Aplicação de equações diferenciais fracionárias ao controle de colunas de absorção

Orientador: Prof. Marcelo Kaminski LenziDissertação (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. Defesa: Curitiba, 26/03/2010Bibliografia: fls. 117-124Resumo: A engenharia de sistemas e processamento consiste, entre outras atividades, da busca novas técnicas (algoritmos) de controle, visando à operação do processo e de equipamentos de maneira mais eficiente. Estas técnicas buscam anular o efeito de possíveis distúrbios presentes nas variáveis operacionais, para se fazer a transição de estados estacionários, a partir de mudanças de set-point, de modo mais seguro e eficiente, satisfazendo ainda a legislação ambiental. Desta forma, novas técnicas de controle com aplicabilidade e resultados promissores para implementação em plantas industriais são extremamente bem vindas. Neste trabalho, aplicou-se a técnica de identificação e controle fracionário à operação unitária de absorção. A partir de dados experimentais obtidos na literatura procedeu-se a identificação fracionária utilizando considerando a estimação de parâmetros como sendo um problema de otimização determinística não-linear multivariável, estratégia se mostrou mais eficiente, levando à obtenção de coeficiente de orrelação de 0,999. Além disso, esta estratégia levou à obtenção de modelos matemáticos que satisfizeram também outros testes estatísticos de qualidade de ajuste. Em uma segunda etapa do estudo, o modelo fracionário identificado foi utilizado em simulações de controle, considerando cinco tipos de estruturas de controle: feedback convencional, feedback convencional com compensação de tempo morto, feedback cascata, feedforward puro, feedbackfeedforward. Com o modelo fracionário identificado e considerando um controlador feedback tipo P, em todas as estruturas foi alcançado o controle servo ou regulatório da composição da corrente da saída de topo da coluna de absorção, considerando como o distúrbio a mudança da vazão da corrente de alimentação de gás para a coluna. Ressalta-se que os valores dos arâmetros foram arbitrariamente escolhidos, indicando uma boa robustez no uso de modelos fracionários. Por fim, deve-se ressaltar a importante flexibilidade introduzida pelas equações diferenciais fracionárias, uma vez que a ordem da equação pode um parâmetro de ajuste, o que pode vir a eliminar efeitos indesejados pela alteração da dinâmica do processo.Abstract: Process system engineering seeks, among other issues, for new control algorithms aimed at the ideal operation of both process plant and plant equipments in regulatory control problems by eliminating disturbances and also in servo control problems by performing fast transition between different set-points, in a safe and environmental friendly way. Towards this, any new control algorithm which improves process performance is extremely welcome. In this work, fractional identification and control theory were applied to the unit operation of absorption. Experimental data reported in the literature were used for fractional dentification through by solving a multivariable nonlinear deterministic optimization problem, which was an efficient strategy, leading to models with correlation coefficient of roughly 0.999. This approach also led to models that satisfied different statistical criteria when testing the good-of-fitness. In the second part of this study, the identified fractional model was used for control simulations, being considered five different control loops: conventional feedback, feedback with dead time compensation, cascade feedback, feedforward, feedback-feedforward. With the identified fractional model, and considering a P type controller, the control systems were able to control the composition of exiting gas stream at the top of the column in both servo and regulatory control, which considered changes in the flow rate of the gas being fed to the column as disturbance. The controller tuning parameters were arbitrarily chosen, indicating a good robustness when using of fractional models. Finally it is worth mentioning the flexibility allowed by the use of fractional transfer functions as the order of the equation becomes a tuning parameter, by a proper choice, undesired effect can be vanished from the system dynamics

Generic bifurcations of low codimension of planar Filippov Systems

In this article some qualitative and geometric aspects of non-smooth dynamical systems theory are discussed. The main aim of this article is to develop a systematic method for studying local (and global) bifurcations in non-smooth dynamical systems. Our results deal with the classification and characterization of generic codimension-2 typical singularities of planar Filippov systems as well as the presentation of the bifurcation diagrams and some dynamical consequencesPreprin

Demanda contingente por água no Distrito Federal do Brasil

A água é um bem de consumo que possui valor econômico, por suas características físico-químicas ela é essencial à vida humana, animal e vegetal, contudo, os recursos hídricos tornam-se a cada dia mais escassos na natureza. O processo de degradação dos recursos hídricos por meio de ocupações clandestinas e desordenadas e lançamentos de dejetos e rejeitos, além de causar danos ao meio ambiente, também provocam custos econômicos e perdas de bemestar. Portanto, a população consciente com os prejuízos dessa poluição, está cada vez mais disposta a pagar uma quantia extra de sua renda para ter água de melhor qualidade em suas residências. Esse fenômeno ocorre com água que abastece a cidade de Brasília e outras localidades no Distrito Federal (DF) no Brasil. Este estudo visa analisar os efeitos socioeconômicos e ambientais nos preços real e contingente da água proveniente das barragens do sistema Santa Maria/Torto no DF por meio do método de valoração contingente que busca avaliar as preferências declaradas dos consumidores. Os resultados dessa avaliação serviram de base para aplicação da contribuição financeira paga pela companhia de saneamento ambiental do DF-Brasil pela captação em uma área de conservação.Water is a consumption good with economic value. Due to its characteristics, it is essential to human, animal and vegetal life. However, water resources are progressively becoming scarce in nature. Its degradation - a result of illegal land occupation and poor sanitation - causes environmental damages, economic costs, and a welfare loss. Hence, the population is increasingly willing to pay a share of its income to have water of better quality. This phenomenon occurs with the water system of the Federal District (DF) in Brazil. In this paper we analyze the socio-economic and environmental effects on the real and contingent prices of the water from the Santa Maria/Torto system that supplies the DF region. To do so, we use a contingent analysis that evaluates the consumer's revealed preferences. The results obtained here were used to assess the appropriate payments that would be made the water supply company to the local government

Towards single-cell bioprinting:micropatterning tools for organ-on-chip development

Organs-on-chips (OoCs) hold promise to engineer progressively more human-relevant in vitro models for pharmaceutical purposes. Recent developments have delivered increasingly sophisticated designs, yet OoCs still lack in reproducing the inner tissue physiology required to fully resemble the native human body. This review emphasizes the need to include microarchitectural and microstructural features, and discusses promising avenues to incorporate well-defined microarchitectures down to the single-cell level. We highlight how their integration will significantly contribute to the advancement of the field towards highly organized structural and hierarchical tissues-on-chip. We discuss the combination of state-of-the-art micropatterning technologies to achieve OoCs resembling human-intrinsic complexity. It is anticipated that these innovations will yield significant advances in realization of the next generation of OoC models.</p

Demanda contingente por água no Distrito Federal do Brasil

A água é um bem de consumo que possui valor econômico, por suas características físico-químicas ela é essencial à vida humana, animal e vegetal, contudo, os recursos hídricos tornam-se a cada dia mais escassos na natureza. O processo de degradação dos recursos hídricos por meio de ocupações clandestinas e desordenadas e lançamentos de dejetos e rejeitos, além de causar danos ao meio ambiente, também provocam custos econômicos e perdas de bemestar. Portanto, a população consciente com os prejuízos dessa poluição, está cada vez mais disposta a pagar uma quantia extra de sua renda para ter água de melhor qualidade em suas residências. Esse fenômeno ocorre com água que abastece a cidade de Brasília e outras localidades no Distrito Federal (DF) no Brasil. Este estudo visa analisar os efeitos socioeconômicos e ambientais nos preços real e contingente da água proveniente das barragens do sistema Santa Maria/Torto no DF por meio do método de valoração contingente que busca avaliar as preferências declaradas dos consumidores. Os resultados dessa avaliação serviram de base para aplicação da contribuição financeira paga pela companhia de saneamento ambiental do DF-Brasil pela captação em uma área de conservação.Recursos Hídricos, Valoração Contingente, Disposição a Pagar, Demanda Contingente, Política Ambiental

A experiência na produção de curtas um minuto contra a dengue em uma escola estadual de Belo Horizonte, MG – protagonismo juvenil em ciências da saúde

Este artigo foca as experiências de produção de curtas-metragens Um Minuto contra a Dengue por estudantes do ensino fundamental e médio de uma escola estadual em Belo Horizonte, Minas Gerais. Tal projeto objetiva informar, formar e empoderar esta parte da população na prevenção e controlede enfermidades, tendo como mote a doença Dengue. A ideia da produção de curtas faz parte de um conjunto de ações educativas efetivadas pelos projetos INCT em Dengue Equipe Educação/UFMG e PIBID Pedagogia/UFMG. O procedimento de coleta de dados para a elaboração dos curtas consiste naformação de grupo de 3 a 4 estudantes (em turmas de 35 alunos) que receberam capacitação em produção de vídeos com bolsistas do PIBIB-Artes. Durante os pilotos dos curtas, os estudantes visitaram exposições de imagens/vídeose observaram a produção de curtas (filmagens de emissoras de televisão local sobre a Escola Pedro II, locus do projeto). As etapas seguintes consistiram em avaliação dos roteiros, captura das imagens, análise da qualidade de imagem e dosom, e principalmente, análise da qualidade da informação científica divulgada nos scripts. Esta associação de práticas educativas permite diálogos entre ensino, pesquisa e extensão e tem como objetivo comum a informação e mudança de comportamento da população jovem com relação à Dengue. Foi escolhida essa faixa etária porque são os que apresentam maior índice de contaminação e óbito por essa doença no Brasil. Além disso, o experimento aposta nos jovens como protagonistas e agentes influentes de mudança de condutas em suas famílias e comunidades imediatas

Concurrent validity and reliability of the load-velocity relationship to predict the one-repetition maximum during three weightlifting derivatives

The study investigated the concurrent validity and reliability of the load-velocity relationship to predict the one-repetition maximum (1RM) of the power clean from the knee (PCK), high pull from the knee (HPK), and mid-thigh clean pull (MTCP). For each exercise, 12 participants performed two 1RM sessions tests and two sessions to measure the barbell’s load-velocity relationship at 30, 45, 60, 75, and 90% of 1RM. The velocity recorded at each load was used to establish the linear regression equation and, consequently, to predict 1RM value. A low validity between the 1RM direct test and predicted 1RM was observed for PCK (typical error [TE]=3.96 to 4.50 kg, coefficient of variation [CV]=4.68 to 5.27%, effect size [ES]=-0.76 to -0.58, Bland-Altman bias [BAB]=9.83 to 11.19 kg), HPK (TE=4.58 to 5.82 kg, CV=6.44 to 8.14%, ES=-0.40 to -0.39, BAB=3.52 to 4.17 kg), and MTCP (TE=6.33 to 8.08 kg, CV=4.78 to 6.16%, ES=-0.29 to -0.19, BAB=3.98 to 6.17 kg). Adequate reliability was observed for the 1RM direct test and for the predicted 1RM. However, based on Bland-Altman limits of agreement, lower measurement errors were obtained for the 1RM direct test in comparison to the predicted 1RM for all the exercises. In conclusion, the load-velocity relationship was not able to predict 1RM values with high accuracy in the PCK, HPK, and MTCP. Moreover, the 1RM direct test was the most reliable for PCK, HPK and MTCP

Benchmarking a Mobile Implementation of the Social Engineering Prevention Training Tool

As the nature of information stored digitally be- comes more important and confidential, the security of the systems put in place to protect this information needs to be increased. The human element, however, remains a vulnerability of the system and it is this vulnerability that social engineers attempt to exploit. The Social Engineering Attack Detection Model version 2 (SEADMv2) has been proposed to help people identify malicious social engineering attacks. Prior to this study, the SEADMv2 had not been implemented as a user friendly application or tested with real subjects. This paper describes how the SEADMv2 was implemented as an Android application. This Android application was tested on 20 subjects, to determine whether it reduces the probability of a subject falling victim to a social engineering attack or not. The results indicated that the Android implementation of the SEADMv2 significantly reduced the number of subjects that fell victim to social engineering attacks. The Android application also significantly reduced the number of subjects that fell victim to malicious social engineering attacks, bidirectional communication social engineering attacks and indirect communication social engineering attacks. The Android application did not have a statistically significant effect on harmless scenarios and unidirectional communication social engineering attacks