Problemas com o uso de programação linear com posterior arredondamento da solução ótima, em regulação florestal

O principal objetivo deste trabalho foi avaliar, com a ajuda da Programação Inteira, as conseqüências do uso da Programação Linear com posterior arredondamento das respostas, com ênfase na regulação de florestas eqüiâneas. Para isto, um problema de regulação florestal simplificado foi idealizado e resolvido pelo modelo I, por meio de Programação Linear, Programação Linear com posterior arredondamento e Programação Inteira. Ao final, concluiu-se que o arredondamento das respostas obtidas pelo modelo resolvido por Programação Linear levou a uma solução inviável para o problema de regulação proposto. O mesmo não ocorreu com o modelo de Programação Inteira, que apresentou um plano de regulação factível e otimizado, mostrando que, do ponto de vista matemático, respostas com arredondamento da solução de modelos de Programação Linear não devem ser adotadas.

Solução de problemas de planejamento florestal com restrições de inteireza utilizando busca tabu

Este trabalho teve como objetivos desenvolver e testar um algoritmo com base na metaheurística busca tabu (BT), para a solução de problemas de gerenciamento florestal com restrições de inteireza. Os problemas avaliados tinham entre 93 e 423 variáveis de decisão, sujeitos às restrições de singularidade, produção mínima e produção máxima periódicas. Todos os problemas tiveram como objetivo a maximização do valor presente líquido. O algoritmo para implementação da BT foi codificado em ambiente delphi 5.0 e os testes foram efetuados em um microcomputador AMD K6II 500 MHZ, com memória RAM de 64 MB e disco rígido de 15GB. O desempenho da BT foi avaliado de acordo com as medidas de eficácia e eficiência. Os diferentes valores ou categorias dos parâmetros da BT foram testados e comparados quanto aos seus efeitos na eficácia do algoritmo. A seleção da melhor configuração de parâmetros foi feita com o teste L&O, a 1% de probabilidade, e as análises através de estatísticas descritivas. A melhor configuração de parâmetros propiciou à BT eficácia média de 95,97%, valor mínimo igual a 90,39% e valor máximo igual a 98,84%, com um coeficiente de variação de 2,48% do ótimo matemático. Para o problema de maior porte, a eficiência da BT foi duas vezes superior à eficiência do algoritmo exato branch and bound, apresentando-se como uma abordagem muito atrativa para solução de importantes problemas de gerenciamento florestal.

Metaheurística algoritmo genético para solução de problemas de planejamento florestal com restrições de integridade

Os objetivos deste trabalho foram desenvolver e testar um algoritmo genético (AG) para a solução de problemas de gerenciamento florestal com restrições de integridade. O AG foi testado em quatro problemas, contendo entre 93 e 423 variáveis de decisão, sujeitos às restrições de singularidade, produção mínima e produção máxima, periodicamente. Todos os problemas tiveram como objetivo a maximização do valor presente líquido. O AG foi codificado em ambiente delphi 5.0 e os testes foram realizados em um microcomputador AMD K6II 500 MHZ, com memória RAM de 64 MB e disco rígido de 15GB. O desempenho do AG foi avaliado de acordo com as medidas de eficácia e eficiência. Os valores ou categorias dos parâmetros do AG foram testados e comparados quanto aos seus efeitos na eficácia do algoritmo. A seleção da melhor configuração de parâmetros foi feita com o teste L&O, a 1% de probabilidade, e as análises foram realizadas através de estatísticas descritivas. A melhor configuração de parâmetros propiciou ao AG eficácia média de 94,28%, valor mínimo de 90,01%, valor máximo de 98,48%, com coeficiente de variação de 2,08% do ótimo matemático, obtido pelo algoritmo exato branch and bound. Para o problema de maior porte, a eficiência do AG foi cinco vezes superior à eficiência do algoritmo exato branch and bound. O AG apresentou-se como uma abordagem bastante atrativa para solução de importantes problemas de gerenciamento florestal.

Metaheurística Simulated Annealing para solução de problemas de planejamento florestal com restrições de integridade

Os objetivos deste trabalho foram desenvolver e testar a metaheurística SA para solução de problemas de gerenciamento florestal com restrições de integridade. O algoritmo SA desenvolvido foi testado em quatro problemas, contendo entre 93 e 423 variáveis de decisão, sujeitos às restrições de singularidade, produção mínima e produção máxima, periodicamente. Todos os problemas tiveram como objetivo a maximização do valor presente líquido. O algoritmo SA foi codificado em liguagem delphi 5.0 e os testes foram efetuados em um microcomputador AMD K6II 500 MHZ, com memória RAM de 64 MB e disco rígido de 15GB. O desempenho da SA foi avaliado de acordo com as medidas de eficácia e eficiência. Os diferentes valores ou categorias dos parâmetros da SA foram testados e comparados quanto aos seus efeitos na eficácia do algoritmo. A seleção da melhor configuração de parâmetros foi feita com o teste L&O, a 1% de probabilidade, e as análises foram realizadas através de estatísticas descritivas. A melhor configuração de parâmetros propiciou à SA eficácia média de 95,36%, valor mínimo de 83,66%, valor máximo de 100% e coeficiente de variação igual a 3,18% do ótimo matemático obtido pelo algoritmo exato branch and bound. Para o problema de maior porte, a eficiência da SA foi dez vezes superior à eficiência do algoritmo exato branch and bound. O bom desempenho desta heurística reforçou as conclusões, tiradas em outros trabalhos, do seu enorme potencial para resolver importantes problemas de gerenciamento florestal de difícil solução pelos instrumentos computacionais da atualidade.

Uma proposta para a geração de amostras aleatórias nos problemas de simulação em modelos de planejamento

Um modelo de predição do preço da celulose foi ajustado usando-se o tempo e o preço defasado como co-variáveis. A partir das estimativas dos parâmetros obtidas, foram propostas 48 possíveis tendências futuras para o preço da celulose. Posteriormente, três métodos de simulação foram usados para predizer os valores futuros definidos pelas várias tendências: M1Þ Pcel.f = µ; M2 Þ Pcel.f = µ + épsilonf, e M3 µf + épsilonf, em que m é a parte sistemática do modelo, e e f corresponde ao componente estocástico. Para as simulações foram usados o método de Monte Carlo e a distribuição triangular. Para comparar os valores simulados pelos três métodos com os conhecidos valores futuros nas várias tendências, foi usada a diferença relativa média entre os valores. No caso da ausência de tendência, os métodos M1 e M2 foram satisfatórios, apesar de o método M2 incluir distúrbios ao redor da média. No caso de haver tendência real, o método M3 teve a melhor "performance", mesmo sendo influenciado pela acurácia na predição da tendência.

Um modelo de regulação florestal e suas implicações na formulação e solução de problemas com restrições de recobrimento

Este trabalho teve como objetivo avaliar uma estratégia utilizada para geração de alternativas de manejo na formulação e solução de problemas de planejamento florestal com restrições de recobrimento. O problema de planejamento florestal foi formulado via modelo I e modelo II, assim denominados por Johnson E Scheurman (1977), resultando em problemas de programação linear inteira com 63 e 42 alternativas de manejo, respectivamente. Conforme esperado, no problema formulado via modelo I não houve violação das restrições de recobrimento, enquanto no problema formulado via modelo II algumas unidades de manejo foram fracionadas, fato já esperado, uma vez que essa formulação não assegura a integridade das unidades de manejo. Na formulação via modelo II, para assegurar a integridade das unidades de manejo foi necessário reformular o problema como um problema de programação não-linear inteira, problema esse de solução ainda mais complexa do que os de programação linear inteira. As soluções eficientes dos problemas de programação não-linear inteira esbarram nas limitações de eficiências dos principais algoritmos de solução exata e na carência de aplicações dos algoritmos aproximativos na solução desse tipo de problema, a exemplo das metaeurísticas simulated annealing, busca tabu e algoritmos genéticos, tornando-se, portanto, um atrativo para pesquisas nessa área.

Sistematização do dimensionamento técnico e econômico de sistemas fotovoltaicos isolados por meio de programa computacional

Uma das principais questões referentes à energia solar é como compará-la, técnica e economicamente, com outras fontes de energia, tanto alternativas quanto com as convencionais (como a rede elétrica). O propósito deste trabalho foi desenvolver um programa computacional que reúne os principais dados técnicos e econômicos, para identificar, por meio de métodos de análise microeconômica, a viabilidade comercial no dimensionamento de sistemas fotovoltaicos, além de considerar os benefícios provenientes da própria geração energética. Na análise microeconômica da energia solar, foram identificados os custos da energia proveniente da rede convencional durante o período de vida útil dos componentes do sistema gerador de eletricidade fotovoltaica, pelo estudo dos custos de investimentos iniciais e manutenção do sistema. Para comparação com as fontes convencionais - rede elétrica e grupo diesel - foram usados três cenários de custos de painéis fotovoltaicos e dois para o fator de disponibilidade do grupo diesel. Pelos resultados, verifica-se que, quanto mais baixo o custo dos painéis e mais distante o local situar-se da rede elétrica, o sistema fotovoltaico torna-se a opção mais vantajosa.

Modelo de dimensionamento otimizado para sistemas energéticos renováveis em ambientes rurais

Este trabalho teve por objetivo o desenvolvimento de novo modelo para dimensionamento de sistemas integrados de recursos energéticos renováveis, aplicados a ambientes rurais, a partir da utilização de ferramentas de simulação e otimização desenvolvidas em MATLAB 6.0. O dimensionamento realizado apresenta custo mínimo e atende a determinado nível de confiabilidade desejado para o sistema, baseado no conceito de probabilidade de perda de fornecimento de energia à carga (LPSP) para horas consecutivas. Um modelo de otimização é apresentado e três diferentes cenários de dimensionamento são calculados e comparados, mostrando a flexibilidade na elaboração de diferentes concepções de projeto. Os resultados obtidos contemplam o dimensionamento completo dos dispositivos de conversão energética e análise de custos do sistema.

Modelo para o dimensionamento e a locação de sistemas de terraceamento em nível

A erosão hídrica é um dos principais causadores da degradação das terras agrícolas, provocando expressivos prejuízos à sociedade. Em virtude desses danos, torna-se fundamental o desenvolvimento de técnicas que permitam o aumento da eficiência das práticas para a conservação do solo. Com esse objetivo, desenvolveu-se um modelo para o dimensionamento e a locação de sistemas de terraceamento em nível, utilizando modelos digitais de elevação do terreno gerados em sistemas de informações geográficas (SIG). A fim de possibilitar a aplicação do modelo desenvolvido, elaborou-se um software que permite a realização das interações necessárias para o dimensionamento do sistema. Os resultados obtidos mostram que o modelo oferece a vantagem de permitir o dimensionamento de cada terraço, considerando as condições existentes na área específica que irá contribuir com o escoamento superficial para o mesmo. A outra vantagem do modelo desenvolvido está na possibilidade de realização de simulações, permitindo a observação e o acompanhamento, de maneira fácil e objetiva, das mudanças provocadas no sistema de terraceamento, em função da alteração nas características de uso e manejo do solo.

Programa computacional para o dimensionamento de colhedoras considerando a pontualidade na colheita de soja

A colheita de soja (Glycine max (L.) Merril) é uma operação crítica que pode sofrer atrasos resultando em perdas na quantidade e na qualidade do material colhido. Embora o valor das perdas seja desconhecido no País, os produtores empregam colhedoras com reserva de capacidade para concluir a operação no menor prazo possível. O excesso de capacidade aumenta os custos fixos e a falta dela aumenta os custos das perdas por atraso e, em ambos os casos, reduzem a renda líquida da operação, ao que se denomina custo de pontualidade. O problema do dimensionamento consiste em ajustar o custo do capital extra investido na capacidade da máquina para garantir a pontualidade e o custo das perdas por atraso, buscando maximizar a renda líquida. Devido à importância da cultura e da pontualidade, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência do atraso no dimensionamento da frota e no custo da operação de colheita. Para tanto, desenvolveu-se um modelo computacional em linguagem Borland® Delphi 5.0, em que a entrada de dados inclui os atributos da região agroclimática, da colhedora e das cultivares de soja. O resultado é a renda líquida como indicador da pontualidade na operação para a colhedora selecionada. O programa foi utilizado para simular cenários numa propriedade na região de Ponta Grossa - PR, e os valores obtidos revelaram que a frota de colhedoras da propriedade opera com capacidade ociosa, produzindo renda líquida abaixo do potencial.

Efeito do tempo de armazenagem de rações avícolas no dimensionamento de silos

Dentre os fatores que afetam o fluxo de produtos sólidos, o tempo de armazenagem destaca-se por favorecer a formação de arcos coesivos. Dessa forma, esta pesquisa teve como objetivo determinar as propriedades de duas rações avícolas, classificá-las quanto à escoabilidade em função do tempo de consolidação e analisar seus efeitos em tremonhas metálicas. Para isso, foram utilizados aparelho de cisalhamento direto "Jenike Shear Cell", bancada de consolidação e duas superfícies de parede. Para o índice de fluxo e diâmetro mínimo do orifício de descarga, adotou-se a metodologia de Jenike. Para o ângulo da tremonha cônica, recorreu-se à metodologia de Enstad. Pode-se afirmar que as duas rações possuem fluxo do tipo fácil, sem variação para os tempos de armazenagem estudados. A rugosidade das paredes apenas afetou a inclinação da tremonha, enquanto os resultados de orifício de descarga não foram afetados pela variação das propriedades das rações nas paredes e nos tempos analisados.

Parâmetros de dimensionamento para biodigestores batelada operados com dejetos de vacas leiteiras com e sem uso de inóculo

Objetivou-se avaliar a adição de inóculo na biodigestão anaeróbia de dejetos de vacas leiteiras reciclados em biodigestores bateladas pela quantidade de biogás produzida, pela redução dos sólidos voláteis e pelos potenciais de produção de biogás para obtenção de parâmetros de dimensionamento. Foram utilizados 12 biodigestores bateladas de campo de 60 L, cujos substratos continham dejetos de vacas leiteiras, água e quatro adições de inóculo (0; 20; 30 e 40% v/v). Adotaram-se tempos médios de retenção hidráulica de 75 e 150 dias para os tratamentos contendo inóculo e sem inóculo, respectivamente, nos períodos intermediário, chuvoso e seco do ano. Maiores produções de biogás ocorreram com maiores temperaturas médias do ar. Maiores potenciais de produção de biogás foram obtidas com uso de 40% de inóculo, de 0,07 m³ de biogás por kg de dejetos, com a utilização rápida do biogás, a partir de quatro dias. Tempos de retenção hidráulica de 45 dias podem ser adotados, o que reduz o volume do biodigestor e custos de implantação.

Rendimento de motor elétrico como parâmetro de dimensionamento de bitola de alimentador conectado diretamente ao transformador

O dimensionamento de condutores de energia elétrica não leva em consideração critérios de racionalização do uso de energia elétrica. O estudo abrangeu uma avaliação sobre o dimensionamento de condutores alimentadores de energia elétrica de motores conectados diretamente a transformadores utilizados na eletrificação rural. No dimensionamento dos condutores alimentadores, indica-se que, além do atendimento à norma técnica (dimensionamento em função da capacidade de corrente do condutor e da queda de tensão admissível), também sejam considerados: (i) o número de horas de funcionamento; (ii) as características elétricas e preço de condutores; (iii) as características da instalação, como comprimento do ramal e potência do motor. Provou-se que, em algumas situações, é vantajoso aumentar a bitola do condutor além daquela exigida pela norma técnica, a fim de se economizarem energia e gastos pela menor perda no alimentador e maior rendimento do motor elétrico

Dimensionamento de motores para o bombeamento de água

O dimensionamento de motores com potência acima da necessária acarreta maior custo inicial, menor rendimento e menor fator de potência. Desde 1996, que se fabricam no Brasil motores elétricos com fator de serviço maior do que a unidade, obedecendo a valores prescritos em norma. O fator de serviço informa a potência disponível do motor em regime contínuo para as condições de carga nominal. A literatura técnica de dimensionamento de motores para acionamento de bombas hidráulicas indica a necessidade da adoção de acréscimos na potência dos motores. Tanto o fator de serviço, quanto o acréscimo na potência constituem fatores de segurança para o dimensionamento. Estes fatores de segurança têm a função de suprir maior demanda de potência devido a variações nas condições de trabalho, como curvas características da bomba ou do motor, e a qualidade de energia, como oscilação e desequilíbrio do sinal de tensão. Conclui-se que não seja utilizado acréscimo na potência no dimensionamento de motores com fator de serviço maior do que a unidade para acionamento de bomba hidráulica, tendo em vista que o superdimensionamento pode acarretar redução de rendimento do sistema e maior custo inicial. O dimensionamento que considera, simultaneamente, os dois fatores de segurança, implica superdimensionamento de 15% a 88%.

Ferramenta computacional para dimensionamento de silo unicelular de concreto armado – parte I: silo de seção circular

Silos são construções que, em função de sua finalidade de utilização, estão sujeitos a carregamentos peculiares, tais como pressões horizontais e verticais - estáticas ou dinâmicas, dependendo da fase de operação - atrito nas paredes e cargas térmicas, todos causados pela presença do produto armazenado. Com o objetivo de sistematizar os procedimentos necessários para o dimensionamento de silos unicelulares de concreto armado, um programa computacional denominado SILOS foi desenvolvido, sendo composto por dois módulos: Módulo 1, para silos cilíndricos de seção circular e Módulo 2, para silos prismáticos de seção retangular. Neste artigo (Parte I), são apresentados os procedimentos que compõem o Módulo 1. O Módulo 2 será apresentado em artigo subsequente (Parte II). O programa foi desenvolvido na linguagem DELPHI e pode ser utilizado por profissionais e estudantes da área de Construções Rurais, independentemente da familiaridade do usuário com a linguagem computacional empregada.