamento entre as bobinas, de tal modo que simulassem um semi-plano. Para simular o manto foi utilizado uma solução de sais, sendo que para o caso de manto-condutivo, o corpo foi colocado em contato galvânico com a solução. Para o manto-indutivo foi considerado sem-contato galvânico, de tal forma que o corpo e o manto fossem acoplados apenas indutivamente. Onde 1) o corpo foi colocado totalmente sem contato com o manto 2) o corpo foi revestido por uma película resistiva e colocado em contato com o manto. Com a presença de manto-indutivo, observamos que a amplitude dos perfis é levemente atenuada. Além disso, observamos na quadratura a reversão e o aparecimento de um pico-extra nas inclinações do corpo θ≤60º e nos valores de número de indução α_c≥78.16 e α_m≥0.5 respectivamente do corpo e do manto. E a rotação de fase se dava no sentido horário, sendo mais intensa para altos valores de número de indução do corpo. No manto-indutivo o corpo parece estar a uma profundidade maior que a verdadeira, e ser mais condutivo do que realmente é. Com manto-condutivo, observamos que as amplitudes dos perfis são ligeiramente acrescidos assim como, a rotação de fase se dava no sentido anti-horário sendo mais intensa para pequenos valores de número de indução do corpo. Os demais efeitos tais como reversão na quadratura e presença de pico-extra ocorrem de modo análogo ao ocorrido no caso de manto-indutivo. No manto-condutivo, o corpo parece estar a uma profundidade inferior à verdadeira e ser menos condutivo. As anomalias EM são ligeiramente modificadas em função da rotação de fase e atenuação de amplitudes que ocorrem nos campos primário e secundário quando atravessam o manto, e também em consequência da interação indutiva de corrente induzida entre corpo e manto. Além disso ocorre a redistribuição de corrente no manto devido à presença de corpo dentro do manto. No manto-condutivo as correntes são canalizadas dentro do corpo que está em contato galvânico com o manto, enquanto no manto-indutivo ocorre um desvio de corrente, devido à película resistiva que envolve o corpo.

Use of mathematical models in the study of bodily growth in GIFT strain Nile tilapia

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Genetic parameters for body weight in buffaloes (Bubalus bubalis) in Colombia using random regression models

The objective of this research was to estimate (co) variance functions and genetic parameters for body weight in Colombian buffalo populations using random regression models with Legendre polynomials. Data consisted of 34,738 weight records from birth to 900 days of age from 7815 buffaloes. Fixed effects in the model were contemporary group and parity order of the mother. Random effects were direct and maternal additive genetic, as well as animal and maternal permanent environmental effects. A cubic orthogonal Legendre polynomial was used to model the mean curve of the population. Eleven models with first to sixth order polynomials were used to describe additive genetic direct and maternal effects, and animal and maternal permanent environmental effects. The residual was modeled considering five variance classes. The best model included fourth and sixth order polynomials for direct additive genetic and animal permanent environmental effects, respectively, and third-order polynomials for maternal genetic and maternal permanent environmental effects. The direct heritability increased from birth until 120 days of age (0.32 +/- 0.05), decreasing thereafter until one year of age (0.18 +/- 0.04) and increased again, reaching 0.39 +/- 0.09, at the end of the evaluated period. The highest maternal heritability estimates (0.11 +/- 0.05), were obtained for weights around weaning age (weaning age range is between 8 and 9.5 months). Maternal genetic and maternal permanent environmental variances increased from birth until about one year of age, decreasing at later ages. Direct genetic correlations ranged from moderate (0.60 +/- 0.060) to high (0.99 +/- 0.001), maternal genetic correlations showed a similar range (0.41 +/- 0.401 and 0.99 +/- 0.003), and all of them decreased as time between weighings increased. Direct genetic correlations suggested that selecting buffalos for heavier weights at any age would increase weights from birth through 900 days of age. However, higher heritabilities for direct genetic weights effects after 600 days of age suggested that selection for these effects would be more effective if done during this age period. A greater response to selection for maternal ability would be expected if selection used maternal genetic predictions for weights near weaning. (C) 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.

Thermochemical equilibrium modeling of biomass downdraft gasifier: Stoichiometric models

The aim of this work is to develop stoichiometric equilibrium models that permit the study of parameters effect in the gasification process of a particular feedstock. In total four models were tested in order to determine the syngas composition. One of these four models, called M2, was based on the theoretical equilibrium constants modified by two correction factors determined using published experimental data. The other two models, M3 and M4 were based in correlations, while model M4 was based in correlations to determine the equilibrium constants, model M3 was based in correlations that relate the H-2, CO and CO2 content on the synthesis gas. Model M2 proved to be the more accurate and versatile among these four models, and also showed better results than some previously published models. Also a case study for the gasification of a blend of hardwood chips and glycerol at 80% and 20% respectively, was performed considering equivalence ratios form 0.3 to 0.5, moisture contents from 0%-20% and oxygen percentages in the gasification agent of 100%, 60% and 21%. (C) 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.

The Kallikrein Inhibitor from Bauhinia bauhinioides (BbKI) shows antithrombotic properties in venous and arterial thrombosis models

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Critical points on growth curves in autoregressive and mixed models

Adjusting autoregressive and mixed models to growth data fits discontinuous functions, which makes it difficult to determine critical points. In this study we propose a new approach to determine the critical stability point of cattle growth using a first-order autoregressive model and a mixed model with random asymptote, using the deterministic portion of the models. Three functions were compared: logistic, Gompertz, and Richards. The Richards autoregressive model yielded the best fit, but the critical growth values were adjusted very early, and for this purpose the Gompertz model was more appropriate.

Antidiarrheal and intestinal antiinflammatory activities of a methanolic extract of Qualea parviflora Mart. in experimental models

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Random regression models to estimate genetic parameters for milk production of Guzerat cows using orthogonal Legendre polynomials

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Predicting breeding values for milk yield of Guzera (Bos indicus) cows using random regression models

Given the importance of Guzera breeding programs for milk production in the tropics, the objective of this study was to compare alternative random regression models for estimation of genetic parameters and prediction of breeding values. Test-day milk yields records (TDR) were collected monthly, in a maximum of 10 measurements. The database included 20,524 records of first lactation from 2816 Guzera cows. TDR data were analyzed by random regression models (RRM) considering additive genetic, permanent environmental and residual effects as random and the effects of contemporary group (CG), calving age as a covariate (linear and quadratic effects) and mean lactation curve as fixed. The genetic additive and permanent environmental effects were modeled by RRM using Wilmink, All and Schaeffer and cubic B-spline functions as well as Legendre polynomials. Residual variances were considered as heterogeneous classes, grouped differently according to the model used. Multi-trait analysis using finite-dimensional models (FDM) for testday milk records (TDR) and a single-trait model for 305-days milk yields (default) using the restricted maximum likelihood method were also carried out as further comparisons. Through the statistical criteria adopted, the best RRM was the one that used the cubic B-spline function with five random regression coefficients for the genetic additive and permanent environmental effects. However, the models using the Ali and Schaeffer function or Legendre polynomials with second and fifth order for, respectively, the additive genetic and permanent environmental effects can be adopted, as little variation was observed in the genetic parameter estimates compared to those estimated by models using the B-spline function. Therefore, due to the lower complexity in the (co)variance estimations, the model using Legendre polynomials represented the best option for the genetic evaluation of the Guzera lactation records. An increase of 3.6% in the accuracy of the estimated breeding values was verified when using RRM. The ranks of animals were very close whatever the RRM for the data set used to predict breeding values. Considering P305, results indicated only small to medium difference in the animals' ranking based on breeding values predicted by the conventional model or by RRM. Therefore, the sum of all the RRM-predicted breeding values along the lactation period (RRM305) can be used as a selection criterion for 305-day milk production. (c) 2014 Elsevier B.V. All rights reserved.