Simulações de problemas inversos com aplicações em engenharia nuclear usando técnicas de transporte de partículas neutras monoenergéticas na formulação unidimensional de ordenadas discretas

Neste trabalho, três técnicas para resolver numericamente problemas inversos de transporte de partículas neutras a uma velocidade para aplicações em engenharia nuclear são desenvolvidas. É fato conhecido que problemas diretos estacionários e monoenergéticos de transporte são caracterizados por estimar o fluxo de partículas como uma função-distribuição das variáveis independentes de espaço e de direção de movimento, quando os parâmetros materiais (seções de choque macroscópicas), a geometria, e o fluxo incidente nos contornos do domínio (condições de contorno), bem como a distribuição de fonte interior são conhecidos. Por outro lado, problemas inversos, neste trabalho, buscam estimativas para o fluxo incidente no contorno, ou a fonte interior, ou frações vazio em barras homogêneas. O modelo matemático usado tanto para os problemas diretos como para os problemas inversos é a equação de transporte independente do tempo, a uma velocidade, em geometria unidimensional e com o espalhamento linearmente anisotrópico na formulação de ordenadas discretas (SN). Nos problemas inversos de valor de contorno, dado o fluxo emergente em um extremo da barra, medido por um detector de nêutrons, por exemplo, buscamos uma estimativa precisa para o fluxo incidente no extremo oposto. Por outro lado, nos problemas inversos SN de fonte interior, buscamos uma estimativa precisa para a fonte armazenada no interior do domínio para fins de blindagem, sendo dado o fluxo emergente no contorno da barra. Além disso, nos problemas inversos SN de fração de vazio, dado o fluxo emergente em uma fronteira da barra devido ao fluxo incidente prescrito no extremo oposto, procuramos por uma estimativa precisa da fração de vazio no interior da barra, no contexto de ensaios não-destrutivos para aplicações na indústria. O código computacional desenvolvido neste trabalho apresenta o método espectronodal de malha grossa spectral Greens function (SGF) para os problemas diretos SN em geometria unidimensional para gerar soluções numéricas precisas para os três problemas inversos SN descritos acima. Para os problemas inversos SN de valor de contorno e de fonte interior, usamos a propriedade da proporcionalidade da fuga de partículas; ademais, para os problemas inversos SN de fração de vazio, oferecemos a técnica a qual nos referimos como o método físico da bissecção. Apresentamos resultados numéricos para ilustrar a precisão das três técnicas, conforme descrito nesta tese.

Problemas inversos em engenharia financeira: regularização com critério de entropia

Esta dissertação aplica a regularização por entropia máxima no problema inverso de apreçamento de opções, sugerido pelo trabalho de Neri e Schneider em 2012. Eles observaram que a densidade de probabilidade que resolve este problema, no caso de dados provenientes de opções de compra e opções digitais, pode ser descrito como exponenciais nos diferentes intervalos da semireta positiva. Estes intervalos são limitados pelos preços de exercício. O critério de entropia máxima é uma ferramenta poderosa para regularizar este problema mal posto. A família de exponencial do conjunto solução, é calculado usando o algoritmo de Newton-Raphson, com limites específicos para as opções digitais. Estes limites são resultados do princípio de ausência de arbitragem. A metodologia foi usada em dados do índice de ação da Bolsa de Valores de São Paulo com seus preços de opções de compra em diferentes preços de exercício. A análise paramétrica da entropia em função do preços de opções digitais sínteticas (construídas a partir de limites respeitando a ausência de arbitragem) mostraram valores onde as digitais maximizaram a entropia. O exemplo de extração de dados do IBOVESPA de 24 de janeiro de 2013, mostrou um desvio do princípio de ausência de arbitragem para as opções de compra in the money. Este princípio é uma condição necessária para aplicar a regularização por entropia máxima a fim de obter a densidade e os preços. Nossos resultados mostraram que, uma vez preenchida a condição de convexidade na ausência de arbitragem, é possível ter uma forma de smile na curva de volatilidade, com preços calculados a partir da densidade exponencial do modelo. Isto coloca o modelo consistente com os dados do mercado. Do ponto de vista computacional, esta dissertação permitiu de implementar, um modelo de apreçamento que utiliza o princípio de entropia máxima. Três algoritmos clássicos foram usados: primeiramente a bisseção padrão, e depois uma combinação de metodo de bisseção com Newton-Raphson para achar a volatilidade implícita proveniente dos dados de mercado. Depois, o metodo de Newton-Raphson unidimensional para o cálculo dos coeficientes das densidades exponenciais: este é objetivo do estudo. Enfim, o algoritmo de Simpson foi usado para o calculo integral das distribuições cumulativas bem como os preços do modelo obtido através da esperança matemática.

Da fragmentação às práticas integradoras: contribuições da informática educativa à educação em tempos de complexidade

A tese pesquisa a problemática da inserção da Escola na Sociedade do Conhecimento no contexto da Cibercultura, considerando o distanciamento que as práticas educativas escolares vêm apresentando em relação ao universo midiático da cultura social contemporânea na qual os alunos estão inseridos. Utiliza como referencial teórico os fundamentos da Teoria da Complexidade, a partir do que ficou conhecido como paradigma complexo de Edgar Morin. Neste contexto, visa refletir sobre a necessidade de ampliar o olhar sobre o conhecimento como forma de superação do paradigma fragmentador. Parte da hipótese de que as práticas educativas, permeadas pela tecnologia, quando fundamentadas em um paradigma complexo, podem abrir novas possibilidades de superação com a promoção de mudanças pedagógicas em direção a um novo paradigma educativo mais dinâmico, criativo e integrador. Investiga se o uso da Informática na Educação pode, de fato, contribuir com as reformas necessárias à Educação em tempos de complexidade. Tendo o Colégio Pedro II como espaço de investigação, a pesquisa desenvolveu-se em duas fases e objetivou compreender o movimento do Colégio para ajustar-se e atender as demandas educacionais da sociedade contemporânea em acelerado processo de transformação e imersa na Cultura da Convergência. Analisa a incorporação e apropriação das tecnologias no processo de escolarização pelo corpo docente do Colégio e como isto tem se dado na prática da instituição. A pesquisa qualitativa de caráter exploratório tem como cenário de investigação os laboratórios de Informática Educativa (espaços multimídia com conexão a Internet) nos diferentes CAMPI do 1 e 2 Segmentos do Ensino Fundamental e nas atividades desenvolvidas, através da atuação dos professores de Informática Educativa, em parceria ou não, com os professores de outras disciplinas. Para analise dos dados foram utilizados conceitos da Teoria da Complexidade, como por exemplo, as categorias provenientes do Tetragrama Organizacional e os Operadores da Complexidade. O material empírico extraído da análise documental e das entrevistas sobre as práticas realizadas nos laboratório do Colégio resulta em mapeamento das diferentes formas de estruturação do trabalho pedagógico dos laboratórios, análise do ciclo docente: planejamento, execução e avaliação. A pesquisa de campo exploratória, inicialmente de caráter descritivo, passa a enfatizar, progressivamente, o caráter qualitativo da pesquisa, objetivando assim, oferecer maior clareza e visibilidade ao real estado da Informática Educativa para o Colégio Pedro II. A pesquisa desenvolvida analisa a realidade escolar no ponto onde estamos, que é a prática da interdisciplinaridade em direção a transdisciplinaridade. A transdisciplinaridade, em vários aspectos, ainda representa uma utopia pedagógica no contexto formal do sistema educacional brasileiro que estrutura-se de modo visivelmente fragmentado.

Proposta de Protocolo para Projeto de Engenharia de Reatores Anaeróbios de Fluxo Ascendente com Manta de Lodo.

Esta dissertação apresenta a metodologia para o Projeto de Engenharia de Reatores Anaeróbios de Fluxo Ascendente com Manta de Lodo para tratamento de esgoto sanitário. A metodologia desenvolvida apresenta os parâmetros de cálculo e os condicionamentos técnicos físicos envolvidos no projeto e construção da unidade de tratamento. O trabalho contém uma proposta de protocolo para o projeto, construção e operação do Reator UASB.

Diretrizes para o planejamento de experimentos em jogos educacionais voltados para o ensino de Engenharia de Software

Jogos educacionais constituem em uma importante ferramenta de ensino na área de Engenharia de Software, onde, muitas vezes, os alunos não passam por nenhum mecanismo de treinamento prático. Um jogo educacional de qualidade tem que ter objetivos educacionais bem definidos, motivar os alunos e efetivar a aprendizagem dos conteúdos. A aplicação de jogos no Ensino de Engenharia de Software deve ser realizada de forma sistemática e controlada com base em avaliação. A técnica Estatística de Experimentação permite a medição e a análise das variáveis envolvidas no processo de aplicação de jogos para que estes possam ser aplicados com qualidade. Para definir melhor os experimentos no uso de jogos para o ensino de Engenharia de Software, este trabalho propõe diretrizes para o planejamento de experimentos em jogos educacionais, de forma que permita verificar a influência e a significância da utilização desses jogos no ensino e aprendizado dos conceitos de Engenharia de Software. Um experimento com o SimulES-W foi realizado seguindo essas diretrizes, onde foi possível ser demonstrada sua aplicabilidade e simplicidade em sua definição. A experiência de uso do SimulES-W mostra que aprender com jogos de computador é divertido, interativo e que, apesar dos resultados obtidos não serem significativos estatisticamente, de certa forma contribui para o ensino da Engenharia de Software, não sendo necessariamente um conhecimento prévio do conteúdo.

Gestão de resíduos químicos em laboratório universitário. Estudo de caso: Laboratório de Engenharia Sanitária, Faculdade de Engenharia UERJ.

Ao longo da história do homem, as universidades têm exercido um papel fundamental na geração de conhecimentos e tecnologias com o fim maior de melhorar a qualidade de vida de nossa sociedade. Em contrapartida, além de produzir os benefícios oriundos da aplicação dos conhecimentos e tecnologias, as pesquisas científicas produzem também diversos tipos de resíduos potencialmente poluidores e tóxicos os quais não estão sendo descartados e tratados corretamente. A falta de políticas institucionais de gerenciamento de resíduos nas universidades além de proporcionar a poluição dos corpos receptores de seus efluentes, a deterioração das tubulações coletoras de esgoto e, danos a eficiência das estações de tratamento de esgoto, também contribui para a geração de um passivo ambiental nas universidades, os quais são acumulados anualmente à espera de tratamento adequado em precárias condições de armazenamento. Dentro deste cenário, o presente estudo visa caracterizar e avaliar o gerenciamento dos resíduos químicos do Laboratório de Engenharia Sanitária (LES) da Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ). Quanto aos meios, foram realizadas pesquisas bibliográficas, eletrônicas e documentais, assim como entrevistas com os principais atores do gerenciamento dos resíduos no laboratório foco deste estudo. O estudo revela que o gerenciamento dos resíduos gerados em tal laboratório é realizado de maneira incipiente. As metodologias utilizadas em todas as etapas do gerenciamento, desde a geração dos resíduos até a destinação final dos mesmos carecem de melhorias para também a melhora da qualidade ambiental das atividades de pesquisa e de ensino do laboratório. Além da inexistência de normas internas para a padronização e controle do processo de gerenciamento, o laboratório também carece de estrutura física e financeira para a adequação do processo. A partir do diagnóstico deste cenário, foi possível o reconhecimento de riscos relacionados às características dos reagentes químicos somados as condicionantes ambientais do laboratório, mais especificamente, às condicionantes presentes no local do armazenamento dos resíduos. Tais riscos possuem a natureza de riscos químicos, físicos, toxicidade e riscos de explosão. Ainda na caracterização deste cenário, foi possível o reconhecimento do não cumprimento de legislações pertinentes ao tema. Conclui-se que, de maneira geral, as universidades carecem de investimentos na temática de gestão ambiental nas políticas institucionais e dia-a-dia das universidades. O laboratório em questão também não foge a esta realidade e, por tal razão, também carece de investimentos financeiros, investimentos em treinamento e investimentos na estruturas físicas para todos estes darem suporte a implantação de um gerenciamento de resíduos eficiente e consistente.

PROINFO em Nova Iguaçu: tecnologia educacional e formação cultural ou Informática Educativa e semiformação?

Esta pesquisa busca uma análise e compreensão do(s) sentido(s) da presença dos recursos digitais na escola e da tecnologia no campo educacional. Para tanto, define como objeto de estudo o Programa Nacional de Tecnologia Educacional (Proinfo) e como campo empírico a rede municipal de Nova Iguaçu. Apoiada na metodologia da análise de conteúdo (AC), faz uma abordagem das diretrizes que orientam esse Programa do Ministério da Educação (MEC) e busca capturar os aspectos da condução da política pelos gestores municipais, revelando as concepções que orientam essas ações. Dão sustentação teórica a este estudo os conceitos de formação cultural/semiformação, de Adorno, e o conceito de tecnologia, construído, fundamentalmente, a partir das ideias de Adorno, Horkheimer e Marcuse. Nossas observações e análise indicam que a introdução das Tecnologias Digitais da Informação e Comunicação (TDIC) nas escolas surge, essencialmente, para responder à demanda do setor produtivo e não para estruturar novas dinâmicas e novos processos educacionais. Sendo assim, o Proinfo se apresenta como mais uma reforma pedagógica isolada e tem servido para reforçar a crise da formação cultural. Seus rumos precisam ser corrigidos para que se afigure como possibilidade de autorreflexão crítica e como a base potencial da emancipação dos sujeitos.

Ecossistema Engenheirado no tratamento descentralizado de águas residuárias de pequenos geradores: A Engenharia Ecológica na Ilha Grande, RJ.

Em várias regiões do mundo, assim como no Brasil, um alto percentual da população e até comunidades inteiras não têm acesso a um sistema de tratamento de esgoto centralizado, sendo comum o uso das fossas sépticas e/ou sumidouros e, em muitos casos, os esgotos são lançados in natura diretamente nos corpos hídricos. Com o objetivo de oferecer uma alternativa tecnológica de baixo custo de implantação e operação com vistas à minimização dos impactos ambientais e em atendimento a pequenas comunidades isoladas e de interesse social, o presente projeto desenvolveu com base em sistemas apresentados na literatura, um ecossistema engenheirado compacto para o tratamento de esgoto domiciliar de pequenos geradores. O sistema é composto por tratamento preliminar (caixa controladora de vazão e caixa de gordura), primário (fossa séptica), secundário (filtro aerado submerso e decantador secundário) e um conjunto de tanques vegetados por macrófitas aquáticas (Eichhornia crassipes, Schoenoplectus sp., Panicum cf. racemosum) intercalados por um tanque de algas para remoção da carga poluidora remanescente e nutrientes. O sistema foi instalado no CEADS/UERJ na Vila de Dois Rios, Ilha Grande, litoral Sul do Rio de Janeiro, operado e monitorado desde Abril de 2009, sendo que o presente estudo referese aos primeiros 200 dias de monitoramento. A remoção da carga poluidora foi monitorada na vazão de 200 L/h, posteriormente corrigida para 52 L/h, almejando alcançar os padrões de lançamento da Resolução CONAMA 357 e a NBR 13969 da ABNT, para os parâmetros de OD, pH, Temperatura, Nitrato, N amoniacal, DBO5, DQO, SSD, Cloreto e, Óleos e Graxas e outros parâmetros não incluídos na Resolução (Cond. Elétrica, COT, Alcalinidade, Dureza, Nitrito, Fósforo total e demais Sólidos (ST, SST, SSV, SSF e SDT ). Os resultados obtidos indicam que o sistema foi mais eficiente quando operado na vazão de 52 L/h, quando apresentou as seguintes taxas de remoção: 96 % (Nitrito); 71 % (Nitrato); 47 % (N amoniacal); 96,7 % (DQO); 95,7 % (DBO5); 10 % (Fósforo total). O sistema apresentou uma evolução ao longo do tempo de operação e após a redução na vazão, garantiu o enquadramento de 12 dos 14 parâmetros analisados (exceto N amoniacal e Fósforo total), nos padrões de lançamento contemplados pela Legislação Federal, CONAMA 357 e Legislação Estadual do RJ, SP, MG e GO. Para aumento da eficiência de tratamento, recomenda-se redimensionamento do filtro aerado submerso-decantador e tanques vegetados, com base nas recomendações do PROSAB 2.

Criação de um atlas pedagógico do Município do Rio de Janeiro, dentro da arquitetura do sistema brasileiro de televisão digital terrestre.

Esta dissertação visa levantar as possibilidades de uso da Geomática no ambiente de interatividade do Sistema Brasileiro de TV Digital Terrestre (SBTVD), definido pelo Decreto Presidencial 5.820, de 29 de Junho de 2006. O produto desta dissertação compreende a implementação de um Atlas, que terá como seu maior objetivo, o auxílio ao processo pedagógico e de Educação à distância (EAD), democratizando o conhecimento da Cartografia. A metodologia de desenvolvimento terá como base o estudo do município do Rio de Janeiro e como público alvo, professores e jovens de 8 a 12 anos de idade. Entretanto, poderá ser facilmente adaptado para outras regiões e diferentes níveis educacionais. No estudo foram utilizados os fundamentos da Geomática, com suas origens estruturais baseadas em uma natureza multidisciplinar, que é ponto de convergência da Informática, de Geografia, do Planejamento Urbano, das Engenharias, das Estatísticas e das Ciências do Ambiente, focadas em fases de produção definidas e divididas em: Coleta, Análise, Distribuição e Uso. Nesse contexto estudaremos como a Cartografia e o SBTVD terrestre vão se incorporar tecnologicamente na distribuição desses dados.