Uma proposta de sequência didática para o ensino de Programação Linear no Ensino Médio

Pós-graduação em Matemática em Rede Nacional - IBILCE

Formulação não linear: novas oportunidades para a produção de aves e melhoria da rentabilidade

As atuais estratégias de formulação exigiram a aplicação de novas ferramentas computacionais, que utilizam a modelagem matemática, dando suporte na tomada de decisão para uma nutrição de precisão. Por este motivo, destaca-se a programação não linear, que não visa apenas formular uma dieta que atenda as necessidades do animal, segundo o custo mínimo, mas também maximizar a margem de lucro. Assim, o presente trabalho teve como objetivo validar a utilização do modelo/princípio não linear (PNL), com maximização do retorno econômico, através de estimativas de desempenho das aves e dos custos da ração, segundo a variação de preço do kg do frango de corte (preço médio histórico de 2009 e 2010), as fases de criação e do sexo. Para tanto, foram utilizados 480 pintos de corte, 240 machos e 240 fêmeas de mesma linhagem (Cobb 500), no período de 1 a 56 dias de idade. O delineamento experimental foi inteiramente ao acaso, totalizando 6 tratamentos (aumentado ou diminuído em 25% ou 50% o preço médio histórico), com 4 repetições e 10 aves por parcela experimental. As aves foram alimentadas ad libitum com água e rações experimentais, formuladas à base de milho, farelo de soja, óleo de soja, suplemento vitamínico e mineral, calcário e fosfato bicálcico. Foi avaliado o desempenho (ganho de peso, consumo e conversão alimentar), consumo total energético e lucro nas diferentes fases (inicial, crescimento e terminação). O consumo de ração mostrou diferença significativa (P<0,05) entre as dietas que foram formuladas segundo o princípio não linear e linear. O consumo total energético foi significativamente influenciado (P<0,05) tanto pelo princípio de formulação como pela variação do preço histórico do frango, sendo o esperado, uma vez que essa condição é que viabiliza a aplicação do modelo para máximo lucro. Quanto ao lucro foi demonstrado que o princípio de formulação não linear permite minimizar as perdas significativamente (P<0,05), principalmente em condições desfavoráveis do preço do frango no mercado. Conclui-se que a programação não linear favorece a nutrição de precisão, partindo de um principio que este método oferece novas oportunidades para a produção de aves e melhorias de rentabilidade.

Metodologia para otimização em subcontratação de serviço de usinagem

Operational Research (OR) is an eminent science to business competitiveness and the capacity of algorithms and spreadsheets that exist today allows people to apply them for a lower cost and with less complexity. However, spreadsheets linked to OR techniques, when directed to real problems, are still little explored in their full potential. In order to use them better, this article utilizes the Microsoft Office Excel to solve an optimization practical problem and decision-making of machining subcontracting. In general, although considered a frequent problem, is not of easy solution, optimize the mix of production versus outsourcing, because of the restrictions and resources available, it requests investments in specific software. In this way, this research aims to develop software to be called SOSU (Optimization Software for Machining Subcontracting). SOSU should introduce the best mix of internal and subcontracted machining for n types of parts that, over a certain period of time t, maximize capacity and meet all the demand at the lowest cost possible. The methodology adopted follows the bibliographic reference and it is assumed that the necessary data to prove from mathematical modeling of production areas and from a system of costs already structured. The nature of the problem justifies the application of Linear Programming (LP), Visual Basic for Applications (VBA) is used for computational implementation and interface with the user and the supplement Solver to find the solution. The analysis of the experiments show that the SOSU optimizes resources and improves the decision-making process, besides an easy operation, it can be implemented or quickly adapted and without the need of large investments.

Cinética do 15N em frangos de corte

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Análise dinâmica não-linear de um sistema não-ideal, utilizando amortecedor magneto-reológico

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Produtividade de biomassa de cana-de-açúcar em função dos índices de vegetação utilizando técnicas de sensoriamento remoto

Pós-graduação em Agronomia (Ciência do Solo) - FCAV

Modelo matemático para determinação do custo e produção de energia na cultura da cana-de-açúcar

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Perda de matéria seca em grãos de milho submetidos a sistemas de secagem natural e artificial.

The permanence of the corn grain in the field, after physiological maturity, is an important cause of crop losses, both in quantitative and qualitative aspect. By ceasing the supply of assimilated substances to grains, due to physiological maturity, the synthesis reactions are overcome by breathing, responsible for the maintenance of the living tissues of the grains, which occur at the expense of reserves accumulated during grain formation. In addition, there are losses from fungus and insects attack due to adverse weather conditions. Technological advances in recent decades, the develop of grain dryers with different capacities and efficiencies, has led to the early withdrawal of the product from the field, still damp, reducing spoilage. Moreover, the use of artificial drying systems can represent a significant cost to the producer. Thus, the present work aimed to study the effect of natural and artificial methods of drying on maize dry matter losses, for Botucatu, city of Sao Paulo state, Brazil. The cornfield production was conducted at the Experimental Farm “Lageado” and the experimental treatments were conducted in the Laboratory of Agricultural Products Processing, in the Department of Rural Engineering, where the drying systems were tested. The treatments were: shade (control), artificial with heated air, artificial unheated air and, drying attached to the plant. The following analyzes for quality monitoring were performed: weight test, thousand-grain weight test and, grain dry weight. The results showed significant loss in quality of drying beans attached to the plant, by assessing the dry matter loss and by the variation of the grain weight. The weight test showed that the worst performance was the artificial with heated air treatment. We used mathematical modeling techniques to describe the dry matter loss and adjusted the mathematical model to the experimental data analyzed. From the experimental data obtained during drying the grain attached to the plant, it was still possible to fit a regression model that estimates the loss of grain dry matter under the climate from Botucatu during the 2011/2012 harvest period.

Equações de diferenças: aplicações no ensino médio

Pós-graduação em Matemática em Rede Nacional - IBILCE

Escrubagem da bauxita de Paragominas - PA. Parte 1: influência de variáveis operacionais na desagregação da bauxita

The aim of this study was to investigate the bauxite scrubbing process on samples from Miltonia 3, a Vale operation in the State of Para, Brazil. The experimental program included the design of a standard laboratory test, from which parameters were derived for predicting the operation of a scrubber in steady state conditions. Three main variables were selected for the laboratory experimental program using the factorial design technique. These were load fraction, residence time and rotation speed. The amount of fines was determined through screening both the feed and the product of the scrubbing test. The former was considered to be a characteristic material, while the second was the dependent variable, i.e. the result of the scrubbing process. According to experiments, the load fraction was the most important variable for the scrubbing process.

Elementos estruturais de um modelo formal dos esportes coletivos de invasão

O desenvolvimento de um modelo formal da estratégia e da dinâmica do jogo constitui uma contribuição científica original no contexto dos esportes coletivos de invasão. O procedimento construtivo de uma estratégia definido no modelo é composto de cinco conjuntos de elementos ordenados em níveis hierárquicos, que suportam o desenho de estratégias capazes de orientar adequadamente uma equipe em um jogo. Uma vez definido o modelo da estratégia, a formalização da dinâmica do jogo permite sua contextualização no momento de sua aplicação para orientar os jogadores no confronto. O jogo teve sua estrutura decomposta e suas propriedades dinâmicas fundamentais foram definidas. Dessa forma, a modelagem da dinâmica da oposição e da estratégia se complementam, pois definem os momentos nos quais a informação estratégica é utilizada pelos jogadores. A estrutura formal apresentada inaugura uma linha de pesquisa que poderá contribuir para limitar a subjetividade na definição dos critérios de análise de futuros desenhos experimentais, levando à interpretações e comparações mais acuradas dos resultados dos estudos.

Dinâmica de interações tróficas de Euschistus heros (Hemiptera: Pentatomidae) com Telenomus podisi e Trissolcus basalis (Hymenoptera: Platygastridae)

Dentre os insetos que causam prejuízo a produção de soja, os percevejos fitófagos destacam-se como o principal grupo de pragas, sendo Euschistus heros (Fabricius, 1798), atualmente, a principal espécie de praga da cultura, que está distribuída em todas as regiões brasileiras de cultivo da leguminosa. Para o controle das populações destes insetos, o método mais utilizado é o controle químico. No entanto, as exigências tem sido crescentes no que diz respeito à redução do uso de agroquímicos. Dentre as alternativas, o uso dos parasitoides de ovos Telenomus podisi Ashmead, 1881 e Trissolcus basalis Wollaston, 1858 emerge com bom potencial para programas de controle biológico. O uso desses agentes de controle deve ser baseado em estudos que assegurem a eficiência dos insetos no manejo da população da praga. O presente estudo combina experimentação laboratorial e de campo com modelagem matemática para investigar o potencial dos parasitoides como controladores do percevejo da soja. Foram realizados estudos relacionados aos parâmetros biológicos e potenciais reprodutivos de T. podisi e T. basalis através de tabelas de vida de fertilidade. Foram determinadas as exigências térmicas de ambos os parasitoides de ovos e observou-se o efeito da idade dos ovos de E. heros no parasitismo por T. podisi e T. basalis. Foi também avaliada a interação entre as duas espécies de parasitóides e determinado o número ideal de cada espécie de parasitoide a ser liberado de acordo com a densidade de ovos do hospedeiro. Finalmente um modelo matemático foi proposto visando simular interações e liberações em parasitoides, para o controle de E. heros. Com a combinação entre os experimentos e a implementação de metodologia analítica através de modelagem ecológica espera-se incrementar estratégias de controle da praga, para fundamentar a recomendação do uso do parasitoide mais eficiente para controlar E. heros, ou mesmo a melhor forma de combinar o o uso das espécies de inimigos naturais.

Estudo fenomenológico e numérico do escoamento estratificado óleo-água ondulado e com mistura na interface

Escoamentos bifásicos estão presentes em diversos processos naturais e industriais, como na indústria de petróleo. Podem apresentar-se em diferentes configurações topológicas, ou, padrões de escoamento, entre eles o escoamento estratificado ondulado e o estratificado com mistura na interface. Os escoamentos bifásicos estratificados óleo-água têm sido utilizados como uma forma conveniente de evitar a formação de emulsões de água em óleo em oleodutos e possuem uma ocorrência comum em poços de petróleo direcionais. Quando a onda interfacial ultrapassa determinado limite geométrico e cinemático, surge o fenômeno do entranhamento de gotas, representado por misturas entre as fases junto à interface que promovem um aumento na queda de pressão. Modelos têm sido apresentados pela literatura na tentativa de descrever o fenômeno do entranhamento de gotas. Neste trabalho é apresentada uma nova proposta de modelagem matemática unidimensional para o entranhamento de gotas com o objetivo de melhorar a previsão dos parâmetros envolvidos, em especial, da fração volumétrica de óleo e da queda de pressão bifásica. Também foi utilizada simulação numérica computacional, CFD (Computational Fluid Dynamics), com o uso de software comercial para obtenção dos valores dos parâmetros do escoamento estratificado ondulado óleo-água (fração volumétrica de óleo, queda de pressão, amplitude e comprimento da onda interfacial). Os resultados da modelagem fenomenológica para entranhamento e os de CFD foram comparados com bancos de dados experimentais. Os resultados em CFD mostram concordância com os resultados experimentais, tanto na análise qualitativa das propriedades geométricas das ondas interfaciais, quanto na comparação direta com os dados para fração volumétrica e queda de pressão. Os resultados numéricos da modelagem fenomenológica para fatores de entranhamento apresentam boa concordância com dados da literatura.

Modelamento matemático e controle PI de uma válvula borboleta eletrônica.

Este trabalho apresenta uma investigação das propriedades dinâmicas da válvula borboleta eletrônica do sistema de admissão de ar de um motor a combustão interna. O objetivo é utilizar um modelo matemático da válvula borboleta com todos os seus parâmetros identificados para efetuar o controle da válvula e aplica-lo em ambiente real. Tendo o modelo e os parâmetros identificados, compara-se o comportamento real de uma válvula borboleta com o comportamento simulado, utilizando os mesmos sinais de entrada, de tal forma a validar o modelo desenvolvido. Utilizando o controle Proporcional Integral, foi possível mostrar a aplicabilidade da metodologia que pode ser estendida para projetos de controle mais complexos. Com o controle PI, o modelo matemático é validado e pode ser utilizado como base para projetos de controle mais complexos. O modelo aqui desenvolvido representa satisfatoriamente a dinâmica da válvula borboleta, sendo possível utilizá-lo em outros tipos de válvula borboleta.

A contribution on modeling methodologies for multibody systems.

Multibody System Dynamics has been responsible for revolutionizing Mechanical Engineering Design by using mathematical models to simulate and optimize the dynamic behavior of a wide range of mechanical systems. These mathematical models not only can provide valuable informations about a system that could otherwise be obtained only by experiments with prototypes, but also have been responsible for the development of many model-based control systems. This work represents a contribution for dynamic modeling of multibody mechanical systems by developing a novel recursive modular methodology that unifies the main contributions of several Classical Mechanics formalisms. The reason for proposing such a methodology is to motivate the implementation of computational routines for modeling complex multibody mechanical systems without being dependent on closed source software and, consequently, to contribute for the teaching of Multibody System Dynamics in undergraduate and graduate levels. All the theoretical developments are based on and motivated by a critical literature review, leading to a general matrix form of the dynamic equations of motion of a multibody mechanical system (that can be expressed in terms of any set of variables adopted for the description of motions performed by the system, even if such a set includes redundant variables) and to a general recursive methodology for obtaining mathematical models of complex systems given a set of equations describing the dynamics of each of its uncoupled subsystems and another set describing the constraints among these subsystems in the assembled system. This work also includes some discussions on the description of motion (using any possible set of motion variables and admitting any kind of constraint that can be expressed by an invariant), and on the conditions for solving forward and inverse dynamics problems given a mathematical model of a multibody system. Finally, some examples of computational packages based on the novel methodology, along with some case studies, are presented, highlighting the contributions that can be achieved by using the proposed methodology.