Métodos de simulação para ciclos de Rankine

O presente trabalho é dedicado ao estudo de métodos de simulação para ciclos de Rankine. O trabalho é iniciado com a modelagem de um ciclo de Rankine simples e segue evoluindo para configurações mais complexas tal como o ciclo de Rankine com reaquecimento e regeneração. São adotadas as considerações mais convencionais da prática de projeto de centrais termelétricas cujos sistema térmicos baseiam-se no ciclo de Rankine, incluindo-se queda de pressão em tubulações do circuito além de outras perdas. Em seguida, são estabelecidas as expressões matemáticas que possibilitam a determinação das propriedades termodinâmicas da água em seus mais diversos estados ao longo do ciclo. Por último, são desenvolvidos métodos de simulação, chamados neste trabalho de Substituição Sucessiva e Bloco Único, que caracterizam-se pela resolução simultânea do conjunto de equações algébricas dos ciclos elaborados. As simulações são efetuadas através de programas escritos na linguagem Fortran. Os métodos de simulação são aplicados para a obtenção dos resultados considerados mais importantes na análise de sistemas térmicos de potência, tais como rendimento térmico do ciclo, título na saída da turbina, vazões mássicas pelo sistema, potência nas bombas e calor trocado no gerador de vapor e no condensador Na maioria das simulações, estes resultados apresentam-se como funções da: (1) potência elétrica requerida, eficiência isentrópica e pressões na turbina; (2) eficiência térmica, pressão e temperatura no gerador de vapor; (3) pressão e grau de subresfriamento do líquido saturado no condensador e (4) eficiência isentrópica das bombas. São obtidos os mesmos resultados para os métodos de simulação utilizados. O método da Substituição Sucessiva apresentou menor tempo computacional, principalmente para configurações de ciclo mais complexas. Uma aplicação alternativa do método de Bloco Único demonstrou ser inconveniente para ciclos de configurações mais complexas devido ao elevado tempo computacional, quando todas as equações de cálculo das propriedades termodinâmicas são incluídas no sistema de equações a ser resolvido. Melhores rendimentos térmicos e título na saída da turbina foram obtidos para configurações de ciclo de Rankine com reaquecimento e regeneração.

Simulação e modelagem computacionais como recursos auxiliares no ensino de física geral il.

O objetivo deste trabalho foi analisar o processo de ensino-aprendizagem de Física através de abordagens didáticas envolvendo o uso de atividades de simulação e modelagem computacionais em um ambiente de atividade colaborativa presencial. Num primeiro estudo, realizado a partir de uma metodologia quantitativa, avaliou-se o desempenho dos alunos em testes que tinham como tópico a interpretação de gráficos da Cinemática, antes e depois de trabalharem com atividades de simulação e modelagem computacionais em atividades extra-aula. Os resultados deste primeiro estudo mostram que houve melhorias estatisticamente significativas no desempenho dos alunos do grupo experimental, quando comparado aos estudantes do grupo de controle, submetidos apenas ao método tradicional de ensino. Na seqüência, foram realizados outros dois estudos dentro de uma metodologia qualitativa, em que o foco estava no processo de ensino-aprendizagem que ocorre em ambiente de sala de aula. Foi utilizada uma abordagem que envolveu, além das atividades computacionais, um método colaborativo presencial como dinâmica de base para o estabelecimento das relações interpessoais entre o professor e a turma, e os alunos entre si.A fundamentação teórica adotada esteve baseada na teoria de Ausubel sobre aprendizagem significativa e na teoria de Vygotsky sobre interação social. O referencial de Halloun sobre modelagem esquemática também foi utilizado. Os resultados sugerem que as atividades de simulação e modelagem computacionais são potencialmente facilitadoras de aprendizagem significativa em Física. Sugerem, também, que a atividade colaborativa presencial contribui positivamente para esse tipo de aprendizagem.

Simulação estocástica da radiação fotossinteticamente ativa e da temperatura do ar por diferentes métodos

O objetivo deste trabalho foi comparar três métodos para simulação de dados de radiação fotossinteticamente ativa e temperatura do ar, com o uso de parâmetros diários de 17 estações do Estado de São Paulo. A simulação foi realizada para o primeiro e o 16º dia de cada mês, conforme: a distribuição normal truncada a mais ou menos 1,96 de desvio-padrão; distribuição triangular assimétrica; e distribuição normal bivariada. As estimativas com os dados simulados foram comparadas com os respectivos parâmetros (obtidos com os dados observados), pelos testes de homogeneidade de variância F e Bartlett, teste t de comparação de médias, coeficiente de correlação de Pearson, índice de concordância de Willmott, índice de desempenho de Camargo, coeficiente angular e o teste de normalidade dos dados. A simulação pela distribuição normal bivariada é a mais adequada para representar as variáveis climáticas.

Simulação numérica do escoamento monofásico em uma bomba centrífuga radial

Centrifugal pumps are vastly used in many industrial applications. Knowledge of how these components behave in several circumstances is crucial for the development of more efficient and, therefore, less expensive pumping installations. The combination of multiple impellers, vaned diffusers and a volute might introduce several complex flow characteristics that largely deviate from regular inviscid pump flow theory. Computational Fluid Dynamics can be very helpful to extract information about which physical phenomena are involved in such flows. In this sense, this work performs a numerical study of the flow in a two-stage centrifugal pump (Imbil ITAP 65-330/2) with a vaned diffuser and a volute. The flow in the pump is modeled using the software Ansys CFX, by means of a multi-block, transient rotor-stator technique, with structured grids for all pump parts. The simulations were performed using water and a mixture of water and glycerin as work fluids. Several viscosities were considered, in a range between 87 and 720 cP. Comparisons between experimental data obtained by Amaral (2007) and numerical head curves showed a good agreement, with an average deviation of 6.8% for water. The behavior of velocity, pressure and turbulence kinetic energy fields was evaluated for several operational conditions. In general, the results obtained by this work achieved the proposed goals and are a significant contribution to the understanding of the flow studied.

Fatores associados à atividade física na população portuguesa

OBJETIVO: Avaliar como as características demográficas, sociais e comportamentais se associam a diferentes tipos de atividade física. MÉTODOS: Avaliaram-se 37.692 indivíduos de amostra representativa da população portuguesa, no âmbito do Inquérito Nacional de Saúde, 1998-99. A maioria era constituída por mulheres (53,1%) e idade 20 anos. A avaliação da atividade física diária foi baseada em questionário e classificada como: total, de lazer e exercício. Cada tipo foi dicotomizado em baixa intensidade (atividades leves/moderadas) e alta intensidade (atividades pesadas/muito pesadas). Calcularam-se odds ratios (OR) e respectivos intervalos de confiança de 95% por regressão logística não condicional. RESULTADOS: Em ambos os sexos, verificou-se associação inversa significativa entre idade e diferentes tipos de atividade física, e entre a obesidade e a atividade de lazer e exercício. A escolaridade (<4; 5-11; 12 anos) associou-se positivamente com a atividade física de lazer (OR 1; 1,58; 2,39 nas mulheres e OR 1; 1,44; 2,08 nos homens) e com o exercício (OR 1; 3,50; 9,77 nas mulheres e OR 1; 3,42; 7,61 nos homens) e de forma inversa com a AF total (OR 1; 0,65; 0,20 nas mulheres e 1; 0,47; 0,09 nos homens). Independentemente da idade, os solteiros eram frequentemente mais ativos. A atividade de lazer associou-se negativamente ao consumo de bebidas alcoólicas para ambos os sexos e nos homens, ao consumo de tabaco. CONCLUSÕES: Os jovens, normoponderais, solteiros, não-bebedores e os homens não-fumadores apresentaram maior probabilidade de serem fisicamente ativos. Em ambos os sexos, observou-se um efeito diferencial da escolaridade segundo os tipos de atividade física.

Efeitos de um programa de exercícios específico no domicílio, em indivíduos com doença arterial coronária, na composição corporal, gordura abdominal, perfil lipídico, glicose e nível de atividade física

contribuindo para o aumento da gordura abdominal, e consequentes complicações metabólicas. O exercício físico permite quebrar este ciclo através da estimulação da lipólise e da utilização de ácidos gordos. Objetivo: Verificar os efeitos de um programa de exercícios no domicílio, em indivíduos com doença arterial coronária, na composição corporal, gordura abdominal, perfil lipídico, glicose, e nível de atividade física. Métodos: Estudo experimental composto por 20 indivíduos, aleatorizados grupo experimental (GE) e grupo de controlo (GC), ambos com 10, tendo o GE sido sujeito ao programa durante 8 semanas. Realizou-se uma avaliação inicial e final, através da bioimpedância, Tomografia Computorizada (TC) abdominal, perimetria, adipometria, análises sanguíneas e acelerómetro. Resultados: Numa análise intergrupal, verificouse uma diminuição da percentagem (%) de gordura total (GT) calculado pela adipometria (p<0.01), na prega supra-ilíaca (p=0.005), na prega abdominal horizontal (p=0.001) e vertical (p=0.003) no GE, e da % de tempo em atividades moderadas no GC (p=0.035). Após 8 semanas o GE diminuiu a %GT (p=0.008); a massa gorda (MG) (p=0.002); perímetro abaixo da última costela (p=0.037) e acima das cristas-ilíacas (p=0.021); %GT calculado (p=0.002); pregas supra-ilíaca (p=0.008), abdominal horizontal (p=0.002) e vertical (p=0.033); TC abdominal subcutâneo (p=0.031) e %de tempo em atividades vigorosas (p=0.031). O GC diminuiu a %GT (p=0.002) e MG (p=0.008); aumentou o perímetro ao nível dos grandes trocânteres (p=0.008), diminuiu o rácio cintura/anca (p=0.002), e a %de tempo em atividades moderadas (p=0.031) e vigorosas (p=0.008). Parece existir uma tendência no GE para diminuição do rácio cintura/anca, c-LDL, triglicerídeos e aumento do nível de atividade moderado. Conclusão: O programa de exercícios no domicílio demonstrou uma diminuição da gordura abdominal, alteração da composição corporal, e parece promover uma melhoria no perfil lipídico e no aumento do nível de atividade física moderado.

El filtro académico brasileño: aplicación a la literatura científica sobre actividad física

OBJETIVO: Elaborar una ecuación de búsqueda que permita recuperar la producción científica académico institucional brasileña, aplicada al tema de la actividad física. MÉTODOS: La ecuación de búsqueda consistió en la unión booleana del descriptor «ejercicio» asociado por el booleano AND, al nombre de las distintas instituciones académicas asociadas, a su vez, mediante el conector OR. La búsqueda en MEDLINE, a través de PubMed se realizó el 16/11/2008. Las instituciones se seleccionaron según la clasificación de Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (Capes) para los convenios interuniversitarios. RESULTADOS: Se recuperó un total de 407 referencias, de las cuales, 0,9% era sobre ejercicio y el 0,5% de producción científica académica brasileña, indexadas en MEDLINE, en la fecha de la consulta. Al comparar con la revisión manual efectuada, la ecuación de búsqueda (descriptor + filtro institucional) manifestó una sensibilidad del 99% y una especificidad del 100%. CONCLUSIONES: El filtro académico institucional presentó alta sensibilidad y especificidad, que es a su vez aplicable a otras áreas del conocimiento relacionadas con las ciencias de la salud. Sería conveniente que las instituciones académicas establecieran su "nombre/marca" con el fin de poder rescatar de forma eficiente su literatura científica.

Simulação de sistemas distribuídos de manufactura

Os sistemas distribuídos de manufactura (SDM) possuem como principais características a capacidade de executarem processos de manufactura de forma distribuída em ambientes heterogéneos, em que os diversos estágios e parceiros envolvidos funcionam de forma autónoma. Dotados de uma boa capacidade de adaptação a mercados em constante mudança, são sis-temas complexos e dinâmicos, sendo difícil prever o seu desempenho sem abordagens adequadas, nomeadamente, recorrendo a métodos de simulação. No entanto os pacotes de simulação que existem actualmente, apesar de boa qualidade e bastante flexíveis, ainda se caracterizam por uma limitada capacidade para a simulação de SDM. Por outro lado, o desenvolvi-mento duma ferramenta de manufactura que combine a simulação ao nível local de processos de manufactura (por exemplo: com robôs e maquinas industriais) e a correspondente ao nível global e distribuído, revela-se significativamente complexo e oneroso. Ao invés de se desenvolver tal sistema, com este trabalho, pretende-se especificar um modelo e respectiva ferramenta que permita a simulação de SDM, recorrendo a produtos comerciais já existentes, mediante a definição duma estratégia de interoperabilidade entre as ferramentas. A simulação em simultâneo, de forma agregada e em tempo real dos diversos níveis estratégicos e locais de um SDM, permite assim uma melhor estimativa do seu desempenho futuro.

Simulação em sistemas de Bonus Malus

O objectivo desta dissertação é comparar os resultados obtidos para a evolução de uma carteira de seguro automóvel através do método tradicional de Sistemas de Bonus Malus com uma projecção do seu comportamento esperado, obtida recorrendo-se a métodos de Simulação Discreta. Com este propósito, são descritas as duas metodologias: a primeira utiliza conceitos de Processos Estocásticos (Cadeias de Markov, distribuições estacionárias e processos de contagem), a segunda passa pela geração de Números Pseudo-Aleatórios e de amostras aleatórias. Os resultados obtidos permitiram concluir que existe, efectivamente, uma concordância entre as duas formulações, mas o grau de concordância dependerá dos pressupostos utilizados.

Estudo comparativo do perfil pró-aterosclerótico de estudantes de Medicina e de Educação Física

FUNDAMENTO: Estudos recentes indicam forte associação entre inatividade física, baixo nível de condicionamento cardiorrespiratório e presença de fatores de risco cardiovascular. OBJETIVO: Comparar o nível de atividade física, o nível de condicionamento cardiorrespiratório e o risco cardiovascular entre estudantes de medicina e de educação física. MÉTODOS: Em uma primeira etapa aplicou-se o International Physical Activity Questionnaire (IPAQ) para quantificar a atividade física em 126 alunos dos 7os e 8os períodos dos cursos de educação física e medicina. Em uma segunda etapa, selecionou-se, por intermédio de randomização, 40 alunos, 20 de cada curso, para avaliação de fatores de risco cardiovascular e avaliação do condicionamento cardiorrespiratório. Foram mensurados: 1) pressão arterial; 2) índice de massa corpórea (IMC); 3) percentual de gordura (bioimpedância elétrica); 4) circunferência de cintura (CC); 5) testes bioquímicos laboratoriais; e 6) condicionamento cardiorrespiratório (Teste de Kline). RESULTADOS: Comparando estudantes de medicina a estudantes de educação física, respectivamente, foi observada maior frequência de indivíduos apresentando: baixo nível de atividade física (55% vs 15,0%; p = 0,008); pré-hipertensão pela PAS (80% vs 25,0%; p = 0,000) e pela PAD (45% vs 5,0%; p = 0,003); sobrepeso (50% vs 10,0%; p = 0,006); circunferência de cintura aumentada (25% vs 0,0%; p = 0,017); colesterol total elevado (165 ± 28 vs 142 ± 28 mg/dl; p = 0,015); LDLc elevado (99 ± 27 vs 81 ± 23 mg/dl; p = 0,026); glicemia elevada (81 ± 8,0 vs 75 ± 7,0 mg/dl; p = 0,013); menor condicionamento cardiorrespiratório (48 ± 8,0 vs 56 ± 7,0 ml/kg/min; p = 0,001). CONCLUSÃO: Estudantes de medicina apresentam menor quantitativo de prática de atividade física, menor nível de condicionamento cardiorrespiratório e maior frequência dos fatores de risco cardiovascular, comparados aos de educação física.

MÉTODOS DE INDEXAÇÃO DE INDICADORES NA AVALIAÇÃO DA QUALIDADE DO SOLO EM RELAÇÃO À EROSÃO HÍDRICA

A avaliação da qualidade dos solos agrícolas é importante para definição e adoção de práticas de manejo que garantam a sustentabilidade socioeconômica e ambiental. Os métodos de indexação dos indicadores de qualidade denominados Índice de Qualidade Integrado (IQI) e Índice de Qualidade Nemoro (IQN) foram utilizados neste estudo para avaliar a qualidade de solo em áreas experimentais de plantio de eucalipto. A seleção dos indicadores foi feita a partir de nove indicadores de qualidade do solo: diâmetro médio geométrico, permeabilidade à água, matéria orgânica, macro e microporosidade, volume total de poros, densidade do solo, resistência à penetração e índice de floculação, que estão relacionados à erosão hídrica. Os tratamentos constituíram de eucalipto plantado em nível, com e sem a manutenção dos resíduos, em desnível e solo descoberto, em dois biomas distintos, cujas vegetações nativas são Cerrado e Floresta. Os índices de qualidade do solo (IQS) apresentaram alta correlação com a erosão hídrica. Entre os sistemas manejados, o Eucalipto com manutenção do resíduo evidenciou valores mais elevados em ambos os índices, ressaltando-se a importância da cobertura vegetal e manutenção da matéria orgânica para conservação do solo e da água em sistemas florestais. Os IQS demonstraram alto coeficiente de correlação inversa com as perdas de solo e água. Em locais com as maiores taxas de erosão hídrica manifestaram também os menores valores de IQI e IQN. Assim, os índices testados permitiram avaliar com eficácia os efeitos dos manejos adotados sobre a qualidade do solo em relação à erosão hídrica.

Uma proposta para a geração de amostras aleatórias nos problemas de simulação em modelos de planejamento

Um modelo de predição do preço da celulose foi ajustado usando-se o tempo e o preço defasado como co-variáveis. A partir das estimativas dos parâmetros obtidas, foram propostas 48 possíveis tendências futuras para o preço da celulose. Posteriormente, três métodos de simulação foram usados para predizer os valores futuros definidos pelas várias tendências: M1Þ Pcel.f = µ; M2 Þ Pcel.f = µ + épsilonf, e M3 µf + épsilonf, em que m é a parte sistemática do modelo, e e f corresponde ao componente estocástico. Para as simulações foram usados o método de Monte Carlo e a distribuição triangular. Para comparar os valores simulados pelos três métodos com os conhecidos valores futuros nas várias tendências, foi usada a diferença relativa média entre os valores. No caso da ausência de tendência, os métodos M1 e M2 foram satisfatórios, apesar de o método M2 incluir distúrbios ao redor da média. No caso de haver tendência real, o método M3 teve a melhor "performance", mesmo sendo influenciado pela acurácia na predição da tendência.

Aperfeiçoamento da estratégia de homogeneização de minérios utilizando simulação geoestatística

Novas centrais térmicas utilizam carvão ROM (Run of mine) na sua alimentação. Sem o processamento do minério as flutuações de qualidade do carvão serão transferidas da mina para o consumidor final. Freqüentemente, contratos entre produtor-consumidor estabelecem limites pré-estabelecidos de parâmetros geológicos e tecnológicos como enxofre, cinzas e poder calorífico. Lotes de minério com qualidade fora dos limites estabelecidos podem ser rejeitados ou penalizados. O custo elevado dessas penalizações recomenda a homogeneização do minério ROM. As principais estratégias de homogeneização são as baseadas em técnicas geoestatísticas, as pilhas de homogeneização e as usinas de beneficiamento ou metalúrgicas. A estratégia de homogeneização baseada em técnicas geoestatísticas apresenta os menores custos de implementação, no entanto o conhecimento do depósito deverá ser fundamental. Tradicionalmente, essa estratégia de homogeneização utiliza um modelo de blocos gerado por um estimador tradicional, geralmente krigagem ordinária. A estimativa dos blocos por krigagem não considera a incerteza associada ao modelo geológico, não sendo adequada para prever flutuações locais Diferente da krigagem, os métodos de simulação geoestatística têm como objetivo reproduzir a variabilidade in situ e a continuidade espacial dos dados originais. Uma vez que os teores e sua variabilidade são estimados, flutuações da qualidade do minério podem ser previstas para determinada rota de lavra e certo tamanho de lote entregue ao consumidor. Diferentes tamanhos de lote são testados a fim de obter-se o controle das flutuações da qualidade do minério. Este trabalho apresenta um procedimento para acessar a variabilidade dos teores e predizer a sua flutuabilidade para diferentes tamanhos de lote em um estudo de mineração subterrânea de carvão no sul do Brasil. Simulação geoestatística e planejamento de lavra apropriado proporcionam uma solução para o problema de homogeneização de minérios.

Simulação da propagação de poluentes no canal do Jacuí e no Rio dos Sinos

No trabalho proposto é apresentado um método analítico para a obtenção da solução da equação advectivo-difusiva que rege a propagação de poluentes em corpos hídricos. Este método utiliza transformações conformes para efetuar o mapeamento de um corpo hídrico com geometria arbitrária em um semi-plano, fornecendo uma solução em forma fechada expressa em termos da função corrente e do potencial velocidade.

Análise de métodos numéricos para precificação de opções

Analisa e compara, sob as óticas de acurácia e custo, os principais métodos numéricos (simulação de Monte carlo, métodos de diferenças finitas, e modelos baseados em lattice para precificação de opções financeiras, exóticas e reais. Aponta as situações onde cada método deve ser empregado, e apresenta os algoritmos necessários para implementação dos métodos numéricos na prática.