Ferramentas computacionais para engenharia - MATLAB

Trabalho apresentado no 31º SEURS - Seminário de Extensão Universitária da Região Sul, realizado em Florianópolis, SC, no período de 04 a 07 de agosto de 2013 - Universidade Federal de Santa Catarina.Esta ação pretende ser o embrião de um programa de capacitação e desenvolvimento em ferramentas computacionais para engenharia. Objetiva ministrar curso de introdução ao MATLAB com 20 horas, em duas turmas de 25 alunos cada. Além disso, objetiva instrumentalizar os participantes com uma ferramenta computacional de extrema capacidade para solução de problemas numéricos variados e promover oportunidades de desenvolvimento pessoal aos acadêmicos de engenharia. O curso de engenharia ambiental do CAV prioriza como área de formação a modelagem e simulação ambiental. Em função desta particularidade, existe a necessidade de capacitação da comunidade acadêmica em ferramentas úteis e necessárias ao bom cumprimento desta finalidade. O Matlab é um software já adquirido pelo CAV-UDESC em meados de 2011 e a partir do segundo semestre de 2011 está disponível no laboratório de informática e modelagem. O Matlab, por ser um software de programação de alto nível e que apresenta várias funções matemáticas já implementadas, é um excelente recurso para ser empregado como ferramenta de trabalho em várias áreas da engenharia, especialmente em simulação e modelagem. Os resultados foram positivos, pois demonstram ter contribuído com a permanência de vários acadêmicos no curso de Engenharia Ambiental em função do auxílio deste software na resolução de vários tipos de problemas ligados as ciências físicas e matemáticas

Análise da produção científica da Embrapa Informática Agropecuária no triênio 2000-2002.

Introdução. objetivos. Material e métodos. Resultado e discussão. Áreas de conhecimento mais produtiva. Temas mais produtivos. Tipos de publicações privilegiados. Tipos preferidos de publicações versus temas predominantes. Aderência aos projetos estratégicos. Comentários gerais.bitstream/CNPTIA/10657/1/doc48.pdfNome do quarto autor usado anteriormente: Sônia Ternes. Acesso em: 29 maio 2008

Mapeamento das áreas de inundação na zona urbana do município de Rio dos Cedros (SC) por meio dos modelos Hec-Ras

TCC(graduação) - Universidade Federal de Santa Catarina. Centro Tecnológico. Engenharia Sanitária e Ambiental.O vale do Rio Itajaí é notoriamente conhecido por eventos de inundação desde sua ocupação e figura entre as áreas com mais registros de inundações em Santa Catarina. O objetivo deste estudo foi mapear as áreas de inundação na zona urbana de Rio dos Cedros, médio vale do Itajaí, por meio do modelo matemático hidrodinâmico HEC-RAS. Para isso, foram utilizados um modelo numérico do terreno, hidrografia e ortofotos da área, em escala 1:10.000, série histórica de vazão do Rio dos Cedros e medições de vazão em campo. Foram realizadas simulações para eventos com período de retorno de 2, 5, 10, 20, 50 e 100 anos, e para um evento de inundação ocorrido em 08/09/2011. Os resultados mostraram que as vias de tráfego e edificações no entorno da ponte do Rio dos Cedros e na região da confluência do Arroio do Ouro e seu tributário são mais suscetíveis à inundação. Todavia, o modelo apresentou um resultado subestimado quando comparado com as áreas inundadas registradas no evento de 08/09/2011. Isto pode ter ocorrido devido a fenômenos que não foram considerados na simulação, tais como alagamentos causados pelo retorno da água do Rio dos Cedros pelo sistema de drenagem urbana, e o possível remanso do Rio dos Cedros no Arroio do Ouro e seus afluentes

Simulação do processo de produção de etanol de arroz BRS AG usando Aspen Plus.

A simulação computacional é uma ferramenta bastante utilizada na resolução de equações que descrevem sistemas na Engenharia Química, bem como na otimização e acompanhamento de processos. O software Aspen Plus® é um simulador da AspenTech, líder de simulação de processos da indústria química, presente há mais de 35 anos no mercado. Pode ser empregado com o intuito de se obter melhora nos rendimentos e na produtividade, bem como redução de custos operacionais. Esse software é abrangente para a indústria química, podendo ser usado para modelagem em processos em batelada e contínuos, desde a inovação até as etapas de operação. Outra finalidade para esse simulador é a análise de segurança e de design de equipamentos. O presente trabalho tem como objetivo utilizar o simulador Aspen Plus® para modelagem e simulação do processo de produção de etanol, utilizando como matéria‑prima a cultivar de arroz BRS AG. Com a simulação avaliou‑se o fluxo mássico e as frações mássicas das correntes de entrada e saída de cada etapa. Para isso, os parâmetros adotados para a simulação foram as quantidades e os rendimentos obtidos em um estudo preliminar de fermentação dessa cultivar de arroz feito em escala de bancada. Com a modelagem e simulação proposta, é possível avaliar e propor uma otimização do processo, visando a produção em larga escala

Modelagem do crescimento de culturas: aplicações à cultura do milho.

Características gerais dos modelos de culturas; Principais modelos de culturas; Possibilidades de aplicação dos modelos de cultura; Aplicação no manejo da cultura; Aplicação na análise da resposta de culturas à irrigação e no planejamento do uso de recursos hídricos; Aplicação no manejo de nitrogênio; Aplicação na avalização de risco climático e no prognóstico de safras; Aplicação na análise da sustentabilidade de sistemas de sucessão de culturas; Aplicação em estudos de variabilidade espacial e em manejo sítio-específico; Aplicação no planejamento de uso da terra e dos recursos naturais; Aplicação na genética e melhoramento e na análise da interação genótipo x ambiente; Aplicação na simulação do efeito de pragas, doenças e plantas daninhas; Aplicação nos estudos de mudanças climáticas; Aplicação como ferramenta de educação e transferência de tecnologia; Limitações dos modelos de crescimento de culturas; Potencialidades de aplicação de modelos de simulação de culturas no Brasil.bitstream/CNPMS-2010/22537/1/Doc-91.pd

Computational model of one-dimensional flow of water in an unsaturated soil

O estudo do fluxo de água em zonas não saturadas do solo é de grande importância para pesquisas relacionadas à disponibilidade hídrica para o desenvolvimento das plantas. Devido ao alto custo, ao tempo demandado e ao esforço humano nas investigações de campo, os modelos matemáticos, aliados às técnicas numéricas e avanços computacionais, constituem-se em uma ferramenta importante na previsão desses estudos. No presente trabalho, objetivou-se solucionar a equação diferencial parcial não linear de Richards mediante a aplicação do Método de Elementos Finitos. Na aproximação espacial, foi empregada a adaptatividade com refinamento "h" na malha de elementos finitos e, na derivada temporal, foi aplicado o esquema de Euler Explícito. A função interpolação polinomial utilizada foi de grau 2, e a que garantiu a conservação de massa da estratégia de adaptação. Para a validação do modelo, foram utilizados dados disponíveis em literatura. A utilização da função interpolação polinomial de grau 2 e o refinamento "h", com considerável redução do tempo de execução da rotina computacional, permitiram uma boa concordância do modelo em comparação a soluções disponíveis na literatura.Study of water flow in the unsaturated soil zone is of great importance for research related to the water availability for crop development. Due to the high cost, the time required and the human effort in the field investigations, mathematical models combined with numerical techniques and computational advances are important tools in the prediction of these studies. This work aimed to solve the Richards's non-linear partial differential equation by applying the Finite Element Method. Adaptability with "h" refinement of the finite element mesh was used in the spatial approximation, while Explicit Euler scheme was applied for the time derivative. The polynomial interpolation function used was of degree two, and ensured the mass conservation of the adaptation strategy. To validate the model, data available in the literature were used. Use of the polynomial interpolation function with degree two and the "h" refinement, with considerable reduction of the computational runtime allowed good agreement in comparison to solutions available in the literature

Uso de viscosidade turbulenta constante na predição numérica do assoreamento numa armadilha

A capacidade de predizer taxas de sedimentação e sua distribuição não uniforme em ri os e reservatorios é tarefa não trivial, sendo importante tanto na fase de concepçã o de estudos e projetos como para a gestão ambiental sustentável destes sistemas. A associação de ferramenta computacional para o estudo do transporte sedimentar re presenta um ganho de tempo, e também monetário, permitindo diagnosticar e prognosticar cenários, antecipando medidas de intervenção programadas. Considerando a aplicação intensiva da dinâmica de fluidos computacional nos estudos morfodinâmicos em sistemas reais , com o uso do conceito de água s pouco profundas, este trabalho avalia numericamente o assoreamento inicial em uma armadilha de sedimentos construída em laboratorio, com a utilização de vi scosidade turbulenta constante. Emprega o código Delft3D, desenvolvido pela WL - Delft Hydraulics, i nstituto de pesquisa da Holanda . O modelo hidráulico tem como base as equações de Navier - Stockes, permitindo análises em duas ou três dimensões por incorporar modelos de turbulência . O módulo de transporte de sedimentos tem como base a equação de advecção - difusão, além de contar com as equações semi - empíricas consagradas na literatura. O escoamento hidrodinâmico simulado f oi calibrado para as velocidade s de água medida s em regiões específicas da armadilha, com o uso de velocimetria a laser. A simulação do assoreamento foi iniciada a partir da calibração hidrodinâmica, configurada para os dados conhecidos do sedimento utilizado . Os resultados obtidos apresentaram boa concordância entre o assoreamento medido e simulado de c urto período. A extensão do período simulado apontou para uma divergência entre os padrões de deposiçã

Avaliação da influência da vazão e da temperatura do ar de admissão no desempenho de uma planta compacta de cogeração

A eficiência das microturbinas varia entre 20 e 30% quando operam em ciclo simples. Assim sendo, de 70 a 80% da energia primária contida no combustível é perdida para o ambiente na forma de calor. Com base nisso, buscou-se formas de aumentar o aproveitamento da energia disponível no combustível. Neste trabalho, foi desenvolvido um modelo matemático para uma planta compacta de cogeração, com o objetivo de avaliar a influência de alguns parâmetros de operação na produção de potência útil. O sistema de potência da planta é composto por uma microturbina a gás natural, enquanto que o sistema de cogeração comporta duas caldeiras de recuperação de calor, que servem como fonte térmica para duas máquinas de refrigeração por sorção. Sendo a primeira delas por absorção e a segunda por adsorção. Os parâmetros avaliados foram a temperatura de admissão do ar e a vazão mássica dos gases de exaustão da microturbina. Como resultados, verificou-se a influência desses parâmetros na eficiência e potência elétrica da microturbina, temperatura dos gases de exaustão e potência térmica recuperada nas caldeiras, e produção de potência frigorífica nos chillers de absorção e adsorção, a partir do aproveitamento do rejeito térmico. Nos sistemas de refrigeração, considerou-se a temperatura de evaporação como 5°C e a de condensação como 30°C, sendo que foi utilizada sílica-gel como adsorvente e água como refrigerante, no sistema de adsorção. No sistema de absorção, utilizou-se água como fluido absorvedor e amônia como fluído refrigerante. Como fluído térmico, utilizou-se vapor saturado na caldeira de recuperação primária e água quente na caldeira de recuperação secundária. Os resultados indicaram que a redução da temperatura de admissão do ar na microturbina afeta positivamente a eficiência e a produção de potência elétrica. Porém, diminui a temperatura de exaustão dos gases, reduzindo o potencial de cogeração e consequentemente a produção de efeito frigorífico. Os resultados também indicaram que a redução da vazão dos gases (redução de carga) compromete significativamente, de forma negativa, a eficiência elétrica da microturbina. Por último, fez-se uma comparação entre os resultados obtidos com o modelo e os dados apontados pelo fabricante, assim como alguns resultados experimentais disponíveis na literatura. Nessa análise, observou-se que o modelo apresentou resultados satisfatórios na simulação da microturbina