A utilização da modelagem computacional semiquantitativa no estudo do sistema mola-massa

O artigo apresenta resultados da investigação sobre a integração de ambientes de modelagem computacional ao aprendizado exploratório de Física. Os resultados aqui apresentados são relativos ao estudo da interação e desempenho de alunos de ensino superior durante a utilização do ambiente de modelagem computacional semiquantitativo WLinkIt em uma atividade de conteúdo específico em Física: o sistema mola-massa. Os resultados mostram que os estudantes apresentaram habilidades para desenvolver um modelo sobre a situação proposta e relacionar o comportamento apresentado pelo modelo com o esperado por eles, alterar o modelo e explicar o comportamento apresentado pelas variáveis. Os resultados mostram também que as dificuldades apresentadas foram relacionadas à delimitação do sistema a ser estudado, ao entendimento da influência de uma variável sobre a outra, ao entendimento de quem é o agente causal do sistema, ao entendimento da função de uma ligação entre duas variáveis e ao entendimento dos conceitos envolvidos. Assim, o mapeamento desses aspectos é fundamental para o delineamento de pesquisas futuras no sentido de promover, na prática, a integração de Ambientes de Modelagem Computacional Semiquantitativos na sala de aula, mais especificamente para o estudo de tópicos de Física.

Uma avaliação das metodologias de desagregação da exergia física para a modelagem termoeconômica de sistemas

Talvez não seja nenhum exagero afirmar que há quase um consenso entre os praticantes da Termoeconomia de que a exergia, ao invés de só entalpia, seja a magnitude Termodinâmica mais adequada para ser combinada com o conceito de custo na modelagem termoeconômica, pois esta leva em conta aspectos da Segunda Lei da Termodinâmica e permite identificar as irreversibilidades. Porém, muitas vezes durante a modelagem termoeconômica se usa a exergia desagregada em suas parcelas (química, térmica e mecânica), ou ainda, se inclui a neguentropia que é um fluxo fictício, permitindo assim a desagregação do sistema em seus componentes (ou subsistemas) visando melhorar e detalhar a modelagem para a otimização local, diagnóstico e alocação dos resíduos e equipamentos dissipativos. Alguns autores também afirmam que a desagregação da exergia física em suas parcelas (térmica e mecânica) permite aumentar a precisão dos resultados na alocação de custos, apesar de fazer aumentar a complexidade do modelo termoeconômico e consequentemente os custos computacionais envolvidos. Recentemente alguns autores apontaram restrições e possíveis inconsistências do uso da neguentropia e deste tipo de desagregação da exergia física, propondo assim alternativas para o tratamento de resíduos e equipamentos dissipativos que permitem a desagregação dos sistemas em seus componentes. Estas alternativas consistem, basicamente, de novas propostas de desagregação da exergia física na modelagem termoeconômica. Sendo assim, este trabalho tem como objetivo avaliar as diferentes metodologias de desagregação da exergia física para a modelagem termoeconômica, tendo em conta alguns aspectos como vantagens, restrições, inconsistências, melhoria na precisão dos resultados, aumento da complexidade e do esforço computacional e o tratamento dos resíduos e equipamentos dissipativos para a total desagregação do sistema térmico. Para isso, as diferentes metodologias e níveis de desagregação da exergia física são aplicados na alocação de custos para os produtos finais (potência líquida e calor útil) em diferentes plantas de cogeração considerando como fluido de trabalho tanto o gás ideal bem como o fluido real. Plantas essas com equipamentos dissipativos (condensador ou válvula) ou resíduos (gases de exaustão da caldeira de recuperação). Porém, foi necessário que uma das plantas de cogeração não incorporasse equipamentos dissipativos e nem caldeira de recuperação com o intuito de avaliar isoladamente o efeito da desagregação da exergia física na melhoria da precisão dos resultados da alocação de custos para os produtos finais.

Modelagem da dispersão de odores em ambientes urbanos

O presente trabalho investigou o problema da modelagem da dispersão de compostos odorantes em presença de obstáculos (cúbicos e com forma complexa) sob condição de estabilidade atmosférica neutra. Foi empregada modelagem numérica baseada nas equações de transporte (CFD1) bem como em modelos algébricos baseados na pluma Gausseana (AERMOD2, CALPUFF3 e FPM4). Para a validação dos resultados dos modelos e a avaliação do seu desempenho foram empregados dados de experimentos em túnel de vento e em campo. A fim de incluir os efeitos da turbulência atmosférica na dispersão, dois diferentes modelos de sub-malha associados à Simulação das Grandes Escalas (LES5) foram investigados (Smagorinsky dinâmico e WALE6) e, para a inclusão dos efeitos de obstáculos na dispersão nos modelos Gausseanos, foi empregado o modelo PRIME7. O uso do PRIME também foi proposto para o FPM como uma inovação. De forma geral, os resultados indicam que o uso de CFD/LES é uma ferramenta útil para a investigação da dispersão e o impacto de compostos odorantes em presença de obstáculos e também para desenvolvimento dos modelos Gausseanos. Os resultados também indicam que o modelo FPM proposto, com a inclusão dos efeitos do obstáculo baseado no PRIME também é uma ferramenta muito útil em modelagem da dispersão de odores devido à sua simplicidade e fácil configuração quando comparado a modelos mais complexos como CFD e mesmo os modelos regulatórios AERMOD e CALPUFF. A grande vantagem do FPM é a possibilidade de estimar-se o fator de intermitência e a relação pico-média (P/M), parâmetros úteis para a avaliação do impacto de odores. Os resultados obtidos no presente trabalho indicam que a determinação dos parâmetros de dispersão para os segmentos de pluma, bem como os parâmetros de tempo longo nas proximidades da fonte e do obstáculo no modelo FPM pode ser melhorada e simulações CFD podem ser usadas como uma ferramenta de desenvolvimento para este propósito. Palavras chave: controle de odor, dispersão, fluidodinâmica computacional, modelagem matemática, modelagem gaussiana de pluma flutuante, simulação de grandes vórtices (LES).

Modelagem e simulação de sistema logístico de distribuição de carne de frango

O sistema logístico para distribuição de produtos acabados caracteriza-se pela integração dos serviços de comunicação, transporte e financeiros com a finalidade de atender às demandas do consumidor final. Estima-se que no estado do Espírito Santo, o consumo de carne de frango seja de 44,4 quilos per capita por ano. Para atender a esta demanda, o estado conta com matadouros-frigoríficos distribuídos pelo seu território, bem como, com a participação de outras empresas localizadas no país. Em sistemas de transportes, são característicos Problemas de Roteamento de Veículos (VRP), que precisam ser estudados, caracterizados e otimizados, normalmente, através de rotinas computacionais, que permitem avaliar maior quantidade de variáveis. O presente trabalho teve por objetivo caracterizar um VRP de um matadouro-frigorífico da região do Sul do Espírito Santo e desenvolver um aplicativo computacional que seja suporte para os gestores de logística, servindo para avaliar e propor rotas, e analisar parâmetros logísticos do processo de distribuição de produtos. No desenvolvimento do aplicativo computacional foi necessário caracterizar o sistema logístico da empresa, coletar e analisar os dados das operações logísticas, desenvolver as rotinas computacionais que representassem o sistema em estudo, verificar a confiabilidade dos resultados fornecidos pelo aplicativo, validá-lo e então, poder realizar as experimentações. O aplicativo desenvolvido permitiu reproduzir dados do sistema estudado e avaliar rotas segundo parâmetros logísticos. Pode-se concluir que o aplicativo computacional desenvolvido é útil aos gestores de logística, permitindo a avaliação das rotas praticadas e de novas configurações de rotas.

Aproximação numérica – analítica para a modelagem da conversão termoquímica de combustíveis sólidos

Um algoritmo numérico foi criado para apresentar a solução da conversão termoquímica de um combustível sólido. O mesmo foi criado de forma a ser flexível e dependente do mecanismo de reação a ser representado. Para tanto, um sistema das equações características desse tipo de problema foi resolvido através de um método iterativo unido a matemática simbólica. Em função de não linearidades nas equações e por se tratar de pequenas partículas, será aplicado o método de Newton para reduzir o sistema de equações diferenciais parciais (EDP’s) para um sistema de equações diferenciais ordinárias (EDO’s). Tal processo redução é baseado na união desse método iterativo à diferenciação numérica, pois consegue incorporar nas EDO’s resultantes funções analíticas. O modelo reduzido será solucionado numericamente usando-se a técnica do gradiente bi-conjugado (BCG). Tal modelo promete ter taxa de convergência alta, se utilizando de um número baixo de iterações, além de apresentar alta velocidade na apresentação das soluções do novo sistema linear gerado. Além disso, o algoritmo se mostra independente do tamanho da malha constituidora. Para a validação, a massa normalizada será calculada e comparada com valores experimentais de termogravimetria encontrados na literatura, , e um teste com um mecanismo simplificado de reação será realizado.

Modelagem da distribuição geográfica atual e futura de Guerlinguetus (Rodentia, Sciuridae) no Brasil

O gênero Guerlinguetus, pertencente à família Sciuridae, possui sete espécies existentes no Brasil. Essas espécies têm sido tratadas como sinônimos de Sciurus aestuans, mas foram distinguidas em um gênero próprio com base nas revisões taxonômicas mais abrangentes disponíveis até recentemente. Apesar disso, pouco há na literatura sobre a distribuição das espécies desse gênero no Brasil e nenhuma pesquisa visando o conhecimento de sua distribuição futura havia sido realizada. A modelagem de distribuição potencial de espécies tem se tornado um componente importante dos planos de conservação e uma grande quantidade de técnicas têm sido desenvolvidas com esta finalidade. Ela pode ser uma ferramenta importante para determinar o grau de ameaça principalmente em espécies ou grupos com poucas informações disponíveis sobre sua distribuição. Com isso, o objetivo do presente trabalho foi verificar a influência das possíveis mudanças climáticas na distribuição das espécies de Guerlinguetus no Brasil, através da modelagem potencial das distribuições atual e futura dessas espécies. Para isso foram utilizados dados climáticos e topográficos e o cenário pessimista de emissão de CO2 (A2) para o ano 2070, do Modelo de Circulação Geral CSIRO, com base no quarto relatório do Painel Intergovernamental de Mudanças Climáticas. Os modelos gerados apresentaram perda significativa de áreas consideradas ambientalmente adequadas, do modelo de distribuição atual para o modelo de distribuição futura para as espécies de Guerlinguetus, com exceção de G. aestuans. Apesar da expansão da região potencial de distribuição de G. aestuans para o ano de 2070, a média dos valores de adequabilidade ambiental diminuiu em relação ao modelo de distribuição atual. A localização dessas espécies de hábito arborícola em áreas geograficamente espalhadas dentro da Amazônia, Cerrado e Mata Atlântica é preocupante, devido a grande perda de área original desses biomas, tornando possível a hipótese de ameaça à sobrevivência das espécies devido a mudanças ambientais futuras.

Modelagem e simulação de um secador intermitente de fluxos contracorrentes para frutos do cafeeiro

Este trabalho foi realizado com o objetivo de desenvolver um modelo computacional para simular a secagem de frutos café em um secador intermitente de fluxos contracorrente, empregando a linguagem de simulação EXTEND™ e o Modelo de Thompson (THOMPSON; PEART; FOSTER, 1968). Para validação do modelo desenvolvido foram utilizados dados experimentais obtidos por Silva (1991), em que foram empregados três níveis de temperatura do ar de secagem de 60, 80 e 100 °C. O modelo desenvolvido foi validado, sendo constatados desvios absolutos de 1,8% b.u e 1,1 kg e erros relativos de 11% e 1,6% na previsão dos parâmetros teor de água final e consumo de lenha, respectivamente. O modelo validado foi empregado na condução de experimentos tipo comparação de cenários. O primeiro experimento refere a alterações do ciclo operacional em que foram alterados os tempos de movimentação e de parada do fluxo da massa de grãos. E o segundo refere à alteração da configuração do secador quanto às alturas das câmaras de secagem e descanso. O ciclo operacional com os tempos de movimentação de um minuto e de parada de dezesseis minutos, para a temperatura do ar de secagem de 100 °C, proporcionou o melhor desempenho, sendo constatado tempo secagem de 12,3 h, consumo de lenha de 109,5 kg, consumo específico de energia de 7660 kJ.kg-1 de água evaporada, e capacidade de secagem de 87,86 kg.h-1. Quanto à configuração do secador, o melhor desempenho ocorreu para altura da câmara de secagem de 2,3 m usando a temperatura do ar de secagem de 100 °C, em que foram simulados tempo de secagem de 12,0 h, consumo de lenha de 106,5 kg, consumo específico de energia, de 7433 kJ.kg-1 de água evaporada, e capacidade de secagem de 90 kg.h-1. Desse modo, na condução da secagem de frutos de café em um secador intermitente de fluxos contracorrentes é recomendado o ciclo operacional com tempos de movimentação de um minuto e o de parada de dezesseis minutos, e não empregar a câmara de descanso. Essa conclusão está fundamentada em índices de desempenho do secador. Ressalta-se que não foram simulados os impactos nos parâmetros de qualidade.

Modelagem matemática e determinação das propriedades termodinâmicas do café (Coffea arabica L.) durante o processo de secagem

A secagem de produtos agrícolas é largamente utilizada no mundo para o controle e a manutenção da qualidade dos produtos agrícolas. O objetivo do presente trabalho foi modelar o processo de secagem e obter os parâmetros termodinâmicos de frutos de café (Coffea Arabica L.), cultivar Catuaí Amarelo, para três diferentes condições de temperatura e umidade relativa (35 ºC e 32,1%; 45 ºC e 15,7%; e 55 ºC e 10,2%). Foram utilizados frutos de café colhidos manualmente com teor inicial de água de 1,25 (b.s.) e submetidos à secagem até atingirem o teor médio de 0,13 (b.s). Seis modelos matemáticos usualmente utilizados para a representação do processo de secagem de produtos agrícolas foram ajustados aos dados experimentais. A segunda lei de Fick foi utilizada para obter os coeficientes de difusão dos frutos de café por meio da cinética da secagem. A energia de ativação para a secagem dos frutos de café, bem como a entropia, entalpia e energia livre de Gibbs, foram obtidas. O modelo de Midili modificado foi o que melhor representou o fenômeno de secagem de frutos de café. Os valores do coeficiente de difusão obtidos foram 2,99 x 10-11, 2,39 x 10-11 e 5,98 x 10-11 m² s-1 para as temperaturas de 35, 45 e 55 ºC, respectivamente. A entalpia diminuiu com o aumento da temperatura do ar de secagem, bem como a entropia. A energia livre de Gibbs aumentou com o aumento da temperatura.

Modelagem de probabilidade de churn

Clientes podem abandonar uma organização ainda que altos investimentos em prospecção e retenção sejam realizados, o que requer diagnóstico e compreensão. Este artigo objetiva modelar a probabilidade de clientes abandonarem o relacionamento com uma organização, fenômeno conhecido como churn, utilizando dados do histórico de relacionamento cliente/empresa, validar o modelo em uma segunda amostra e descrever as possíveis variáveis que influenciam o abandono/permanência do cliente. Utilizou-se o modelo de regressão logística em uma amostra de calibração de 70.000 clientes que possuíam cartão de crédito próprio de uma grande rede varejista. Dezesseis variáveis explicativas (14 características individuais e duas variáveis comportamentais) foram usadas e o modelo foi validado em uma amostra de 30.000 clientes, usando-se o teste de KS (Kolmogorov-Smirnov) e a curva ROC (Receiver Operating Characteristic), que demonstraram a boa adequação do modelo à amostra de validação. Implicações da pesquisa e sugestões para futuras investigações são discutidas à luz da gestão do relacionamento com o cliente.

Flexibilidade e modelagem de processos de negócio: uma relação multidimensional

A abordagem de gestão de processos de negócio ganhou grande popularidade e ampla disseminação nas últimas décadas. Uma análise dessa abordagem mostra que ela persegue dois objetivos de difícil conciliação: por um lado, visa à formalização dos processos em modelos - a fim de estruturar efetivamente o trabalho - e, por outro lado, visa dar flexibilidade à organização - mantendo a sua capacidade de responder a situações novas e imprevistas. O presente artigo examina a relação entre formalização e flexibilidade na modelagem de processos de negócio, por meio de uma pesquisa empírica em uma companhia de manutenção de aeronaves na Alemanha, adotando um enfoque qualitativo em diálogo com a Teoria Ator-Rede. A análise deste caso oferece duas contribuições principais: (a) evidencia e ilustra a complexidade sociotécnica envolvida na modelagem de processos de negócio e (b) apresenta os contornos de uma compreensão multidimensional sobre a relação entre formalização e flexibilidade na gestão de processos de negócio.

Risco privado em infra-estrutura pública: uma análise quantitativa de risco como ferramenta de modelagem de contratos

Parcerias público-privadas (PPP) são arranjos contratuais onde o governo assume compromissos futuros por meio de garantias e opções. São alternativas para aumentar a eficiência do Estado por uma alocação mais eficiente de incentivos e riscos. No entanto, a determinação do nível ótimo de garantias e a própria alocação de riscos são geralmente realizadas de forma subjetiva, podendo levar o governo a ter que assumir passivos significativos. Este artigo propõe um modelo de valoração quantitativa de garantias governamentais em projetos de PPP por meio da metodologia das opções reais, e este modelo é aplicado a um projeto de concessão rodoviária. Os autores analisam o impacto de diversos níveis de garantia de receita sobre o valor e risco do projeto, bem como o valor esperado do desembolso futuro do governo em cada uma das situações, concluindo que é possível ao poder público determinar o nível ótimo de garantia em função do grau de redução de risco desejado, e que o desenho e a modelagem contratual de projetos de PPP podem se beneficiar de ferramentas quantitativas aqui apresentadas.

Análise de políticas públicas: entre a modelagem e a realidade da política habitacional brasileira

Os desafios observados na implementação de políticas públicas têm fomentado uma série de debates no Brasil, entre os quais se destacam aqueles relacionados aos modelos teóricos de policy analysis e seus limites em face da visão multicêntrica e fractal das políticas públicas. Partindo de uma política setorial específica (habitacional), este artigo defende um posicionamento crítico em relação aos estudos monodisciplinares. Contudo, não se pode negar a complexidade dessa empreitada. Compreender os avanços da política habitacional da última década de forma interdisciplinar e integrada constitui uma tarefa intricada e desafiadora. Buscando avançar nesse campo, este artigo tem por objetivos avaliar os modelos teóricos de análise de políticas públicas e, a partir desses elementos, propor constructos com vistas a subsidiar futuros modelos teóricos de análise da política habitacional no Brasil.

Modelo hierarquizado: uma proposta de modelagem aplicada à investigação de fatores de risco para diarréia grave

Os estudos epidemiológicos de doenças que acometem as crianças geralmente envolvem grande número de variáveis. As associações entre potenciais fatores de risco e doença freqüentemente são avaliadas através de modelagem estatística sem descrição das estratégias empregadas. No estudo realizado apresenta-se uma abordagem hierarquizada aplicada à avaliação de fatores de risco para diarréia grave. As variáveis foram hierarquicamente agrupadas em características socioeconômicas, ambientais, reprodutivas maternas, nutricionais e demográficas. Na análise univariada todas as variáveis associaram-se com diarréia grave. Em cada bloco selecionaram-se fatores de confusão através de um algoritmo, utilizando-se o processo retrógado de seleção, através do módulo em passos, segundo um p=0,10. Os fatores de risco foram avaliados através de regressão logística após o ajuste para fatores de confusão de cada conjunto e para aqueles hierarquicamente superiores. As variáveis incluídas no modelo permitiram identificar corretamente uma proporção elevada de casos (gamma=0,74) e todos os blocos contribuíram significativamente para a modelagem.

Modelagem espacial de zonas de risco da leishmaniose tegumentar americana

OBJETIVO: Delimitar espacialmente as zonas de risco de contato (ZoRCs) entre o homem e o vetor da leishmaniose tegumentar americana (LTA), usando sensoriamento remoto e técnicas de geoprocessamento. MÉTODOS: Foram estudados 27 casos de LTA ocorridos entre 1992 e 1997 no município de Itapira, SP. A influência de algumas variáveis ambientais relacionadas à LTA foram analisadas para cada ZoRC, como altitude e densidade de vegetação. Esta última foi medida pelo índice de vegetação de diferença normalizada (IVDN). RESULTADOS: Os resultados mostraram que cerca de 50% das casas onde houve LTA se encontravam em uma distância menor que 200 metros da borda de algum fragmento de mata; mais de 70% das áreas totais das ZoRC em cada distância se localizavam em altitudes menores que 750 metros; e cerca de 50% das ZoRC, em cada distância, apresentavam uma área verde muito densa (IVDN variando de 0,45 a 1,00). CONCLUSÕES: As análises concordam que pode haver três tipos de transmissão na área: intraflorestal; extraflorestal (neste caso, influenciada pela densidade de vegetação ao redor dos fragmentos); ou domiciliar.

Avaliação preliminar do potencial eólico com recurso a um modelo de Mesoescala

Mestrado em Engenharia Química. Ramo optimização energética na indústria química.