Modelo matemático de linhas de transmissão, contemplando influências ambientais, para o trecho Guamá-Utinga, localizado em Belém, pertencente à Eletronorte

Teoricamente, a predição de falha em cadeia de isoladores pode ser observada pela verificação do comportamento harmônico da corrente através dos isoladores, chamada de corrente de fuga. Isto porque a capacitância de uma cadeia de isoladores permite a passagem das componentes harmônicas de maior ordem da corrente na linha. No entanto os projetos e planejamento de linhas de transmissão só levam em consideração as dimensões e geometrias da linha; esquecendo ou ignorando os efeitos ambientais em uma linha de transmissão. A omissão de tais efeitos, podem confundir um diagnóstico de falha no sistema de isolação da linha, de forma que foi necessário desenvolver uma metodologia para determinação dos valores dos parâmetros elétricos, resistência elétrica e capacitância em função de variáveis ambientais como: temperatura ambiente, radiação solar, umidade relativa do ar, velocidade do vento e direção do vento, particularmente a determinação do comportamento da capacitância, em função dessas variáveis ambientais se deu de maneira inovadora e experimental, tendo em vista obter um modelo matemático de linha de transmissão mais realista e dinâmico, que possa identificar de maneira precisa os parâmetros elétricos, sob a influência das variáveis ambientais. Nesse trabalho é desenvolvido esse modelo, que, além de ser alimentado com dados elétricos e ambientais reais, é feito o estudo da decomposição harmônica da corrente de fuga; além da comparação com resultados de outros modelos já existentes. São realizadas ainda, simulações de falhas virtuais, que compravam a eficiência e limitações do modelo, além de sugerir uma forma de monitoração em tempo real e a baixos custos.

Um modelo cross layer para predição de parâmetros de desempenho em redes sem fio baseados em OFDM

Esta dissertação tem como objetivo o desenvolvimento de um modelo matemático capaz de ajustar dados obtidos através de campanhas de medição por meio de um protótipo de um cenário da tecnologia WiMAX. As campanhas de medição foram feitas na Universidade Federal do Pará. Foram utilizadas antenas WiMAX, sendo uma como servidor, localizada em cima do prédio do Laboratório de Planejamento de Redes de Alto Desempenho (LPRAD), e a outra, receptora, que ficou em cima de um móvel para que os pontos fossem coletados. O método de ajuste utilizado foi o dos Mínimos Quadrados Lineares. Por meio dos dados coletados, aplica-se o método e estuda seu comportamento, verificando o quanto a otimização foi eficiente nos casos apresentados. A utilização da tecnologia em questão como acesso à Internet em alguns programas como o NAVEGAPARÁ, a busca de melhoramentos ou criação de modelos de propagação e a análise cross-layer das métricas utilizadas no trabalho, como a influência da relação sinal-ruído na perda de quadros, são fatores motivadores para a pesquisa desta dissertação.

Sustentabilidade dos sistemas agrícolas: uma análise no contexto da agrodiversidade. Um estudo de caso na Amazônia Oriental

O estudo tem como objetivo avaliar o processo de sustentabilidade em sistemas agrícolas, tendo como parâmetros os fluxos energético e econômico dentre seus compartimentos, cuja dinâmica é regida pela agrodiversidade de um ambiente agrário em transição. O trabalho de campo foi realizado no município de Igarapé-Açu, Nordeste do Pará. Inicialmente foi feito um survey em 60 unidades produtivas, seguindo-se da aplicação de questionário em 25 unidades, de uma modelagem sistémica em 11 unidades, subsidiada por um exame de contexto, além das entrevistas com agentes produtivos locais ligados direta ou indiretamente a ramos de interesses agrícolas. O resultado das análises revelou mecanismos que caracterizam as distintas lógicas que orientam os processos ecológicos e económicos no contexto da agrodiversidade local/regional. Os fenômenos que ocorrem no campo energético material não guardam correlação direta com os fenômenos de natureza econômica. Não há nem mesmo analogia, visto que os parâmetros adimensionais divergem em valores e padrão. Do ponto de vista da dinâmica ecológica/energética, a informação de maior relevância foi sobre o grau de dependência dos agricultores aos recursos da natureza, parametrizado através do seu coeficiente de depredação (φd). O modelo criado permite: configurar a dinâmica estrutural desses sistemas, estimar-lhes os respectivos níveis de dependência aos recursos, bem como o tempo e a área necessários à obtenção de equivalentes custos de oportunidade aos processos de produção agrícola, e, por fim, identificar fatores limitantes à transição agrária no Município. Esses parâmetros ecológicos/econômicos, pioneiramente definidos, podem ser considerados como operacionalizadores para o planejamento de um desenvolvimento agrário sustentável.

Modelagem matemática no ensino-aprendizagem: ação e resultados

Relata indícios de envolvimento e aprendizagem dos personagens participantes da pesquisa -o professor-pesquisador; o professor de matemática e, sua turma composta de 38 alunos da oitava serie do ensino fundamental de uma escola pública do município de Belém-Pa- em contato com atividades desenvolvidas em sala de aula, onde a Modelagem Matemática foi utilizada como ambiente de ensino e de aprendizagem. Trata-se, portanto, de uma pesquisa-participante, na modalidade narrativa, cujo objetivo era registrar, compreender e interpretar, a partir de ações dos personagens, indícios de envolvimento e aprendizagem. Foram planejadas duas atividades, para serem desenvolvidas em sala de aula cujo objetivo era coletar material empírico para tentar responder o problema proposto nessa investigação. Os resultado apresentados nessa investigação foram registradas através de três instrumentos a saber: observações, documentos e entrevistas. Na analise dos resultados, cheguei à conclusão que o ambiente proporcionado pela Modelagem Matemática, foi capaz de tornar a aprendizagem dos alunos significativa, pois em suas falas foi possível perceber a ligação entre matemática utilitária e matemática escolar, fato que também foi percebido pelo professor da turma, além disso, ele chegou a conclusão que o professor deve ser reflexivo. E para mim, como professor e pesquisador de minha própria prática, além do prazer de realizar essa pesquisa, pude perceber a importância do uso dos algoritmos no ensino da matemática e a necessidade de alterar esse discurso no sentido de mudanças e não de abandono. Nesse sentido, acredito que, a Modelagem Matemática pode ser apontada como uma das alternativas de reescrever esse processo.

Modelando matematicamente questões ambientais relacionadas com a água a propósito do ensino-aprendizagem de funções na 1ª série do ensino médio

Este trabalho apresenta uma forma possível de se conceber e materializar a Modelagem Matemática como método de ensino-aprendizagem em cursos regulares. Tal perspectiva de Modelagem foi organizada após considerações feitas sobre os obstáculos já apontados por aqueles que nos antecederam na área. Para observar como a professora e os alunos se envolvem em atividades de Modelagem e discutir, à luz de todo o conhecimento já produzido por pesquisas anteriores, os efeitos desse envolvimento para a prática docente no referido método, para a formação geral do educando bem como para o processo de ensino-aprendizagem da Matemática, a proposta de Modelagem foi aplicada em uma turma de primeira série do ensino Médio e avaliada quanto à produção de aprendizagens significativas de funções polinomiais do 10 e 20 graus, função exponencial e logaritmos, com enfoques de ferramentas para a compreensão de questões ambientais relacionadas com a água. Os resultados obtidos apontam que o ensino por Modelagem pode levar o aluno a tomar-se co-participe de seu processo de ensino-aprendizagem e, por conseqüência, ter sua aprendizagem signifIcativa facilitada. Por outro lado, para o professor, entre o reconhecimento das vantagens quanto à utilização da Modelagem para o ensino e a sua aplicação, existe um caminho permeado de estudo e de pesquisa, que, para ser trilhado precisa de disposição e audácia para vencer os obstáculos que se afigurem.

Análise eletromagnética de cabos OPGW utilizando métodos numérico e analítico

Este trabalho apresenta o estudo eletromagnético de cabos OPGW (Optical Ground Wire) os quais têm dupla função: de pára-raios para linhas de transmissão de alta tensão e de canal de comunicação através de fibras ópticas embutidas na estrutura do cabo. Descargas atmosféricas ou curtos-circuitos podem comprometer a integridade do cabo, devido ao aquecimento nas regiões onde há maior concentração de corrente. Para a análise deste problema foram feitos cálculos eletromagnéticos relacionando-os aos efeitos térmicos no cabo. Nesta análise foram consideradas três diferentes geometrias: o modelo de cabo real, o modelo de cabo com camadas homogêneas e o modelo de cabo com uma camada modificada; esta modificação está relacionada à forma geométrica dos fios da armação do cabo. As ferramentas utilizadas em tal estudo foram o software comercial FEMLAB Multiphysics, baseado no método dos elementos finitos, e um método analítico desenvolvido a partir das equações de Maxwell no domínio da freqüência, que foi implementado utilizando o software MATLAB. Os principais resultados deste trabalho são gráficos de distribuição de densidade de corrente na seção reta do cabo para diferentes freqüências, estudo do efeito pelicular e do efeito de proximidade entre os condutores do cabo.

Modelagem do “tempo de execução” de obras civis: estudo de caso na Universidade Federal do Pará (UFPA)

O objetivo desta pesquisa é propor um modelo numérico prognóstico que trate a variável “tempo” de forma eficiente e eficaz, com a finalidade de atender às reais necessidades dos clientes-usuários e à sociedade em geral. Todavia, realizou-se um levantamento bibliográfico sobre gestão pública, no tocante a obras públicas, estatística e pesquisa operacional para sistema organizacional, visando à modelagem numérica. A pesquisa foi baseada em metodologias quantitativas, com ênfase na pesquisa operacional para o estudo das obras públicas executadas sob a gerência da Prefeitura (PCU) da Universidade Federal do Pará (UFPA). Para a elaboração da base de dados, foram coletados informações de obras, reformas e ampliações, executadas durante o período de 2006 a 2009, junto à Comissão Permanente de Licitação (CPL) e à Fundação de Amparo ao Desenvolvimento da Pesquisa (FADESP). Mediante as regressões lineares e, após as transformadas das funções, foram obtidos para o modelo prognóstico os parâmetros estatísticos: coeficiente de correlação (R), de 0,899; coeficiente de determinação (R²), de 0,808; coeficiente de determinação ajustado (R² ajustado), de 0,796; e erro padrão (Se), de 0,41. Esses parâmetros demonstram forte correlação linearizada entre as variáveis, indicando que 79,60% da variabilidade do tempo para executar uma obra pública é causada ou produzida pela variação, em conjunto, da área; do valor orçado; da capacidade técnica operacional da IFES; da capacidade operacional da empresa; da tipologia de serviço; e da estação do ano. Com os resultados obtidos, conclui-se que é possível aplicar e implementar o modelo prognóstico para execução de obras públicas, pois se obteve uma ferramenta potente em sua aplicação para as melhorias dos procedimentos administrativos, tanto na estrutura como no seu desempenho, cujo principal resultado é a previsão do tempo para execução do empreendimento público.

Otimização de sistemas DSL utilizando técnicas de gerenciamento de espectro

Esta dissertação apresenta contribuições à algumas modalidades de gerenciamento de espectro em redes DSL que tem recebido pouca atenção na literatura : minimização de potência e maximização de margem de ruído. Com relação a minimização de potência, cerca de 60% da potência total consumida pelos modems DSL é utilizada na transmissão. A contribuição dessa dissertação nesse âmbito foi provar matematicamente que os algoritmos de maximização de taxa também podem ser usados para minimizar potência. Dessa forma, praticamente se elimina o atraso histórico entre o estado da arte em maximização de taxa e minimização de potência, colocando-os no mesmo nível de desenvolvimento. A segunda contribuição dessa dissertação é sobre a modalidade de maximização de margem de ruído, de modo a otimizar a estabilidade de redes DSL. Nessa linha de pesquisa, essa dissertação apresenta um novo alogoritmo para a maximização de margem multiusuário, que apresenta desempenho superior a um algoritmo publicado anteriormente na literatura especializada.

Interpretação e comunicação em ambientes de aprendizagem gerados pelo processo de modelagem matemática

Esta pesquisa teve por objetivo observar, compreender e descrever a produção de sentidos mediante as interações dos alunos entre si, e destes com o professor ao desenvolverem projetos de modelagem matemática. A investigação foi realizada em uma turma de 5ª série de uma Escola de Ensino Fundamental e Médio da Rede Federal de Ensino na cidade de Belém do Pará. A observação participante foi à técnica predominantemente utilizada para a coleta de dados, que foram registrados através do diário de campo, de vídeos-gravações das aulas e áudios capitados nos grupos de alunos, quando desenvolviam as atividades propostas, constituindo assim a metodologia adotada. Desse modo, a pesquisa, de cunho qualitativo, se caracterizou como pesquisa-participante. O referencial teórico que subsidiou a pesquisa foi composto, predominantemente pela filosofia da matemática de Ludwig Wittgenstein, que entende o jogo de linguagem como uma forma de vida, ressaltando que a aplicação de regras e seus sentidos fazem parte desse jogo; o conceito de resíduo de Gilles-Gaston Granger, que se refere aos significados que estão além do texto matemático formal, ou seja, os aspectos que escaparam da malhas da rede lingüística; o conceito da educação matemática crítica, que se refere aos aspectos políticos da educação matemática e que traz para o debate, questões ligadas ao tema poder, que refletem nas interações entre os sujeitos no ato cognoscitivo, estabelecendo padrões de comunicação; além dos autores que tratam da modelagem matemática no ensino. As análises apontam para possibilidades de produção de ambientes de aprendizagem apropriados para transitar um padrão de comunicação que desempenhe sua função primordial em situação de ensinoaprendizagem: a comunicação através da linguagem ou dos jogos de linguagem.

Abordagem probabilística para caracterização do sistema de marcação de sequenciamento multiplex na plataforma ABI SOLID

Os sequenciadores de nova geração como as plataformas Illumina e SOLiD geram uma grande quantidade de dados, comumente, acima de 10 Gigabytes de arquivos-texto. Particularmente, a plataforma SOLiD permite o sequenciamento de múltiplas amostras em uma única corrida (denominada de corrida multiplex) por meio de um sistema de marcação chamado Barcode. Esta funcionalidade requer um processo computacional para separação dos dados por amostra, pois, o sequenciador fornece a mistura de todas amostras em uma única saída. Este processo deve ser seguro a fim de evitar eventuais embaralhamentos que possam prejudicar as análises posteriores. Neste contexto, o presente trabalho propõe desenvolvimento de um modelo probabilístico capaz de caracterizar sistema de marcação utilizado em sequenciamentos multiplex. Os resultados obtidos corroboraram a suficiência do modelo obtido, o qual permite, dentre outras coisas, identificar faltas em algum passo do processo de sequenciamento; adaptar e desenvolver de novos protocolos para preparação de amostras, além de atribuir um Grau de Confiança aos dados gerados e guiar um processo de filtragem que respeite as características de cada sequenciamento, não descartando sequências úteis de forma arbitrária.

Regra de três: prática escolar de modelagem matemática

O objetivo desta pesquisa é apontar caminhos que possam levar, mesmo que parcialmente, à compreensão do ensino da regra de três como iniciação de uma consciência critica que revele os modelos matemáticos como algo mais que matemática, como construtos dos sujeitos culturais, formados nos seios de grupos com quem compartilham atividades, e, portanto, que tais modelos matemáticos não estão livres de interesses e intenções outras não matemáticas. E ainda, Discutiu-se sobre ambigüidade com relação à aplicação da proporcionalidade no enfrentamento de problemas de regra de três. A pesquisa foi desenvolvida com um grupo de professores que participaram de um curso de formação continuada para professores das séries finais do ensino fundamental. Aqui, à luz da Educação Matemática Critica e aliada aos tipos de problemas tratados ao largo de sua história pode permitir um fazer docente da regra de três algebrizada relacionada a outros temas escolares, matemáticos e não matemáticos. Verificou-se que o caráter prático da regra de três ao longo do tempo, torna possível construir uma compreensão que revele esse fazer como um fazer algebrizado que pode promover o ensino da modelagem matemática na escola.

Estudos de estratégias de identificação paramétrica para detecção e diagnóstico de faltas em um processo industrial do tipo tanques comunicantes

Esta dissertação apresenta uma técnica para detecção e diagnósticos de faltas incipientes. Tais faltas provocam mudanças no comportamento do sistema sob investigação, o que se reflete em alterações nos valores dos parâmetros do seu modelo matemático representativo. Como plataforma de testes, foi elaborado um modelo de um sistema industrial em ambiente computacional Matlab/Simulink, o qual consiste em uma planta dinâmica composta de dois tanques comunicantes entre si. A modelagem dessa planta foi realizada através das equações físicas que descrevem a dinâmica do sistema. A falta, a que o sistema foi submetido, representa um estrangulamento gradual na tubulação de saída de um dos tanques. Esse estrangulamento provoca uma redução lenta, de até 20 %, na seção desse tubo. A técnica de detecção de falta foi realizada através da estimação em tempo real dos parâmetros de modelos Auto-regressivos com Entradas Exógenas (ARX) com estimadores Fuzzy e de Mínimos Quadrados Recursivos. Já, o diagnóstico do percentual de entupimento da tubulação foi obtido por um sistema fuzzy de rastreamento de parâmetro, realimentado pela integral do resíduo de detecção. Ao utilizar essa metodologia, foi possível detectar e diagnosticar a falta simulada em três pontos de operação diferentes do sistema. Em ambas as técnicas testadas, o método de MQR teve um bom desempenho, apenas para detectar a falta. Já, o método que utilizou estimação com supervisão fuzzy obteve melhor desempenho, em detectar e diagnosticar as faltas aplicadas ao sistema, constatando a proposta do trabalho.

Matemática e Cartografia: como a cartografia pode contribuir no processo de ensino-aprendizagem da matemática?

O Ensino da Matemática vem sofrendo transformações, ao longo dos últimos anos, com o intuito de tornar-se mais prazeroso e menos desgastante para o aluno, contribuindo dessa forma para a melhoria do seu aprendizado. A busca do aperfeiçoamento do ensino da Matemática, através de metodologias, alternativas é a tônica no momento. A modelagem matemática representa uma dessas metodologias. Utilizando seus preceitos e orientações, o presente trabalho objetiva associar a cartografia como modelo matemático, as ferramentas contemporâneas que alicerçam o processo de ensino-aprendizagem da Matemática. A cartografia, entendida como um conjunto de tecnologias de interpretação e de representação gráfica da superfície terrestre, cujos fundamentos são essencialmente matemáticos, tem-se constituído uma grande ferramenta de representação de dados e informações da superfície por diversos profissionais. Neste trabalho, advoga-se a favor da sua aplicação através da modelagem matemática para o processo de fortalecimento do ensino-aprendizagem da Matemática.

Redução de ordem de modelos matemáticos lineares usando algoritmos genéticos

Nesta dissertação apresenta-se o problema de redução de ordem de modelos dinâmicos lineares, sob o ponto de vista de otimização via Algoritmos Genéticos. Uma função custo, obtida a partir da norma dos coeficientes do numerador da função de transferência do erro entre o modelo original e o reduzido, e minimizada por meio de um algoritmo genético, com consequente calculo dos parâmetros do modelo reduzido. O procedimento e aplicado em alguns exemplos que demonstram a validade da abordagem.

Ferramenta computacional para dimensionamento e avaliação de desempenho de sistemas fotovoltaicos conectados à rede elétrica

Esta dissertação apresenta a utilização alguns modelos matemáticos disponíveis na literatura para representar as etapas de processamento da energia em um Sistema Fotovoltaico Conectado à Rede Elétrica (SFCR). Além disso, propõem-se dois modelos representativos do comportamento da potência elétrica em situações de limitação de potência do inversor e das perdas elétricas em função do carregamento. Todas as modelagens estão implementadas computacionalmente no ambiente GUIDE do MATLAB, o que permite a análise, auxilia no dimensionamento e viabiliza a simulação da operacionalidade e consequente contribuição energética de SFCRs com diferentes tamanhos relativos. No trabalho ainda é mostrada a interface da ferramenta computacional desenvolvida e a validação dos dados gerados pelo programa com dados medidos experimentalmente de SFCRs, a qual evidencia a eficácia dos modelos utilizados e a melhora na precisão. Ao final são mostradas estimativas energéticas para cinco cidades brasileiras, além de exemplos de análise dos dados gerados pela ferramenta computacional.