Estudo e otimização de uma pilha de combustível de pequena potência (10W) e sua integração em equipamento portátil

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

Cálculo 2 - Conceitos, Exercícios e Aplicações

Este livro pretende fornecer aos estudantes dos cursos de Engenharia um texto que seja, simultaneamente, elementar e rigoroso e que lhes permita aprender os conceitos básicos do cálculo infinitesimal e as suas aplicações. Conscientes da vastidão de possíveis caminhos a seguir na apresentação das matérias, os autores optaram por seguir uma sequência simples que tivesse em linha de conta os atuais ajustes dos objetivos da unidade curricular em que esta temática se enquadra, face à atual tendência para a diminuição dos tempos letivos e incentivo à utilização de software MATLAB. Neste sentido, este livro está organizado em três capítulos, ao longo dos quais se procurou obedecer a uma estrutura evolutiva em torno do rigor e da formalidade, mas sem excessos de nomenclatura. No primeiro capítulo estudam-se as funções reais de variável real, o segundo capítulo incide sobre o estudo da natureza de séries numéricas e funcionais e o terceiro capítulo destina-se ao cálculo integral. Em cada capítulo é proporcionado um conjunto de exercícios variados e não repetitivos, em número suficiente e equilibrado, apresentando-se alguns deles já resolvidos, propondo-se outros para resolução e ilustrando algumas aplicações práticas de integração de conhecimentos, recorrendo a software de cálculo algébrico e numérico.

Cálculo 1 - Conceitos, Exercícios e Aplicações

Este livro pretende fornecer aos estudantes dos cursos de Engenharia um texto que seja, simultaneamente, elementar e rigoroso e que lhes permita aprender os conceitos básicos do cálculo infinitesimal e as suas aplicações. Conscientes da vastidão de possíveis caminhos a seguir na apresentação das matérias, os autores optaram por seguir uma sequência simples que tivesse em linha de conta os atuais ajustes dos objetivos da unidade curricular em que esta temática se enquadra, face à atual tendência para a diminuição dos tempos letivos e incentivo à utilização de software MATLAB®. Neste sentido, este livro está organizado em três capítulos, ao longo dos quais se procurou obedecer a uma estrutura evolutiva em torno do rigor e da formalidade, mas sem excessos de nomenclatura. No primeiro capítulo estudam-se as funções reais de variável real, o segundo capítulo incide sobre o estudo da natureza de séries numéricas e funcionais e o terceiro capítulo destina-se ao cálculo integral. Em cada capítulo é proporcionado um conjunto de exercícios variados e não repetitivos, em número suficiente e equilibrado, apresentandose alguns deles já resolvidos, propondo-se outros para resolução e ilustrando algumas aplicações práticas de integração de conhecimentos, recorrendo a software de cálculo algébrico e numérico.

Álgebra matricial: Conceitos, Exercícios e Aplicações

Este livro pretende ser um documento onde a ligação entre a abordagem clássica da Álgebra Linear habitualmente encontrada na literatura e a Teoria de Matrizes seja apresentada de forma simples e rigorosa em simultâneo com a exposição de aplicações. Conscientes da vastidão de possíveis caminhos a seguir na apresentação das matérias inerentes à Álgebra e ao Cálculo Matricial, os autores optaram por seguir uma orientação que tivesse em linha de conta a atual tendência para a diminuição dos tempos letivos e incentivo à utilização de software MATLAB®, principalmente nos cursos de Engenharia. Neste sentido, este livro está organizado em cinco capítulos – Revisão de conceitos elementares, Cálculo matricial e determinantes, Sistemas de equações lineares, Espaços vetoriais e transformações lineares e Geometria analítica – ao longo dos quais se procurou obedecer a uma estrutura evolutiva em torno do rigor e da formalidade, mas sem excessos de nomenclatura. No final de cada capítulo, é proporcionado um conjunto de exercícios variados e não repetitivos, em número suficiente e equilibrado, apresentando-se alguns deles já resolvidos, propondo-se outros para resolução e ilustrando algumas aplicações práticas de integração de conhecimentos, recorrendo ao software MATLAB®.

Desenvolvimento de aplicações de Sistemas de Informação Geográfica WEB para gestão de resíduos urbanos.

A gestão do território contribui para o desenvolvimento socioeconómico e para o alcance de necessidades coletivas. A gestão de recursos, por sua vez, é uma das vias para atingir tais propósitos, convocando agentes, entidades e serviços para a administração de um território. O crescimento social e económico e a expansão urbana das últimas décadas tiveram um impacto significativo no consumo de recursos e na decorrente produção de resíduos, fazendo da gestão dos mesmos um importante meio para a gestão de recursos, com contributo para a gestão do território. Neste contexto, surgem serviços de gestão de resíduos urbanos, que dependem de informação geográfica referente ao seu sistema e ao do ambiente territorial em que o mesmo se insere. Face ao dinamismo e às relações entre diversos fenómenos e elementos presentes no referido ambiente, o processo de gestão de resíduos urbanos torna-se um desafio cada vez mais exigente e heterogéneo, em matéria de decisão espacial. Por esse motivo, é indispensável possuir ferramentas que integrem vários dados e que possibilitem abordagens metodológicas orientadas para uma intervenção territorial mais realista. Para tal, existem diversos métodos e técnicas, assentes em Tecnologias de Informação e Comunicação, com uma considerável adesão a soluções de Sistemas de Informação Geográfica, dada a necessidade de manipular informação com carácter espacial referente à gestão de resíduos urbanos. No quadro atual da produção e da prestação de serviços através de rede digital, as plataformas Web desses Sistemas de Informação Geográfica constituem-se como um instrumento para gestão de resíduos. Considerando o exemplo do Gabinete de Estudos, Planeamento e Controlo, dos Serviços Intermunicipalizados de Águas e Resíduos dos Municípios de Loures e Odivelas, no presente Trabalho de Projeto, pretende-se avaliar a situação atual das metodologias e dos recursos tecnológicos que um serviço deste tipo possui, percebendo o contributo que aplicações de Sistemas de Informação Geográfica Web podem ter para a concretização da sua missão, na conjuntura atual da tecnologia, da informação e da comunicação na Administração Pública. Assim, o presente Trabalho de Projeto propõe também um modelo de desenvolvimento das referidas aplicações, assentes em Sistemas de Informação Geográfica Desktop e Web de código aberto, livres e gratuitos. As aplicações abarcam informação interna, referente ao sistema de resíduos urbanos, dos Serviços Intermunicipalizados de Águas e Resíduos dos Municípios de Loures e Odivelas, e informação externa diversa, referente ao seu território de intervenção. A integração e relação da informação interna e externa, com resultados nas aplicações, são apresentadas como possíveis meios de assistência aos procedimentos efetuados no Gabinete de Estudos, Planeamento e Controlo e à prestação efetiva do serviço de gestão de resíduos urbanos. Igualmente, é possível inferir a versatilidade, a aplicabilidade e o potencial de aplicações de Sistemas de Informação Geográfica, em diversas vertentes e escalas de gestão do território.

Avaliação de sistemas empresariais

Os sistemas empresariais, para serem avaliados, precisam, de alguma forma, ser enquadrados no atendimento de processos padronizados, para assim ser possível uma medição comparativa de sua eficiência e eficácia. Para isso foi realizada uma pesquisa através de um questionário, no qual o respondente avalia basicamente o atendimento de cada processo padronizado pelo sistema empresarial. Como resultado, constata-se que os sistemas empresariais estão atendendo apenas os processos principais das empresas, como “vendas”, “financeiro” e “produção”. Processos como “gestão ambiental” e “relações com a comunidade” não são atendidos, seja por não existirem esses módulos nos sistemas, seja por desinteresse das empresas em utilizá-los, mesmo que houvesse tal possibilidade. As empresas ainda pouco valorizam os sistemas empresariais e suas aplicações, deixando de usá-los em sua máxima eficiência. Como conseqüência, observa-se que o investimento em treinamento e qualificação dos usuários é muito baixo ou praticamente inexistente, o que implica o não aproveitamento das potencialidades máximas desses sistemas. Por outro lado, os próprios sistemas também apresentam deficiências: em muitos casos, não são flexíveis o suficiente para atender as particularidades de cada empresa, sem a necessidade de configuração. Além disso, cada sistema tem seus pontos fortes, que não necessariamente correspondem aos principais processos da empresa, gerando um descompasso entre o sistema e os processos da empresa. Como resultado final, conclui-se que há a necessidade de os sistemas empresariais serem mais abrangentes e flexíveis, para que possam incluir todos os processos empresariais, 6 e as empresas, por sua vez, devem se preparar melhor para usar todo o potencial já disponível da ferramenta, otimizando, dessa forma, seu investimento.

Um algoritmo numérico de integração de tempo para estruturas dinâmicas com dissipações : o método generalizado-α

O presente trabalho tem por objetivo estudar e aplicar um método de integração numérica de tempo para estrutras dinâmicas com dissipação de energia. Nessa dissertação tal método é analisado e posteriormente implementado em MATLAB, afim de resolver algumas aplicações em sistemas dinâmicos dotados de massas, molas e amortecedores que são apresentados no primeiro capítulo. Usando o método implementado em MATLAB, também é apresentada uma aplicação para vibrações transversais em cordas axialmente.

Aplicações do método dos elementos discretos em estruturas de concreto

A ciência moderna apresentou significativo avanço a partir do desenvolvimento da análise diferencial. A transformação de equações diferenciais de alta ordem em sistemas de equações algébricas foi possível através do desenvolvimento de métodos numéricos, constituindo este, outro grande avanço. Dentro desses pode-se destacar os métodos de diferenças finitas, dos elementos finitos, dos elementos discretos e mais recentemente, os elementos de contorno. Neste trabalho, faz-se uma contribuição ao desenvolvimento do Método dos Elementos Discretos para aplicações na Mecânica do Contínuo, na Mecânica da Fratura, assim como na determinação do dano em elementos estruturais submetidos a cargas. Neste método, a discretização espacial no modelo se realiza mediante um conjunto de massas ligadas entre se por forças materializadas como um arranjo de barras de treliça com rigidez equivalente ao contínuo que se quer representar, e mediante um esquema de integração explícita, se realiza a integração das equações de movimento no tempo. Verifica-se a validade e a capacidade do método em predizer o efeito de tamanho em elementos de concreto e concreto armado, obtendo-se uma excelente correlação com ensaios encontrados na literatura técnica, além de importantes conclusões a respeito da aplicação de cargas estáticas e dinâmicas, tanto em padrões de fissuração ou ruptura, quanto aos valores limites de resistência dos materiais ou cargas aplicadas, dando-se importância na geração aleatória das propriedades dos materiais mediante o uso do Método de Representação Espectral.

Uma abordagem Bottom-UP para a integração semântica de esquemas XML

XML (eXtensibile Markup Language) é um padrão atual para representação e intercâmbio dos semi-estruturados na Web. Dados semi-estruturados são dados não convencionais cujas instâncias de uma mesma fonte de dados podem ter representações altamente heterogêneas. Em função isto, um esquema para estes dados tende a ser extenso para suportar todas as alternativas de representação que um dado pode assumir. Parte do grande volume de dados disponível hoje na Web é composto por fontes de dados heterogêneas XML sobre diversos domínios do conhecimento. Para realizar o acesso a estas fontes, aplicações na Web necessitam de um mecanismo de integração de dados. O objetivo principal deste mecanismo é disponibilizar um esquema de dados global representativo dos diversos esquemas XML das fontes de dados. Com base neste esquema global, consultas são formuladas, traduzidas para consultas sobre os esquemas XML, executadas nas fontes de dados e os resultados retornados à aplicação. Esta tese apresenta uma abordagem para a integração semântica de esquemas XML relativos a um domínio de aplicação chamada BInXS. BInXS adota um processo bottom-up de integração, no qual o esquema global é definido para um conjunto de esquemas XML representadas atrtavés de DTDs (Document Type Definitions). A vantagem do processo bottom-up é que todas as informações dos esquemas XML são consideradas no esquema global. Desta forma, toda a informação presente nas fontes de dados pode ser consultada. O processo de integração de BInXS é baseado em um conjunto de regras e algoritmos que realizam a cnversão de cada DTD para um esquema canônico conceitual e a posterior integração semântica propriamente dita destes esquemas canônicos. O processo é semi-automático pois considera uma eventual intervenção de um usuário especialista no domínio para validar ou confirmar alternativas de resultado produzidas automaticamente. Comparada com trabalhos relacionados, BInXS apresenta as seguintes contribuições: (i) uma representação canônica conceitual para esquemas XML que é o resultado de uma anállise detalhada do modelo XML; (ii) um étodo de unificação que lida com as particularidades da integração de dados semi-estruturados e; (iii) uma estratégia de mapeamento baseada em expressões de consulta XPath que possibilita uma tradução simples de consultas globais para consultas a serem executadas nas fontes de dados XML.

Integração de sistemas de informação através de web services

Sistemas de informação incorporam processos de negócios particulares de cada organização. A medida em que se observa uma crescente pressão de mercado para que empresas troquem informações de forma automatizada e segura para obtenção de melhores resultados, faz-se necessário repensar a forma como são concebidos os sistemas de informação, desde a modelagem da empresa propriamente dita até a modelagem dos processos de negócio e sua interação com os demais colaboradores. Modelar os processos de negócio de uma empresa em um contexto global significa não apenas estabelecer regras de comportamento, mas também expressar a forma como os processos poderão ser acionados e interagir com sistemas de informação diferentes. Existem várias tecnologias empregadas para a integração de sistemas de informação. Entre tantas tecnologias, uma delas vêm recebendo especial atenção: a tecnologia Web services. A suposta interoperabilidade dos Web services permite a comunicação de aplicações desenvolvidas em diferentes plataformas de hardware e diferentes linguagens de programação através da Internet ou de uma rede local. No entanto, algumas particularidades devem ser observadas para que a implementação de Web services seja eficiente. Disponibilizar processos de negócio de uma empresa através da Internet pode ser uma ótima opção para o incremento de suas atividades, mas requer cuidados especiais. Este trabalho apresenta uma revisão bibliográfica sobre a modelagem de empresas, modelagem de processos de negócio e a integração de sistemas de informação através do uso de Web services. Através de um estudo de caso, são apresentados os principais conceitos e as etapas necessárias para a implementação de Web services em um sistema Web. Como contribuição deste trabalho, é proposta uma alternativa de modelagem de sistemas que permite um melhor controle sobre o tratamento de exceções em Web services. O trabalho desenvolvido compreendeu a especificação, desenvolvimento e aplicação de um ambiente para suportar esta classe de aplicação. No texto é descrito o funcionamento da biblioteca NuSOAP, apresentando o código-fonte completo da aplicação desenvolvida, acessando Web services através de chamadas em alto nível (WSDL). Com o presente trabalho, tem-se uma proposta, já avaliada e validada, para funcionar como referencial conceitual e prático para o desenvolvimento de aplicações usando a tecnologia de Web services.

DOMonitor: um ambiente de monitoração de aplicações distribuídas Java

A linguagem de programação Java vem sendo uma das escolhidas para a implementação de aplicações compostas por objetos distribuídos. Estas aplicações caracterizam-se por possuir comportamento complexo e, portanto, são mais difíceis de depurar e refinar para obter melhores desempenhos. Considerando a necessidade do desenvolvimento de uma ferramenta de monitoração para o modelo de objetos distribuídos, que colete informações mais detalhadas sobre a execução da aplicação, é apresentado neste trabalho um ambiente de monitoração de aplicações distribuídas escritas em Java, o DOMonitor. Um dos objetivos do DOMonitor é obter o comportamento que a aplicação apresenta durante a execução, possibilitando a detecção de comportamentos equivocados e seu respectivo refinamento. O DOMonitor é voltado para aplicações compostas por objetos distribuídos e caracteriza-se por identificar principalmente: (i) o comportamento dinâmico das threads; (ii) a utilização dos métodos de sincronização; e (iii) a comunicação entre os entes distribuídos da aplicação. O DOMonitor está fundamentado em quatro premissas: (i) ser transparente para o usuário, não exigindo anotações no código fonte; (ii) apresentar uma organização modular, e por isto ser flexível e expansível; (iii) ser portável, não exigindo nenhuma alteração na Maquina Virtual Java; e (iv) operar de forma a garantir a ordem dos eventos previstos pelo programa. Os dados produzidos pelo DOMonitor podem ser utilizados com diversas finalidades tais como visualização da execução, escalonamento e como suporte à execução de aplicações móveis. Para comprovar esta versatilidade, foi proposta a integração do sistema a dois outros projetos, o Pajé e o ISAM. O projeto ISAM utilizará os dados monitorados para tomadas de decisão durante o curso da execução e o projeto Pajé permite a visualização gráfica das características dinâmicas de uma aplicação Java.

Framework orientado a objetos para o desenvolvimento de aplicações de automação predial e residencial

O crescente aumento pela exigência de funcionalidades na implementação dos atuais sistemas de automação predial, vem provocando um aumento da complexidade de projeto e de gerenciamento desses sistemas. O grande desafio que se apresenta atualmente é como, a partir de dispositivos isolados e subsistemas, conseguir sistemas totalmente integrados, os quais permitam economia no investimento inicial, na operação e na manutenção dos sistemas de automação, garantindo um aumento no desempenho geral da edificação Acredita-se que uma etapa importante para avaliar a real necessidade da integração seja projetar o sistema de automação sem foco em uma tecnologia específica, o que não ocorre atualmente, uma vez que, pela carência de ferramentas de apoio ao projeto, as etapas de especificação e projeto geralmente já estão focadas em uma tecnologia disponível para implementação. Este trabalho busca preencher a lacuna deixada pela carência dessas ferramentas, tendo por finalidade a especificação de um framework orientado a objetos para o desenvolvimento de aplicações de automação predial e residencial que permita modelar estes sistemas de forma independente da tecnologia que ele irá utilizar, possibilitando o mapeamento posterior para a mais adequada ou disponível. Serviram como base para o framework proposto a análise de vários padrões abertos disponíveis para implementação de sistemas de automação predial e a especificação ISO/IEC10746, o modelo de referência para processamento distribuído aberto, usado como suporte a metodologia de projeto proposta. O trabalho também discute o mapeamento dos conceitos definidos para uma arquitetura alvo, apresentado um estudo de caso para validação da metodologia proposta.

O modelo de Gurson para dano dúctil : estratégia computacional e aplicações

Este trabalho trata do emprego do modelo de dano dúctil de Gurson e de alguns aspectos relativos a sua implementação computacional. Emprega-se como ponto de partida o programa Metafor, código de elementos finitos voltado para a simulação de problemas de conformação mecânica, contemplando portanto grandes deformações plásticas. Estudam-se alguns casos simples procurando identificar a influência de cada parâmetro do modelo de Gurson na resposta. É discutida a aplicação dos modelos de nucleação de vazios usualmente empregados em conjunto com a superfície de escoamento de Gurson em situações onde há reversão de solicitação. São propostas alterações nos modelos usuais de nucleação de forma a minorar resultados incoerentes verificados. Apresenta-se um algoritmo alternativo ao método de Newton-Raphson para a solução do sistema de equações associado à forma fraca das equações de equilíbrio, em situações onde a rigidez fica muito pequena. Tal algoritmo é implementado e testado. Um algoritmo de integração de tensões é apresentado e implementado, mostrando-se sua vantagem do ponto de vista de robustez, ou seja, obtenção da resposta correta a despeito do tamanho de incremento empregado. Também é discutido um procedimento para desconsiderar elementos que apresentem ruptura local Estudam-se problemas envolvendo geração de calor por deformação plástica em conjunto com a formulação do modelo de Gurson, mostrando que a consideração de acoplamento termo-mecânico com dano traz vantagens em algumas simulações. É discutida a implementação do modelo de Gurson sobre a versão tridimensional do Metafor, que contempla a formulação lagrangiana-euleriana arbitrária (LEA). Ao final, é feita uma simulação inicial do comportamento de espumas metálicas.

Gerência dinâmica de memória em aplicações Java embarcadas

Esta dissertação apresenta duas implementações de algoritmos para gerência dinâmica de memória em software, as quais foram desenvolvidas utilizando como alvo uma plataforma embarcada Java. Uma vez que a plataforma utilizada pertence a uma metodologia para geração semi-automática de hardware e software para sistemas embarcados, os dois algoritmos implementados foram projetados para serem integrados ao contexto desta mesma metodologia. Como forma de estabelecer comparações detalhadas entre as duas implementações desenvolvidas, foram realizadas diversas estimativas em desempenho, uso de memória, potência e energia para cada implementação, utilizando para isto duas versões existentes da plataforma adotada. Através da análise dos resultados obtidos, observou-se que um dos algoritmos desenvolvidos obteve um desempenho melhor para realização da gerência dinâmica da memória. Em contrapartida, o outro algoritmo possui características de projeto que possibilitam sua utilização com aplicações de tempo-real. De um modo geral, os custos adicionais resultantes da utilização do algoritmo de tempo-real, em relação ao outro algoritmo também implementado, são de aproximadamente 2% para a potência média dissipada, 16% para o número de ciclos executados, 18% para a energia consumida e 10% sobre a quantidade de total memória utilizada. Isto mostra que o custo extra necessário para utilização do algoritmo de tempo real é razoavelmente baixo se comparado aos benefícios proporcionados pela sua utilização. Como impactos finais produzidos por este trabalho, obteve-se um acréscimo de 35% sobre o número total de instruções suportadas pela arquitetura utilizada. Adicionalmente, 12% das instruções que já existiam no conjunto desta arquitetura foram modificadas para se adaptarem aos novos mecanismos implementados. Com isto, o conjunto atual da arquitetura passa a corresponder a 44% do total de instruções existentes na arquitetura da máquina virtual Java. Por último, além das estimativas desenvolvidas, foram também realizadas algumas sugestões para melhoria global dos algoritmos implementados. Em síntese, alguns pontos cobertos por estas sugestões incluem: a migração de elementos do processamento do escopo dinâmico para o estático, o desenvolvimento de mecanismos escaláveis para compactação de memória em tempo-real, a integração de escalonadores ao processo de gerência de memória e a extensão do processo de geração semi-automática de software e hardware para sistemas embarcados.

Fatores que influenciam as estratégias empresariais de investimento externo direto em países emergentes no segmento de geração de energia elétrica

A presente tese tem como objetivo geral identificar os fatores que influenciam a escolha de participar no mercado de países emergentes por meio de investimento externo direto (IED) na geração de energia elétrica. Para atingir o objetivo proposto, primeiramente, foram identificadas, sistematizadas e integradas teorias, tratamentos teóricos e abordagens do campo da economia, estratégia e internacionalização de empresas que influenciam a decisão estratégica de investimento externo direto na geração de energia elétrica em países emergentes, bem como foram identificados na literatura os principais fatores considerados intervenientes ou determinantes para a escolha estratégica de realizar investimentos externos diretos em países emergentes. Com base nesta sistematização e integração, foi elaborado um framework incorporando novos elementos, que em se tratar do setor específico de energia elétrica e o contexto específico de países emergentes incorpora novos elementos, não previamente contemplados de maneira explícita em se tratar de IED. Ao longo do trabalho também foram identificadas relações entre os conceitos, as dimensões, as subdimensões e as variáveis, a serem testadas posteriormente. O presente estudo também identificou e descreveu as principais características do IED no setor de elétrico e no segmento de geração em países emergentes, com duas contribuições relevantes: há o investimento em novas tecnologias nos países desenvolvidos e a migração de tecnologias maduras para os países em desenvolvimento (compatível com a teoria do ciclo de vida do produto de Vernon) e alguns estudos atribuem baixos retornos aos investidores estrangeiros em setores regulados, enquanto outros destacam os altos ganhos nos investimentos internacionais em indústrias reguladas, como o setor de energia. Por fim, foi proposta a formação de um novo conceito de países emergentes, por meio da inserção de fatores humanos (ativos humanos) e tecnológicos (ao exemplo do grau de industrialização e da capacidade de inovação), aos fatores econômicos (renda e vulnerabilidade econômica) atualmente utilizados. A título de sugestão, considera-se pertinente a continuação da investigação iniciada nesta tese, por meio da realização de pesquisas sobre os impactos das tecnologias de geração de energia elétrica na decisão de realizar IED em países emergentes, realização de cruzamento de bancos de dados das diversas instituições atuantes no cadastramento de IED, realização de pesquisa sobre as diferenças de percepções apresentadas por especialistas e empresas com relação à estratégia de IED das empresas. Também é possível reaplicar o estudo em outros segmentos e setores.