Simulação computacional como ferramenta de auxílio ao projeto: aplicação em edifícios naturalmente ventilados no clima de Natal/RN

Natural air ventilation is the most import passive strategy to provide thermal comfort in hot and humid climates and a significant low energy strategy. However, the natural ventilated building requires more attention with the architectural design than a conventional building with air conditioning systems, and the results are less reliable. Therefore, this thesis focuses on softwares and methods to predict the natural ventilation performance from the point of view of the architect, with limited resource and knowledge of fluid mechanics. A typical prefabricated building was modelled due to its simplified geometry, low cost and occurrence at the local campus. Firstly, the study emphasized the use of computational fluid dynamics (CFD) software, to simulate the air flow outside and inside the building. A series of approaches were developed to make the simulations possible, compromising the results fidelity. Secondly, the results of CFD simulations were used as the input of an energy tool, to simulate the thermal performance under different rates of air renew. Thirdly, the results of temperature were assessed in terms of thermal comfort. Complementary simulations were carried out to detail the analyses. The results show the potentialities of these tools. However the discussions concerning the simplifications of the approaches, the limitations of the tools and the level of knowledge of the average architect are the major contribution of this study

Produção animal no Brasil: caracterização, simulação de cenários para pastagens e alternativas de adaptação às mudanças climáticas.

2015

Simulação do escoamento monofásico em um estágio de uma bomba centrífuga utilizando técnicas de fluidodinâmica computacional

Oil production and exploration techniques have evolved in the last decades in order to increase fluid flows and optimize how the required equipment are used. The base functioning of Electric Submersible Pumping (ESP) lift method is the use of an electric downhole motor to move a centrifugal pump and transport the fluids to the surface. The Electric Submersible Pumping is an option that has been gaining ground among the methods of Artificial Lift due to the ability to handle a large flow of liquid in onshore and offshore environments. The performance of a well equipped with ESP systems is intrinsically related to the centrifugal pump operation. It is the pump that has the function to turn the motor power into Head. In this present work, a computer model to analyze the three-dimensional flow in a centrifugal pump used in Electric Submersible Pumping has been developed. Through the commercial program, ANSYS® CFX®, initially using water as fluid flow, the geometry and simulation parameters have been defined in order to obtain an approximation of what occurs inside the channels of the impeller and diffuser pump in terms of flow. Three different geometry conditions were initially tested to determine which is most suitable to solving the problem. After choosing the most appropriate geometry, three mesh conditions were analyzed and the obtained values were compared to the experimental characteristic curve of Head provided by the manufacturer. The results have approached the experimental curve, the simulation time and the model convergence were satisfactory if it is considered that the studied problem involves numerical analysis. After the tests with water, oil was used in the simulations. The results were compared to a methodology used in the petroleum industry to correct viscosity. In general, for models with water and oil, the results with single-phase fluids were coherent with the experimental curves and, through three-dimensional computer models, they are a preliminary evaluation for the analysis of the two-phase flow inside the channels of centrifugal pump used in ESP systems

Simulação de fluxo de fluidos em meios porosos desordenados uma análise de efeito de escala na estimativa da permeabilidade e do coeficiente de arrasto

The present study provides a methodology that gives a predictive character the computer simulations based on detailed models of the geometry of a porous medium. We using the software FLUENT to investigate the flow of a viscous Newtonian fluid through a random fractal medium which simplifies a two-dimensional disordered porous medium representing a petroleum reservoir. This fractal model is formed by obstacles of various sizes, whose size distribution function follows a power law where exponent is defined as the fractal dimension of fractionation Dff of the model characterizing the process of fragmentation these obstacles. They are randomly disposed in a rectangular channel. The modeling process incorporates modern concepts, scaling laws, to analyze the influence of heterogeneity found in the fields of the porosity and of the permeability in such a way as to characterize the medium in terms of their fractal properties. This procedure allows numerically analyze the measurements of permeability k and the drag coefficient Cd proposed relationships, like power law, for these properties on various modeling schemes. The purpose of this research is to study the variability provided by these heterogeneities where the velocity field and other details of viscous fluid dynamics are obtained by solving numerically the continuity and Navier-Stokes equations at pore level and observe how the fractal dimension of fractionation of the model can affect their hydrodynamic properties. This study were considered two classes of models, models with constant porosity, MPC, and models with varying porosity, MPV. The results have allowed us to find numerical relationship between the permeability, drag coefficient and the fractal dimension of fractionation of the medium. Based on these numerical results we have proposed scaling relations and algebraic expressions involving the relevant parameters of the phenomenon. In this study analytical equations were determined for Dff depending on the geometrical parameters of the models. We also found a relation between the permeability and the drag coefficient which is inversely proportional to one another. As for the difference in behavior it is most striking in the classes of models MPV. That is, the fact that the porosity vary in these models is an additional factor that plays a significant role in flow analysis. Finally, the results proved satisfactory and consistent, which demonstrates the effectiveness of the referred methodology for all applications analyzed in this study.

Avaliação do petróleo por termogravimetria para simulação de curva PEV, fator de caracterização e resíduo de carbono

Petroleum evaluation is analyze it using different methodologies, following international standards to know their chemical and physicochemical properties, contaminant levels, composition and especially their ability to generate derivatives. Many of these analyzes consuming a lot of time, large amount of samples , supplies and need an organized transportation logistics, schedule and professionals involved. Looking for alternatives that optimize the evaluation and enable the use of new technologies, seven samples of different centrifuged Brazilian oils previously characterized by Petrobras were analyzed by thermogravimetry in 25-900° C range using heating rates of 05, 10 and 20ºC per minute. With experimental data obtained, characterizations correlations were performed and provided: generation of true boiling point curves (TBP) simulated; comparing fractions generated with appropriate cut standard in temperature ranges; an approach to obtain Watson characterization factor; and compare micro carbon residue formed. The results showed a good chance of reproducing simulated TBP curve from thermogravimetry taking into account the composition, density and other oil properties. Proposed correlations for experimental characterization factor and carbon residue followed Petrobras characterizations, showing that thermogravimetry can be used as a tool on oil evaluation, because your quick analysis, accuracy, and requires a minimum number of samples and consumables

Defeitos de desenvolvimento do esmalte e respetivo tratamento

As estruturas dentárias são revestidas pelo esmalte dentário. O esmalte é um tecido de alta dureza, avascular e predominantemente branco. No entanto, distingue-se dos outros tecidos mineralizados do corpo pela sua incapacidade de remodelação. Devido a esse facto qualquer alteração que ocorra, quer ao longo da vida, quer no seu desenvolvimento fica, permanentemente, registada (Seow, 1997). Procurou-se nesta monografia aprofundar os conhecimentos sobre os mais comuns defeitos de desenvolvimento do esmalte existentes, assim como o respetivo tratamento. Para a realização desta monografia foram utilizados os seguintes motores de busca B-on, PubMed, Science Direct e Sci-elo, para a realização da pesquisa de informação, aplicando-se um critério de seleção temporal dos últimos 10 anos. As palavras-chaves e combinações de palavras utilizadas nos motores de busca referidos para a realização da pesquisa foram “Enamel”, “Enamel Development”, “Enamel Defects”, “Amelogenisis Imperfecta”, “Hypoplasia”. Dos 300 artigos encontrados nesta pesquisa, foram selecionados 68. O desenvolvimento dos tecidos dentários é um processo complexo conhecido por odontogénese, podendo ser simplisticamente dividido em três fases Fase de Botão, Fase de Capuz e por último a Fase de Campânula (Thesleff et al.,2009) Existem inúmeros defeitos de desenvolvimento do esmalte registados na literatura, não sendo mesmo possível em muitos casos enquadrar indubitavelmente o referido defeito numa categoria, ou até atribuir-lhe uma designação (Seow, 1997). Optou-se pela sua relevância e epidemiologia abordar nesta monografia os seguintes defeitos: Defeitos de desenvolvimento do esmalte; Opacidades; Opacidade difusa; Hipoplasia; Amelogenese imperfeita e todas as suas categorias; Fluorose e manchas por tetraciclinas assim como os seus respectivos tratamentos. Os defeitos de desenvolvimento de esmalte apresentam diversas características próprias e outras semelhantes entre si, verificando-se assim diversas possibilidades de tratamentos a realizar, uns mais invasivos e outros menos, que vão desde microabrasões na superfície do esmalte, à colocação de cerâmicas, dependendo sempre da preferência do paciente e do seu poder socioeconómico (Azevedo DT et al., 2011). Conclui-se que apesar de todos os problemas que acarretam quer a nível estético quer a nível funcional para os indivíduos nos quais não existe uma grande gravidade das lesões esses casos podem ser resolvidos por um Médico Dentista generalista desde que este tenha o conhecimento adequado dos protocolos de atuação.

Análise de impacto de recursos multimídias, simulação virtual e em laboratório na aprendizagem de estudantes de enfermagem

Introdução: Serious games podem viabilizar ambiente simulado virtual transformando a experiência de jogo em aprendizagem significativa (Marsh, 2011). Os recursos multimídias são também interessantes para uso no ensino, enriquecendo, por meio da tecnologia, conteúdo cientificamente estruturado (Fonseca et al., 2013). Outra estratégia bastante utilizada na área da saúde, na qual também temos interesse, é a simulação, que oferece vantagens como segurança do paciente, ética na assistência e oportunidades de aprendizagem clínica (Martins et al., 2012). Objectivos: Avaliar a aprendizagem cognitiva de estudantes de enfermagem sobre avaliação clínica neonatal em um curso semipresencial utilizando simulação virtual e em laboratório; comparar a aprendizagem cognitiva dos estudantes assumindo como intervenção do grupo experimental a simulação em laboratório; e avaliar o curso na perspectiva dos estudantes. Metodologia: Foi conduzido estudo quase-experimental junto a 14 estudantes portugueses incluindo pré-teste, teste intermediário e pós-teste. As tecnologias incluídas no curso oferecido foram serious game e-Baby (jogo educacional com formato de simulação virtual), software instrucional de semiologia e semiotécnica (recursos multimídia e conteúdo embasado cientificamente) e simulação em laboratório, todos no tema avaliação clínica do bebê prematuro. Para a avaliação do curso e caracterização dos estudantes foram utilizados instrumentos de coleta de dados desenvolvidos especificamente para este estudo, e análise descritiva. A análise estatística foi não paramétrica: Mann-Whitney e Wilcoxon. Resultados: O uso de tecnologias digitais e de simulação em laboratório, evidenciou diferença estatisticamente significativa (p=0,001) na aprendizagem dos participantes. O curso foi avaliado como muito satisfatório pelos estudantes, que afirmaram, unanimemente, ter sido esta a primeira vez em que participaram de um curso envolvendo tecnologias educacionais digitais, apesar de já terem participado de outras simulações em laboratório. A simulação em laboratório isoladamente não representou diferença significativa no aprendizado (p=0,845), quando comparado grupo experimental em relação ao controle. Os resultados de avaliação do curso foram majoritariamente positivos variando essencialmente entre "muito bom" e "excelente" em todos os critérios. Sobre avaliação negativa, caracterizada pela opção "insuficiente", verificou-se no quesito: "Tempo reservado às práticas de simulação em laboratório" (n=3/21,5%). Tanto para a simulação em laboratório como a virtual, alguns estudantes sugeriram que fossem inseridos mais casos para estudo, de forma a oferecer mais material de natureza semelhante, reforçando a satisfação em utilizá-los como apoio para o curso oferecido. Conclusões: A aprendizagem cognitiva dos participantes aumentou significativamente ao se comparar os escores no fim do curso em relação ao início. A simulação em laboratório, analisada isoladamente, não representou mudança significativa nas pontuações quando se comparou grupo controle e experimental, o que destaca a importância da associação de ferramentas e estratégias no ensino superior em enfermagem. Considera-se que o uso de tecnologia seja parte do sucesso do mesmo, podendo ser uma importante ferramenta de inovação didática e motivação da aprendizagem na área da saúde. A avaliação dos estudantes sobre o curso reforça o interesse em ferramentas diferenciadas para apoio dos estudos.

Análise de impacto de recursos multimídias, simulação virtual e em laboratório na aprendizagem de estudantes de enfermagem

Introdução: Serious games podem viabilizar ambiente simulado virtual transformando a experiência de jogo em aprendizagem significativa (Marsh, 2011). Os recursos multimídias são também interessantes para uso no ensino, enriquecendo, por meio da tecnologia, conteúdo cientificamente estruturado (Fonseca et al., 2013). Outra estratégia bastante utilizada na área da saúde, na qual também temos interesse, é a simulação, que oferece vantagens como segurança do paciente, ética na assistência e oportunidades de aprendizagem clínica (Martins et al., 2012). Objectivos: Avaliar a aprendizagem cognitiva de estudantes de enfermagem sobre avaliação clínica neonatal em um curso semipresencial utilizando simulação virtual e em laboratório; comparar a aprendizagem cognitiva dos estudantes assumindo como intervenção do grupo experimental a simulação em laboratório; e avaliar o curso na perspectiva dos estudantes. Metodologia: Foi conduzido estudo quase-experimental junto a 14 estudantes portugueses incluindo pré-teste, teste intermediário e pós-teste. As tecnologias incluídas no curso oferecido foram serious game e-Baby (jogo educacional com formato de simulação virtual), software instrucional de semiologia e semiotécnica (recursos multimídia e conteúdo embasado cientificamente) e simulação em laboratório, todos no tema avaliação clínica do bebê prematuro. Para a avaliação do curso e caracterização dos estudantes foram utilizados instrumentos de coleta de dados desenvolvidos especificamente para este estudo, e análise descritiva. A análise estatística foi não paramétrica: Mann-Whitney e Wilcoxon. Resultados: O uso de tecnologias digitais e de simulação em laboratório, evidenciou diferença estatisticamente significativa (p=0,001) na aprendizagem dos participantes. O curso foi avaliado como muito satisfatório pelos estudantes, que afirmaram, unanimemente, ter sido esta a primeira vez em que participaram de um curso envolvendo tecnologias educacionais digitais, apesar de já terem participado de outras simulações em laboratório. A simulação em laboratório isoladamente não representou diferença significativa no aprendizado (p=0,845), quando comparado grupo experimental em relação ao controle. Os resultados de avaliação do curso foram majoritariamente positivos variando essencialmente entre "muito bom" e "excelente" em todos os critérios. Sobre avaliação negativa, caracterizada pela opção "insuficiente", verificou-se no quesito: "Tempo reservado às práticas de simulação em laboratório" (n=3/21,5%). Tanto para a simulação em laboratório como a virtual, alguns estudantes sugeriram que fossem inseridos mais casos para estudo, de forma a oferecer mais material de natureza semelhante, reforçando a satisfação em utilizá-los como apoio para o curso oferecido. Conclusões: A aprendizagem cognitiva dos participantes aumentou significativamente ao se comparar os escores no fim do curso em relação ao início. A simulação em laboratório, analisada isoladamente, não representou mudança significativa nas pontuações quando se comparou grupo controle e experimental, o que destaca a importância da associação de ferramentas e estratégias no ensino superior em enfermagem. Considera-se que o uso de tecnologia seja parte do sucesso do mesmo, podendo ser uma importante ferramenta de inovação didática e motivação da aprendizagem na área da saúde. A avaliação dos estudantes sobre o curso reforça o interesse em ferramentas diferenciadas para apoio dos estudos.

Simulação estocástica da transmissividade em formações graníticas alteradas e fracturadas

Considerando como caso de estudo o do maciço envolvente e subjacente à antiga mina de urânio de Quinta do Bispo (Concelho de Mangualde), composto essencialmente por granitos hercínicos e metasedimentos do Complexo Xisto-Grauváquico, estabeleceu-se uma metodologia que permitiu a construção de modelos 3D de transmissividade, equiprováveis, mediante o cruzamento de propriedades intrínsecas do maciço rochoso – neste caso particular, a litologia, o grau de alteração e a densidade de fracturação - passíveis de modelação estocástica a 3D, com propriedades hidrogeológicas do meio, medidas in situ e avaliadas deterministicamente, por via da realização e interpretação de ensaios de bombagem direcionados. A interpretação dos resultados dos ensaios de bombagem realizou-se por patamares, recorrendo-se aos métodos de “Porosidade Dupla” e de “Theis com correcção de Jacob”, tendo-se processado curvas cumulativas de valores de transmissividade em função da litologia e do grau de alteração, conforme os distintos sectores comportamentais do maciço. A metodologia adoptada levou a que os valores de transmissividade de cada célula dos modelos 3D tenham sido simulados com condicionamento aos valores experimentais dos ensaios de bombagem, ponderados de acordo com as probabilidades dessa mesma célula representar, numa dada localização no espaço, uma certa Litologia, sob um determinado Grau de Alteração que possui, quando aplicável, um certo Número de Fracturas não preenchidas. As variáveis representativas dos atributos geológicos Litologia, Grau de Alteração e Número de Fracturas, foram simuladas em cadeia pelo que os modelos de transmissividades integram a variabilidade e heterogeneidade locais destes atributos, os quais condicionam o fluxo tridimensional da água.

Simulação do risco de lixiviação de poluentes orgânicos de lodos.

O objetivo desse trabalho foi simular o risco de lixiviação de trinta e oito poluentes orgânicos presentes em lodos de esgotos provenientes de estações de tratamentos. Para tanto, foi assumido um cultivo hipotético de milho em um solo Latossolo vermelho distrófico, característico de solos de regiões produtoras de milho, no qual foi aplicada uma dose de lodo de esgoto como fertilizante. Lodos de esgotos são ricos em matéria orgânica e micronutrientes úteis na fertilização de solos para a produção de plantas, mas também podem conter poluentes de importância ambiental. A lixiviação dos poluentes foi simulada utilizando-se o modelo CMLS94 e os dados climáticos de mil anos independentes e igualmente prováveis gerados pelo simulador de clima WGEN, a partir de uma seqüência de quatorze anos consecutivos observados e registrados pela Estação Experimental do Instituto Agronômico de Campinas. A análise de risco de lixiviação indicou que os poluentes benzidina > n-nitrosodi-n-propilamina > fenol > 2,4-dinitrofenol > isoforano > nitrobenzeno > p-cresol > o-cresol > m-cresol > 2-clorofenol, nessa ordem, devem ser monitorados em águas subterrâneas de regiões de solos nos quais foram aplicados doses de lodo.

Simulação do risco de lixiviação de poluentes orgânicos de lodos.

2008

Determinação dos defeitos dos grãos de soja colhidos na safra 2014/15 pela classificação comercial.

2016

Avaliação, empregando simulação, da diferença na produtividade (yield gap) do milho em Minas Gerais.

2016

Modelos screening e simulação de sistemas aplicados à avaliação de risco de contaminação da água por herbicidas em área de cultivo de cana-de-açúcar: estudo de caso na microbacia do córrego do Espraiado.

2008

Modelos screening e simulação de sistemas aplicados à avaliação de risco de contaminação da água por agrotóxicos em áreas de cultivo de soja, milho e arroz: estudo de caso nas nascentes do Rio Araguaia, região de Mineiros, GO, e na microbacia do arroio Jacaguá, região de Alegrete, RS.

2008