Simulação e controle de um sistema de suspensão simplificado

As aplicações da mecânica vibratória vêm crescendo significativamente na análise de sistemas de suspensões e estruturas de veículos, dentre outras. Desta forma, o presente trabalho desenvolve técnicas para a simulação e o controle de uma suspensão de automóvel utilizando modelos dinâmicos com um, dois e três graus de liberdade. Na obtenção das equações do movimento para o sistema massa-mola-amortecedor, o modelo matemático utilizado tem como base a equação de Lagrange e a segunda lei de Newton, com condições iniciais apropriadas. A solução numérica destas equações é obtida através do método de Runge-Kutta de 4ª ordem, utilizando o software MATLAB. Para controlar as vibrações do sistema utilizou-se três métodos diferentes de controle: clássico, LQR e alocação de pólos. O sistema assim obtido satisfaz as condições de estabilidade e de desempenho e é factível para aplicações práticas, pois os resultados obtidos comparam adequadamente com dados analíticos, numéricos ou experimentais encontrados na literatura, indicando que técnicas de controle como o clássico podem ser simples e eficientes.

Diagnóstico sistêmico de uma farmácia de manipulação de Porto Alegre com a utilização da "Soft Systems Methodology"

As empresas e instituições estão num ambiente que oferece oportunidades e ameaças, o que exige um conjunto de informações voltado tanto a processos e decisões táticas, operacionais e estratégicos. No entanto, conseguir informações com rapidez e qualidade não se trata apenas de adquirir pacotes de sistemas de informações ou mesmo desenvolvê-los nas organizações. Infelizmente, isto é o que mais tem ocorrido. Desta forma, a fim de ultrapassar esse amadorismo, faz-se necessário um diagnóstico sistêmico da organização, com objetivo de identificar os requisitos informacionais necessários à construção de um sistema de apoio às decisões. Destarte, este estudo realiza um diagnóstico sistêmico numa farmácia com a utilização da “Soft Systems Methodology”, a qual a partir de ampla interação entre pesquisador e as pessoas envolvidas , identifica e estrutura a situação problemática de forma encadeada, analisando-a sob duas preocupações: uma relacionada ao mundo real e outra ao pensamento sistêmico. Com este processo, desenvolve uma aprendizagem que permite não só a identificação dos requisitos informacionais necessários à construção de um sistema de informações como também reunir e organizar visões muitas vezes divergentes a respeito de uma realidade complexa, a fim de propor um rol de atividades e ações que possam contribuir para o processo de melhoria da situação problemática.

Desenvolvimento de um simulador genérico de processos dinâmicos

Simulador de processos é uma ferramenta valiosa, pois possibilita desde a validação de projetos e sua operabilidade prática até aumentos de produção e redução de custos. Devido a estes e outros fatores, o interesse industrial em técnicas e pacotes computacionais para a modelagem, simulação e otimização de processos tem crescido muito nos últimos anos. Juntamente com este interesse cresce a qualidade das ferramentas disponíveis no mercado para tal, mas estas ainda não satisfazem totalmente as expectativas de seus usuários. Este trabalho consiste no projeto de um novo simulador genérico para processos dinâmicos que satisfaça os usuários de forma mais completa do que os disponíveis atualmente no mercado. Para tanto, foram reunidas e, quando necessário, desenvolvidas novas técnicas relativas à descrição, análise e solução de problemas dinâmicos. Uma nova linguagem de modelagem orientada a objetos e um sistema de tradução da representação nesta linguagem para sistemas de equações foram propostos. Métodos de análise dos sistemas de equações provenientes da modelagem foram desenvolvidos com o intuito de auxiliar o usuário na detecção de erros de modelagem. Algoritmos para solução de sistemas dinâmicos e estacionários foram reunidos e uma arquitetura interna foi proposta. Por fim, o sistema como um todo foi testado através de sua aplicação em problemas típicos e outros que não podem ser resolvidos diretamente com os pacotes computacionais disponíveis no mercado. O teste com os problemas práticos provou que a estrutura proposta é adequada e apresenta uma série de vantagens quando comparada com softwares largamente utilizados na simulação de processos.

A coordenação entre os segmentos perna e coxa no andar : uma análise a partir da teoria dos sistemas dinâmicos

Utilizando-se entre a perna e a coxa os princípios da Teoria dos Sistemas Dinâmicos, foi estudada a coordenação intra-membros durante o andar em 16 sujeitos do sexo feminino. Os movimentos da perna e da coxa e suas relações foram analisados dinamicamente como sistemas acoplados de ciclo limite. Os sujeitos foram filmados lateralmente executando o andar em duas situações experimentais: normal e com uma sandália na perna direita na proporção de 5% do comprimento do segmento inferior. Os dados transformados em variáveis cinemáticas possibilitaram a análise da coordenação em termos de ângulos de fase, ponto de coordenação e fase relativa. Através dos dados angulares, foram testadas as propriedades dos osciladores não-lineares de ciclo limite. Os resultados indicaram que os segmentos apresentam uma órbita atrativa específica para cada um deles, que se mantém invariante ao longo das idades. Esta órbita atrativa representa a organização espaço-temporal do segmento durante o andar, servindo também para a visualização da quantidade de energia dissipada por parte de cada segmento. A análise dos ângulos de fase no momento da reversão, do ponto de coordenação e da fase relativa possibilitaram a identificação do treinamento mútuo e da estabilidade estrutural.

Utilização de padrões de análise no desenvolvimento de modelo para sistemas de gestão empresarial

Este trabalho apresenta um modelo genérico para o desenvolvimento de sistemas de gestão empresarial. O modelo foi criado com base na experiência profissional do autor do trabalho e revisão bibliográfica sobre a utilização de padrões de análise. O modelo proposto prioriza aspectos de simplicidade e flexibilidade no desenvolvimento de sistemas de informação. Sua utilização visa facilitar a reutilização de componentes, diminuir o tempo para o desenvolvimento de aplicativos e propiciar a criação de sistemas flexíveis que rapidamente possam se adaptar a novas necessidades dos processos de negócios. Os modelos estão descritos no corpo do trabalho e estendem a utilização dos padrões originais de onde os mesmos se originam, descrevendo os relacionamentos entre os modelos apresentados, suas classes e atributos. Exemplos da utilização prática dos modelos são apresentados em situações de negócios e conclusões sobre o potencial de utilização dos mesmos são discutidos ao final do trabalho.

Análise econômica de sistemas de cultivo de macieiras no município de Vacaria/RS

Análise econômica dos principais sistemas de cultivo de macieiras adotados no município de Vacaria/RS. O estudo compara as tecnologias de cultivo de baixa densidade, de alta densidade e de super alta densidade de plantio, buscando encontrar aquela que proporciona maior rentabilidade econômica para o produtor ao longo dos anos. Ao longo da pesquisa, apresenta-se um cenário da situação da cultura, caracterizam-se os sistemas de cultivo, comparam-se as tecnologias de cultivo e os investimentos para produção, buscando o mais rentável, e realiza-se a análise de sensibilidade a partir dos resultados obtidos. A metodologia empregada para avaliação dos sistemas de cultivo é a análise de investimentos, utilizando-se os métodos do Valor Presente Líquido (VPL), da Taxa Interna de Retorno (TIR), do Período de Recuperação do Capital (PRC) ou “Pay Back” e da Razão Benefício/Custo. Os dados utilizados para determinação da estrutura de custos dos sistemas de cultivo foram obtidos junto à assistência técnica local e empresas produtoras da fruta. Já o preço de comercialização da maçã pelos produtores foi obtido na EMATER/RS. Os resultados indicaram o sistema de cultivo de super alta densidade como o mais apropriado para implantação pelos métodos do VPL, TIR e PRC. No entanto, pelo método da Razão B/C, deve-se optar pelo sistema de alta densidade. A análise de sensibilidade revela que se deve atentar para particularidades dos locais onde os sistemas são implantados e para a situação dos produtores, uma vez que algumas características especiais, que alterem os custos de produção ou produtividade dos pomares, modificam o sistema de cultivo recomendado.

Os sistemas de terminação de suínos : uma análise econômica e ambiental a partir da teoria dos conjuntos fuzzi

A escolha do sistema de terminação de suínos e controle de dejetos, que melhor contemple os valores sociais atuais, implica considerar, simultaneamente, pelo menos dois aspectos disciplinarmente distintos - o econômico e o ambiental - o que eleva a complexidade da escolha. Conjuntos fuzzy, por traduzir ordenadamente a percepção expressa pela linguagem, o entendimento relevante porém impreciso da realidade, é uma ferramenta conveniente para o estudo desta situação, a respeito da qual diversos especialistas possuem apreciável conhecimento parcial. Analisa-se o custo de produção de terminadores de suínos da encosta do Vale do Caí, utilizando-se conjuntos fuzzy para identificar causas necessárias e/ou suficientes para o alcance de um baixo custo de produção. Posteriormente, é apresentado um modelo fuzzy para a combinação dos custos de produção com as percepções de suinocultores e de agrônomos quanto ao impacto ambiental da suinocultura.

Sistemas concentrados e distribuídos através da análise modal adjunta

Este estudo visou a utilização direta da análise modal adjunta em sistemas não-clásicos de natureza concentrada e distribuída, explorando o conceitos de biortogonalidade modal e da resposta impulso evolutiva e estacionária. Discutiu-se a natureza do espectro para diversas classes de sistemas, em particular para sistemas com efeitos giroscópicos e com atrito interno. A teoria foi desenvolvida de maneira paralela para sistemas de primeira ordem e de segunda ordem, porém é apresentada de maneira independente, ou seja, para os sistemas de segunda ordem não é utilizada a formulação de espaço de estado, a qual reduz o sistema para primeira ordem. Assim, as relações de biortogonalidade para sistemas de segunda ordem são apresentadas e utilizadas de maneira direta na expansão modal da resposta dos sistemas. A forma dos modos de vibração em variadas aplicações é determinada de maneira exata com o uso da base dinâmica gerada pela resposta impulso espacial. No cálculo dos autovalores foi introduzida uma aproximação polinomial para a resposta impulso espacial Os coeficientes dessa aproximação foram obtidos por recursão, a partir de uma equação em diferenças associada à equação característica do problema modal. Simulações numéricas foram realizadas para obter a resposta impulso evolutiva, respostas forçadas e modos de vibração de sistemas não-clássicos concentrados, formulados através de modelos ou aproximações, e sistemas distribuídos, formulados através de modelos ou incluindo distúrbios e acoplamento através das condições decontorno. Os resultados deste estudo permitiram concluir, através das simulações numéricas realizadas, a importância da base dinâmica no sentido de simplificar os cálculos para obtenção dos autovalores, dos modos de vibração e, consequentemente, da resposta do sistema, seja concentrado, distribuído com ou sem acoplamento das condições de contorno. A utilização da análise modal adjunta, desde que ocorra uma ordenação adequada dos autovalores e modos, mostrou-se um método eficiente na obtenção direta da resposta de sistemas não-clássicos de segunda ordem, ou seja, sem redução ao espaço de estado.

Desenvolvimento de sistemas de informação com base em objetos de negócios : um protocolo de análise com vistas à reutilização de software

O objetivo da pesquisa atém-se primeiramente em elaborar um protocolo que permita analisar, por meio de um conjunto de indicadores, o processo de reutilização de software no desenvolvimento de sistemas de informação modelando objetos de negócios. O protocolo concebido compõe-se de um modelo analítico e de grades de análise, a serem empregadas na classificação e tabulação dos dados obtidos empiricamente. Com vistas à validação inicial do protocolo de análise, realiza-se um estudo de caso. A investigação ocorre num dos primeiros e, no momento, maior projeto de fornecimento de elementos de software reutilizáveis destinados a negócios, o IBM SANFRANCISCO, bem como no primeiro projeto desenvolvido no Brasil com base no por ele disponibilizado, o sistema Apontamento Universal de Horas (TIME SHEET System). Quanto à aplicabilidade do protocolo na prática, este se mostra abrangente e adequado à compreensão do processo. Quanto aos resultados do estudo de caso, a análise dos dados revela uma situação em que as expectativas (dos pesquisadores) de reutilização de elementos de software orientadas a negócio eram superiores ao observado. Houve, entretanto, reutilização de elementos de baixo nível, que forneceram a infra-estrutura necessária para o desenvolvimento do projeto. Os resultados contextualizados diante das expectativas de reutilização (dos desenvolvedores) são positivos, na medida em que houve benefícios metodológicos e tecnológicos decorrentes da parceria realizada. Por outro lado, constatam-se alguns aspectos restritivos para o desenvolvedor de aplicativos, em virtude de escolhas arbitrárias realizadas pelo provedor de elementos reutilizáveis.

Análise comparativa do potencial de sistemas centralizados para controle de tráfego no Brasil

Este trabalho realiza uma análise do potencial dos sistemas centralizados para controle de tráfego no Brasil, executando uma comparação entre as diferentes tecnologias disponíveis, e os conseqüentes resultados obtidos. Estes resultados são apresentados, através de "cases", na forma de benefícios obtidos, comparados com os custos associados para a implantação de cada sistema. As partes que compõem estes sistemas são apresentadas através de um histórico do controle de tráfego e das evoluções tecnológicas dos equipamentos e dos critérios de controle utilizados. Um resumo dos panoramas atuais, americano e brasileiro, permite uma comparação, quanto à utilização e investimentos em sistemas centralizados para controle de tráfego. Ao final do trabalho é apresentada uma proposta, adequada à realidade brasileira, para implantação de sistemas centralizados de tráfego, baseada em uma metodologia de implantação em etapas, com investimentos e benefícios crescentes, atendendo gradativamente à demanda de cada município.

Análise experimental e simulação de sistemas híbridos eólico-fotovoltaicos

Sistemas para a geração de eletricidade a partir de fontes renováveis de energia, com um mínimo impacto ambiental, apresentam uma contribuição energética cada vez mais significativa, sendo importante conhecer em detalhe o comportamento dos mesmos. A radiação solar e o vento podem se mostrar complementares, sendo interessante empregar uma combinação eólica e fotovoltaica em um sistema único. Os sistemas assim constituídos recebem o nome de sistemas híbridos eólico-fotovoltaicos e em algumas aplicações podem mostrar vantagens em relação aos sistemas singelos. Esta Tese tem por objetivo contribuir com o conhecimento sobre o comportamento de sistemas híbridos eólico-fotovoltaicos de pequeno porte. Para obter dados experimentais foi montado um protótipo no Laboratório de Energia Solar, constituído de um painel de 420 Wp e de um aerogerador de 400 W de potência nominal, sendo que para o acionamento do aerogerador foi instalado um túnel de vento. Para a observação do comportamento do sistema híbrido foi também montado um sistema de monitoramento, sendo analisadas na Tese as incertezas associadas às medições realizadas. O sistema de monitoramento forma parte de um sistema mais amplo, que permite também o controle da velocidade do vento no túnel de vento e a ativação automática de um conjunto de cargas resistivas para simular o perfil de consumo. A Tese discute os modelos matemáticos de todos os componentes do sistema, assim como as principais configurações que podem ser dadas aos sistemas híbridos. Foram realizadas várias experiências com o sistema híbrido que permitiram a coleta de informações sobre o comportamento dos componentes independentes e como um todo Essas informações, por sua vez, serviram de base para a validação de modelos matemáticos dos diversos componentes do sistema, que foram integrados em um programa computacional de simulação elaborado como parte desta Tese. Além dos resultados do funcionamento do sistema híbrido experimental, a Tese mostra os resultados do programa de simulação e faz uma estimativa da aplicação de sistemas híbridos semelhantes em localidades de Rio Grande do Sul, a partir da informação do Atlas Eólico do Estado.

Análise das variáveis antecedentes e das conseqüências do uso de diferentes sistemas de entrega de serviços (SES)

Compreender as variáveis utilizadas pelos consumidores na escolha e uso de um sistema de entrega de serviços (SES) representa uma questão fundamental tanto do ponto de vista acadêmico quanto gerencial, sendo objeto de diversos estudos teóricos e empíricos. Partindo deste foco central, o presente estudo analisou cinco diferentes variáveis antecedentes risco percebido, controle, conveniência, link social e propensão ao uso de tecnologia e três variáveis conseqüentes satisfação, valor e lealdade do uso do SES junto a duas amostras de consumidores de serviços de companhias aéreas (186 casos) e bancos (396 casos). Com o uso de procedimentos de modelagem de equações estruturais, foi testado um modelo integrando essas diferentes variáveis em relação ao uso de duas formas de entrega dos serviços: SES-Interpessoal e SES-Internet. Os resultados apontam para um impacto direto de variáveis antecedentes baseadas em atitudes link social e propensão ao uso de tecnologia sobre o uso do SES, demonstrando igualmente efeitos influenciadores indiretos das demais variáveis antecedentes, baseadas em atributos conveniência, controle e risco percebido. Além disto, identificou o impacto da satisfação do consumidor com o SES sobre valor percebido e lealdade. Com base nos resultados, contribuições para o conhecimento acadêmico da área de comportamento do consumidor de serviços, bem como limitações e desdobramentos para futuros estudos são presentados.

Estudo e análise de desempenho da antecipação de tarefas em sistemas gerenciadores de workflow

Sistemas Gerenciadores de Workflow (SGWf) têm atraído muita atenção nos últimos anos, por serem baseados em um modelo simples que permite definir, executar e monitorar a execução de processos. Mas este esquema é um tanto quanto rígido e inflexível, apresentando alguns problemas quando da necessidade de sua utilização no controle de processos com características cooperativas, em que o comportamento humano deve ser levado em conta. Este tipo de processo deve apresentar uma certa flexibilidade de forma a possibilitar a troca de resultados entre tarefas, acabando com a dependência fim-início existente entre tarefas seqüenciais nos SGWfs tradicionais. A fim de possibilitar este tipo de comportamento, surge a antecipação de tarefas, que tem por objetivo oferecer meios de flexibilizar o fluxo de controle e o fluxo de dados para permitir que tarefas possam ser disparadas antes mesmo da conclusão de suas antecessoras. A antecipação implica no aumento da cooperação entre tarefas e em melhor desempenho com relação ao tempo de execução dos processos. O aumento na cooperação está relacionado diretamente à troca de resultados, permitindo que duas ou mais tarefas trabalhem sobre instâncias de um determinado dado que ainda está sendo produzido. O melhor desempenho deve-se ao paralelismo (parcial) criado entre tarefas que deveriam executar de maneira estritamente seqüencial, devido ao disparo das tarefas antes do previsto. Este trabalho então, apresenta um estudo das abordagens de flexibilização de SGWfs, visando encontrar maneiras de prover antecipação de tarefas. O principal objetivo do trabalho é verificar a melhoria de desempenho em termos de tempo de execução dos processos que se pode obter utilizando a antecipação de tarefas Para tal, foi desenvolvido um simulador que suporta a antecipação de tarefas e foram conduzidas simulações, que mostraram os ganhos e alguns padrões de comportamento da utilização da antecipação de tarefas. Para possibilitar o uso da antecipação em processos reais foram realizadas alterações na ferramenta de definição de processos Amaya Workflow e na máquina de workflow do projeto CEMT.

Análise energética de sistemas de aquecimento de água com energia solar e gás

Esta Tese apresenta uma análise do comportamento térmico de um sistema de aquecimento de água combinando energia solar e gás como fontes energéticas. A ênfase desta análise está na influência que a forma de conexão dos coletores solares e do circuito da fonte auxiliar de energia ao reservatório exercem sobre a eficiência e o custo de operação do sistema. O trabalho engloba uma montagem experimental, caracterização de componentes, validação experimental de um programa de simulação, análises de eficiência utilizando o programa e análises econômicas com dados simulados. Na fase experimental desta Tese, foram montados três sistemas de aquecimento de água. Dois sistemas utilizando reservatórios verticais e um sistema utilizando reservatório horizontal. Os sistemas foram montados com componentes similares: reservatórios metálicos isolados termicamente com capacidade de 600 litros (verticais), reservatório de polietileno isolado termicamente com capacidade de 600 litros (horizontal), 2 coletores solares de placas planas, tubulação de cobre e aquecedores a gás de passagem de 7,5 l /min. Os componentes foram caracterizados mediante a curva de eficiência dos coletores solares, eficiência dos aquecedores a gás de passagem e o coeficiente de perdas térmicas dos reservatórios Sensores foram instalados para monitorar os sistemas em operação. Os sinais dos sensores foram medidos através de uma central de aquisição de dados conectado a um computador. Temperaturas, irradiância solar, consumo de gás e consumo de água foram registrados ao longo do tempo. Os resultados experimentais foram comparados com resultados calculados por meio de um programa desenvolvido no Laboratório de Energia Solar apresentando boa concordância. Utilizando o mesmo programa determinou-se a configuração do sistema de aquecimento de água com energia solar e gás mais eficiente para a cidade de Porto Alegre com um determinado perfil de consumo. Outros tipos de sistemas de aquecimento de água foram simulados para atender o mesmo perfil de demanda. Análises econômicas comparando estes sistemas entre si foram realizadas considerando diversos cenários econômicos.

Análise descritiva dos sistemas convectivos de escala meso-(alpha) através das imagens de satélite GOES-8

Na América do Sul há uma forte incidência de Sistemas Convectivos de Mesoescala (SCM), que na maioria das vezes, estão associados a desastres naturais. Estes causam impactos não só do ponto de vista meteorológico, mas também social e econômico. Neste trabalho analisa-se 49 Sistemas Convectivos de Meso-α, que atuam na América do Sul, durante os anos de 1999, 2000 e 2001. Com o auxílio de imagens do satélite GOES-8(canal IR, 10,4μm), identifica-se padrões comportamentais ao longo da vida dos SCM. Para a caracterização da evolução temporal e espacial, faz-se uma divisão da análise em duas partes: temporal e espacial. Na análise temporal, observam-se as variações rítmicas na intensificação da atividade convectiva. Na análise espacial, são observadas características como: tamanho e tempo de vida dos SCM e de seus respectivos núcleos distâncias entre os núcleos, trajetórias dos SCM entre outras características comportamentais dos núcleos convectivos que constituem o sistema. A análise dos dados mostra que mais da metade dos casos analisados sofrem dois tipos de variações na atividade convectiva, uma com período de 12 horas, e outra com menor periodicidade, 5,1 horas. Mostra-se que a evolução espacial dos SCM dá-se em média na direção das latitudes mais baixas, de forma discreta com o aparecimento de novos núcleos, na direção noroeste em relação ao núcleo antigo.