Simulação computacional para apoio a tomada de decisão no setor sucroenergético.

Este material faz parte de um grupo de palestras realizadas durante o Encontro do Curso Superior de Tecnologia Sucroalcooleira UFSCar.

Simulação do comportamento espectral de redes de período longo em fibra óptica

Esta tese é dedicada às redes de período longo, LPG’s, em fibra óptica, escritas por exposição a radiação ultravioleta (UV) ou por exposição a descargas eléctricas, e às suas aplicações em comunicações ópticas e em sistemas sensores. Numa primeira fase estudaram-se os aspectos teóricos fundamentais para a compreensão das LPG, nomeadamente os dois modelos matemáticos propostos na literatura, para a transmissão espectral de uma LPG, o modelo de duas camadas e o modelo de três camadas. Em seguida, estudou-se o deslocamento do comprimento de onda ressonante perante mudanças de parâmetros externos. Aqui, verificou-se que para variações da temperatura no exterior da LPG, o deslocamento do comprimento de onda ressonante é linear. Por outro lado, para variações de índice de refracção exterior, verificou-se que à medida que o índice exterior se aproxima dos valores do índice de refracção da bainha, o comprimento de onda ressonante tende para valores mais baixos. Por último, realizou-se um estudo da transmissão espectral de duas aplicações que envolvem LPG’s, nomeadamente dois tipos de interferómetros e filtros ópticos. Numa segunda fase, foi desenvolvida uma ferramenta de simulação destes modelos, que permitia não só a obtenção dos espectros de transmissão das LPG’s mas também a obtenção das curvas de phase matching em função do período da rede e do comprimento de onda ressonante. A aplicação permitia também a obtenção das curvas do deslocamento do comprimento de onda ressonante, perante variações do índice de refracção exterior ou da temperatura. Para além disso, essa ferramenta realiza a simulação dos espectros de transmissão de filtros ópticos e de interferómetros de Michelson e de Mach-Zehnder construídos com base em LPG’s. A última fase do trabalho, a componente laboratorial, foi realizada na Unidade de Optoelectrónica e Sistemas Electrónicos do INESC Porto, onde foram construídos e testados os dispositivos estudados anteriormente, com o intuito de validar a aplicação desenvolvida. A ferramenta de simulação demonstrou ser capaz de simular de forma adequada os diversos aspectos do comportamento das LPG’s que foram estudados. A comparação dos resultados obtidos permitiu concluir que o modelo mais correcto para o estudo das LPG’s é o modelo de três camadas, o que está de acordo com o esperado.

Localização e simulação de som tridimensional

Orientador: António Manuel Casimiro

Análise da performance táctico-técnica no andebol de alto nível: estudo das acções ofensivas com recurso à análise sequencial

O presente estudo insere-se na problemática da Análise da performance táctico – técnica em Andebol, efectuada a partir da observação do jogo e visando a optimização do rendimento desportivo. Tendo como finalidade contribuir para uma alternativa na análise táctico-técnica do rendimento no Andebol, centrou-se a atenção na microanálise de acções táctico-técnicas, integrando-as numa análise mais global das sequências de jogo e das respectivas alterações contextuais. Pretendeu-se questionar a eficácia do ataque e da defesa no Andebol, tendo-se direccionado o estudo para os seguintes objectivos: (1) Analisar padrões de comportamento dos defensores após a recuperação da bola, em relação com o modo e zona de início das sequências ofensivas, tendo em conta as diferentes relações numéricas;(2) Analisar a eficácia do guarda-redes, tendo em conta a interacção guardaredes/defensor; (3) Analisar os meios tácticos que precedem a finalização bem como a sua influência no resultado final da sequência, considerando diferentes relações numéricas; (4) Analisar a interrupção das sequências por faltas sofridas e a respectiva influência no resultado final, tendo em conta diferentes relações numéricas. A amostra do presente estudo foi constituída pelas sequências ofensivas registadas a partir de vinte e cinco jogos das fases finais do Campeonato da Europa de 2002 (onze) e do Campeonato do Mundo de 2003 (catorze), envolvendo, em ambos os casos, apenas as equipas classificadas nos oito primeiros lugares de cada competição. Para a realização do estudo recorreu-se à metodologia observacional, tendo-se efectuado a exploração dos dados através da análise sequencial, tanto prospectiva como retrospectivamente. Usou-se ainda a técnica de análise através das coordenadas polares. Os resultados do estudo permitiram concluir que: (1) É significativa a probabilidade da cooperação guarda-redes/defensor influenciar a eficácia do guarda-redes na defesa da baliza; (2) É significativa a probabilidade do modo de recuperação da bola influenciar o modo de início da sequência ofensiva; (3) É significativa a probabilidade do modo de recuperação da bola influenciar a zona para onde é efectuada a primeira acção com bola da sequência ofensiva; (4) A interrupção da sequência ofensiva por falta sofrida, acompanhada ou não de uma exclusão, tem uma probabilidade significativa de activar o golo de sete metros. A não ocorrência de interrupção da sequência por falta sofrida, evidencia uma probabilidade significativa de activar o golo. No entanto, não é possível concluir que é significativa a probabilidade das interrupções por faltas sofridas influenciarem o resultado da sequência; (5) É significativa a probabilidade da utilização de meios tácticos anteriores à finalização influenciar a eficácia das sequências; (6) É significativa a probabilidade da relação numérica influenciar a eficácia das sequências.

Ferramenta de simulação do consumo de energia na iluminação pública

A iluminação pública é uma área importante de consumo energético. Actualmente existem uma variedade de soluções tecnológicas que permitem diminuir esse consumo e o correspondente impacte ambiental. No entanto, estas soluções tecnológicas nem sempre são utilizadas devido à falta de suporte informático que permita o planeamento para instalação de redes de iluminação, e/ou actualização das tecnologias utilizadas na rede de iluminação existente. Este relatório apresenta uma ferramenta de simulação do consumo de energia na iluminação pública, através da definição de cenários pelo utilizador, nos quais são simuladas a escolha de lâmpadas, luminárias e sistemas de controlo para cada ramal de electricidade, representados sobre um plano geográfico, que permita o cálculo de indicadores de apoio à decisão. A solução apresentada neste relatório, desenvolvida sobre o sistema de web mapping Google Maps, e sobre a plataforma de desenvolvimento para a web Ruby on Rails, permite o desenho sobre o mapa de uma rede de iluminação pública, e o cálculo em tempo de execução do custo e consumo de energia dos cenários de iluminação simulados pelo utilizador. Através de expansões futuras esta ferramenta poderá contribuir para a eficiente optimização de redes de iluminação pública.

A metodologia observacional e análise sequencial no estudo dos jogos desportivos colectivos: uma aplicação no mini-voleibol

Nos Jogos Desportivos Colectivos o estudo do jogo, a partir da observação das condutas dos jogadores e das equipas, vem permitindo um aumento do conhecimento sobre os mesmos, sendo um contributo importante tanto para a aprendizagem como para o aumento da eficácia das acções desportivas. O presente trabalho utilizou a Metodologia Observacional e análise sequencial para a caracterização do nível de eficácia no Mini-Voleibol, entendido como o resultado que se obtém através do desempenho. Pretendeu-se, efectuando uma análise centrada no jogo: (1) detectar relações de associação e dependência sequenciais entre unidades de conduta; (2) tipificar as acções que se associam a um desempenho eficaz, ao nível da formação inicial no Voleibol; (3) pesquisar indicadores, para determinar o objectivo dos exercícios a desenvolver no treino, dando maior ênfase, aos procedimentos táctico-técnicos que a análise demonstre mais débeis no jogo. A amostra do estudo foi constituída pela totalidade dos rallies observados em oito jogos das equipas femininas participantes no Encontro Nacional de Mini-Voleibol referente à época 2005-2006. Efectuou-se a análise descritiva e sequencial dos dados, utilizando a técnica das transições ou retardos de uma forma prospectiva e retrospectiva. Os resultados do presente estudo permitiram concluir: (1) a organização colectiva das acções no jogo (4x4) revela fraca eficácia ofensiva, havendo pouca progressão da bola para a rede. Em 35.7% dos comportamentos a bola é reenviada ao 2º toque para o campo adversário. Em 64.3% dos desempenhos, a construção do ataque é organizada, utilizando os três toques; (2) no serviço efectuado por cima é significativa a probabilidade de ocorrer erro na recepção efectuada em manchete, enquanto o serviço efectuado por baixo inibe a ocorrência de erro na recepção em manchete; (3) o passe em suspensão é o mais utilizado, com 47.2 % no total dos recursos de ataque observados ao 3º toque, nos rallies registados; (4) é significativa a probabilidade da conduta ataque com êxito ser antecedida pela distribuição em passe continuado e precedida pela defesa em manchete com erro; (5) o erro na defesa tem uma probabilidade significativa de ser precedida de distribuição em passe e ataque com êxito. (6) As acções de jogo no Mini-Voleibol feminino (4x4), nos rallies observados, concentram-se maioritariamente nos ⅔ do campo, mais próximos da rede (85 %).

Autoria e simulação de cenários de redes em NS-3

Este trabalho aborda a crescente necessidade de verificação e testes das redes antes da sua implementação no mundo real. Variáveis como o investimento, estudo qualidade-custo, questões de gestão, fiabilidade e tempo de vida útil são parte das principais preocupações associadas a existentes e futuras redes. É sobretudo neste âmbito que este projecto opera, fornecendo uma solução para uma optimização da autoria de cenários de redes visando a sua execução na ferramenta de simulação de redes NS-3. As tecnologias emergentes são os alvos mais comuns de ferramentas de simulação de redes e este facto é determinante ao decidir que simulador de redes usar para simular os seus cenários. Com este trabalho, o principal objectivo é fornecer aos utilizadores uma ferramenta colaborativa que permite descrever os seus próprios cenários de redes, baseando-se numa linguagem XML denominada por NSDL e traduzir esta estrutura XML para um script C++ que possa ser executado num ambiente evolucionário, como é o caso do NS-3. A solução proposta permite a rápida criação de cenários de redes através de estruturas de dados XML para posterior tradução para C++ e então, execução no NS-3. A maior problemática associada a esta solução é a necessidade de actualização constante em estruturas de validação e de tradução de documentos XML, aquando da actualização da ferramenta NS-3, o que tem vindo a acontecer muito frequentemente devido à sua própria evolução.

Simulação de um sistema aerogerador com controlo óptimo predictivo

Nesta dissertação de mestrado propõe-se simular um sistema para melhorar a qualidade da energia eléctrica produzida por um parque eólico, utilizando conversores multinível NPC costas com costas e controlo óptimo predictivo. Neste trabalho é feito o controlo da potência activa e reactiva que é fornecida à rede de energia eléctrica, a partir de um gerador eólico e é optimizada a forma de onda alternada e sinusoidal de tensão trifásica sem neutro, minimizando o tremor das correntes e a distorção harmónica total, contribuindo para melhorar a qualidade de energia da rede ou de sistemas de alimentação para aplicações críticas como são os sistemas de telecomunicações. Recorre-se ao Matlab/Simulink para simular e comparar os resultados obtidos no sistema de conversão de energia de um parque eólico com o conversor costas com costas com controlo óptimo predictivo com os resultados obtidos com o conversor costas com costas PWM, disponível na biblioteca do software de simulação.

Caracterização, simulação (à escala) e modelação do escoamento em canais artificiais: aplicação a caso de estudo

Os escoamentos no interior de zonas urbanas, apresentam grande heterogeneidade, pelo que a sua caracterização, requer uma formulação que incorpore explicitamente essa variabilidade espacial. A caracterização, simulação (à escala) e modelação do escoamento em canais artificiais e a aplicação a um caso de estudo, no Laboratório de Hidráulica da UMa, representa o cerne desta dissertação. Os objetivos principais desta dissertação são: a caracterização e desenvolvimento de ferramentas de simulação do comportamento do escoamento em canais artificiais, no caso de uma variação súbita dos caudais afluentes, mecanismos de prevenção de cheia; o desenvolvimento de um modelo de simulação hidrodinâmico, considerando os escoamentos variáveis em superfície livre no caso de situações de cheia, na simulação entre as condições variáveis das afluências, das condições hidromorfológicas do canal e da instalação e operação dos sistemas e regulação dos escoamentos; e ainda a análise da viabilidade da simulação (modelo) na gestão e prevenção de cheias em canais artificiais. Numa primeira instância, procede-se à recolha de toda a informação bibliográfica disponível. Com recurso aos modelos digitais do terreno e ao programa ArcGis, é efetuada toda uma exaustiva caracterização da bacia hidrográfica, relativa ao caso de estudo (canal artificial), a partir da qual foi possível obter os dados inerentes às características geométricas, características de relevo e características de drenagem. Segue-se a análise da precipitação com recurso a folhas de cálculo e dados fornecidos pelas instituições pertinentes, de forma a obter valores de precipitação média diária e anual para aplicação de fórmulas, tanto para calcular valores de tempo de concentração, bem como caudais. O próximo passo é selecionar os troços relevantes do canal em estudo e com recurso ao equipamento disponível no Laboratório de Hidráulica da UMa, à folha de cálculo programada e ao programa HEC-RAS procede-se à simulação/modelação/análise desses troços, comparando o resultado/comportamento simulado, com o expectável e entre os vários métodos. Por fim, são expostas as conclusões, bem como algumas considerações finais e uma listagem de objetivos a manter ou alcançar nos próximos anos, onde se incluem, ações prioritárias e recomendações visando, não só melhorar o processo de caracterização do escoamento em canais artificiais, bem como simplificar a prevenção e gestão de cheias.

Modelagem dinâmica e simulação computacional de poços de petróleo verticais e direcionais com elevação por bombeio mecânico

LINS, Filipe C. A. et al. Modelagem dinâmica e simulação computacional de poços de petróleo verticais e direcionais com elevação por bombeio mecânico. In: CONGRESSO BRASILEIRO DE PESQUISA E DESENVOLVIMENTO EM PETRÓLEO E GÁS, 5. 2009, Fortaleza, CE. Anais... Fortaleza: CBPDPetro, 2009.

Modos projetuais de simulação: uso de ferramentas de simulação térmica no processo projetual de arquitetura

This thesis aims to describe and demonstrate the developed concept to facilitate the use of thermal simulation tools during the building design process. Despite the impact of architectural elements on the performance of buildings, some influential decisions are frequently based solely on qualitative information. Even though such design support is adequate for most decisions, the designer will eventually have doubts concerning the performance of some design decisions. These situations will require some kind of additional knowledge to be properly approached. The concept of designerly ways of simulating focuses on the formulation and solution of design dilemmas, which are doubts about the design that cannot be fully understood nor solved without using quantitative information. The concept intends to combine the power of analysis from computer simulation tools with the capacity of synthesis from architects. Three types of simulation tools are considered: solar analysis, thermal/energy simulation and CFD. Design dilemmas are formulated and framed according to the architect s reflection process about performance aspects. Throughout the thesis, the problem is investigated in three fields: professional, technical and theoretical fields. This approach on distinct parts of the problem aimed to i) characterize different professional categories with regards to their design practice and use of tools, ii) investigate preceding researchers on the use of simulation tools and iii) draw analogies between the proposed concept, and some concepts developed or described in previous works about design theory. The proposed concept was tested in eight design dilemmas extracted from three case studies in the Netherlands. The three investigated processes are houses designed by Dutch architectural firms. Relevant information and criteria from each case study were obtained through interviews and conversations with the involved architects. The practical application, despite its success in the research context, allowed the identification of some applicability limitations of the concept, concerning the architects need to have technical knowledge and the actual evolution stage of simulation tools