The Journal of Engineering and Exact Sciences

Modelagem e Simulação: Processos Químicos

Ivan Carlos Franco — 2021-06-15

A modelagem e simulação é fundamental para a Engenharia Química. Podemos por meio da dela realizar estudos importantíssimos relacionados à dinâmica de sistemas. Os modelos matemáticos, se desenvolvidos de forma correta e consistentes, podem substituir uma planta química e permitir a realização de ensaios computacionais que tragam informações relevantes do processo. No atual cenário em que a indústria (não somente a química, mas todas as áreas) se encontra em decorrência da transformação industrial (Indústria 4.0) a modelagem e simulação terá um papel importantíssimo no desenvolvimento de sistemas baseados em modelos. Esta coletânea de notas de aulas é um auxílio para o ensino de modelagem e simulação.

Influência da variabilidade temporal nas propriedades físico-químicas da água do açude Santa Bárbara na cidade de Caraúbas-RN

Moisés Medeiros de Lima — 2021-10-07

O objetivo deste trabalho foi verificar a influência da variabilidade temporal nas propriedades físico-químicas da água do açude Santa Bárbara localizado no centro da cidade de Caraúbas-RN. Os parâmetros analisados seguiram o Standart Methods of APHA. Observou-se que a variabilidade temporal influencia nas características físico-químicas da água de um açude, ocasionados por fatores antropogênicos. Com os resultados encontrados, a água do açude é considerada imprópria para consumo humano.

Um Clube de Ciências virtual em tempos de pandemia: o uso da rede social Instagram como uma possível ferramenta para a divulgação científica

Matheus Felipe dos Reis Rodrigues — 2021-10-15

Um Clube de Ciências pode ser entendido como uma possibilidade efetiva para os processos de ensino e aprendizagem de Ciências. Porém, devido a pandemia o período de ensino remoto emergencial foi estabelecido e essa proposta metodológica teve que ser repensada para ser desenvolvida no ambiente virtual. Dessa forma, o presente estudo tem o objetivo de apresentar o uso da rede social Instagram para a realização da divulgação científica por meio de publicações de forma a contribuir com as atividades de um Clube no formato virtual. Os dados obtidos são provenientes do Insights e das falas dos clubistas nos encontros síncronos realizados. A análise qualitativa demonstra que as publicações apresentaram grande engajamento e isso pode ser considerado como um aspecto positivo. Dessa forma, pode-se inferir que o uso dessa rede social pode contribuir para o desenvolvimento da divulgação científica e também para as propostas síncronas e assíncronas de um Clube de Ciências no formato virtual.

Cálculo dos operadores de criação e aniquilação de uma partícula livre no formalismo das coordenadas do cone luz

Jorge Kysnney Santos Kamassury — 2021-10-19

Este trabalho apresenta didaticamente os trâmites matemáticos exigidos para a construção dos operadores de criação e aniquilação para uma partícula quântica livre considerando as coordenadas do cone de luz. Para tanto, são elencadas as relações entre as coordenadas supracitadas e as coordenadas (ct, x, y, z), além do uso da equação de Klein-Gordon-Fock no formalismo das coordenadas do cone de luz. Por fim, obtêm-se o operador evolução temporal e os operadores quânticos de criação e de aniquilação do tipo integral de movimento.

A Divulgação Científica em Tempos Remotos: construindo & contextualizando os conhecimentos científicos e educacionais nas redes sociais

Renan Vommaro Felipe de Souza — 2021-10-19

Com a pandemia de COVID-19 e a introdução do trabalho remoto, as redes sociais cresceram consideravelmente. A criação do perfil e da página “quimicap.uerj” buscou aproximar os pesquisadores da sociedade, levando os saberes acadêmicos, em uma linguagem mais acessível, através das redes sociais. Quando a comunidade tem acesso a ciência de forma simples, prática e contextualizada com o seu cotidiano as chances de produção do letramento científico crescem exponencialmente, formando assim, um cidadão mais crítico e experimentado. Além de dispor de uma grande oportunidade para complementação da formação docente através do acesso as Tecnologias da Informação e Comunicação (TICs).

Reciclagem de resíduos químicos na fabricação de placas de circuito impresso: relato de um projeto de pesquisa acadêmico (Programa de Iniciação Científica Voluntária)

Maíra de Paula Nunes — 2021-10-13

Propõe-se neste artigo um método de recuperação de uma solução de cloreto férrico, que, após uso constante para corrosão de placas de circuito impresso, produz uma solução corrosiva contendo cobre. Esse processo de corrosão de placas é bastante comum na área da eletrônica, sendo realizado nos laboratórios e no ambiente doméstico, em decorrência disso, é descartado inadequadamente na rede de esgoto. O estudante de engenharia tem em vista o método mais eficaz, porém, o que menos impacta no meio ambiente ao estudar um processo. Assim, este estudo proporciona um crescimento profissional do graduando de engenharia ao reciclar a solução de cloreto férrico, que o descarte inapropriado danifica o sistema de esgoto e gera prejuízos à saúde humana e ao meio ambiente, e reduziria gastos na instituição, onde a solução é usada nos laboratórios do Departamento de Engenharia Elétrica e seria tratada por uma empresa terceirizada ao fim de sua vida útil. Ao apresentar três métodos de recuperação, o projeto estuda qual método é o mais eficiente e oferece menos riscos ao operador, visto que esses métodos são realizados, também, em ambiente doméstico. Os testes realizados com as soluções recuperadas a partir dos métodos apresentados permitem a comparação e o entendimento da importância de cada etapa dos processos de recuperação, desse modo, é possível propor um novo método sintetizando as etapas dos outros processos que realmente importam na reciclagem da solução e que permita a recuperação do cobre em solução para outros estudos, como agregar valor a esse resíduo, possivelmente aumentando a vida útil da solução reciclada. O novo método pode ser realizado em ambiente doméstico, pois utiliza materiais de fácil acesso e não oferecem grandes riscos aos operadores. No laboratório, utilizando materiais com um nível de pureza maior e em altas concentrações, é possível obter uma corrosão mais eficiente e absorver a produção de solução desgastada de percloreto dos laboratórios do Departamento de Engenharia Elétrica da instituição.

Gamificação no ensino de ciências da natureza: articulando a metodologia ativa em sequências didáticas no ensino fundamental através do PIBID

Marcelo Alves Barreto — 2021-10-06

O presente trabalho completo é um estudo de caso que busca evidenciar a importância da metodologia ativa de gamificação para o ensino de ciências da natureza. O universo dos jogos e das mídias digitais é muito presente na vida dos estudantes que compõem o ensino fundamental. Neste sentido, o objetivo deste trabalho é avaliar a eficiência da gamificação como ferramenta de ensino-aprendizagem. Para o desenvolvimento do trabalho, foi realizado um processo de intervenção, embasado em delineamento qualitativo na metodologia ativa de gamificação, com um grupo de bolsistas do Programa Institucional de Bolsas de Iniciação à Docência (PIBID), programa que visa articular a educação básica com o ensino superior, inserindo licenciandos em escolas públicas localizadas em áreas periféricas. Sendo assim, os bolsistas utilizaram os fundamentos dessa formação para gamificar três (3) sequências didáticas, que anteriormente foram aplicadas de modo convencional. O rendimento das sequências didáticas gamificadas apontaram a necessidade de intensificar constantemente a prática docente com a utilização das metodologias ativas, pois garantem que o ensino seja um processo mais dinâmico e a relação professor/aluno seja uma consequência de positividade para ambas as partes no resultado da aprendizagem significativa.

Análise das Curvas Características de Células Solares em LTSPICE

Thiago Franchi Pereira da Silva — 2021-10-13

A simulação computacional de células solares tornou-se fundamental para determinar seus parâmetros e condições de funcionamento. A simulação possibilita analisar o comportamento dos dispositivos inerentes ao sistema, estimando sua eficiência fotovoltaica, além de outras características fundamentais como a tensão de circuito aberto, a corrente de curto circuito, o fator de preenchimento, a resistência série e a resistência em paralelo do dispositivo. A simulação solar pode ser usada para vários fins, como por exemplo, analisar e estudar o comportamento dos conversores de energia anexados ao sistema, e simular o comportamento para o rastreamento do ponto de máxima potência do sistema fotovoltaico como um todo. Além disso, a simulação também pode ser usada para várias condições operacionais, como o sombreamento parcial, mudança de irradiação e condições de falha. O presente trabalho apresenta dois modelos de circuitos equivalentes, utilizados para avaliar os efeitos dos parâmetros elétricos nas curvas características do painel fotovoltaico usado por Gnoatto et al. (2005), que as determinou experimentalmente em condições de campo. A simulação foi plenamente satisfatória, uma vez que o erro relativo foi baixo em comparação com os dados experimentais obtidos em campo, em torno de 3,45% para primeira simulação e desprezível para a segunda simulação. Por fim, foram obtidos os parâmetros das células fotovoltaicas convencionais feitas de silício, através da simulação dos circuitos equivalentes das células solares, utilizando-se o software Ltspice.

Uso da tecnologia de lipossomas no encapsulamento de compostos bioativos - Revisão

Mateus Tomaz Neves — 2021-10-18

Compostos como polifenóis, flavonóides e vitaminas são boas opções de compostos bioativos que podem ser usados para fortificar produtos alimentícios, aumentando a sua funcionalidade. Porém, a baixa estabilidade e biodisponibilidade desses bioativos dentro da microestrutura heterogênea do alimento e no trato gastrointestinal, dificulta a ação benéfica aos consumidores. Os lipossomas podem ser usados para encapsular compostos bioativos, uma vez que são capazes de encapsular moléculas hidrofílicas, hidrofóbicas ou ambas, simultaneamente. São amplamente usados como veículos de entrega para a incorporação de compostos bioativos lipofílicos em produtos alimentares, aumentando a sua estabilidade e biodisponibilidade. Além disso, pode ser usado para promover uma aplicação eficaz em alimentos funcionais e nutracêuticos. Na presente revisão, são abordadas as aplicações, preparação, classificação e encapsulamento de compostos bioativos utilizando o método de lipossomas.

Protótipo de baixo custo utilizando plataforma arduino para análise de turbidez e condutividade da água

Gustavo Henrique Barbosa de Oliveira — 2021-10-18

O Brasil apresenta um grande déficit no sistema público de saneamento básico, principalmente em relação à distribuição e ao controle da qualidade da água. Dessa maneira, como forma de minimizar parte desses problemas, este trabalho tem por finalidade o desenvolvimento de dois sensores que medem a turbidez e a condutividade para o monitoramento da qualidade da água em residências, utilizando a plataforma Arduino. Os sensores foram desenvolvidos com materiais de baixo custo para serem instalados em canos de três quartos de polegada, os testes foram feitos em triplicatas e os resultados obtidos foram comparados, objetivando um funcionamento semelhante dos sensores de mesmos materiais. Sendo assim, foi possível determinar pequenas variações de turbidez na água, ademais o sensor de condutividade foi capaz de diferenciar a presença de água ou ar na tubulação, bem como identificar bruscas variações na condutividade elétrica do meio, podendo, assim, revelar alguma irregularidade no abastecimento.

Análise numérica computacional da força de arrasto em uma asa padrão AeroDesign de acordo com a aplicação do winglet

Hygor Vaz de Souza Barbosa — 2021-10-04

O objetivo deste trabalho é alcançar um melhor desempenho em voo e coadjuvar no carregamento da maior carga paga possível. O setor de aerodinâmica atua na melhoria da eficiência aerodinâmica da aeronave, portanto, o aerodinamicista procura a melhor solução que contribua para a eficácia da aeronave, tal como a redução das forças de arrasto. O arrasto induzido provém da força de sustentação e relaciona-se com os vórtices de fuga que surgem nas pontas da asa, além de ser o componente do arrasto que apresenta maior relevância comparado aos demais. A utilização de componentes estruturais, como winglets, auxilia na redução desses vórtices e na redução do arrasto total da aeronave. No contexto da competição SAE Brasil AeroDesign, o emprego destes componentes pode atender aos requisitos do projeto, visto as restrições de regulamento. A metodologia empregada foi a simulação utilizando o software ANSYS CFX® para asas modeladas com diferentes configurações de winglet e mesmas condições de contorno, no intuito de verificar a melhor aplicação para a asa em estudo. Fixou-se o ângulo de diedro do winglet em 45°, manteve as cordas e utilizou a altura do winglet como parâmetro a ser estudado. Nas simulações, variou-se o ângulo de ataque da asa para obter a variação da força de arrasto. Nos resultados obtidos ´foi possível verificar que as forças de sustentação das asas com winglet de h=10% da semi envergadura, além de possuir valores menores de força de arrasto, apresentam valores superiores de força de sustentação, para todos os ângulos analisados, com uma variação de até mais de 6 N de força de sustentação em relação a asa sem winglet. Conclui-se que foi possível observar uma melhoria de desempenho da asa com a aplicação do winglet, no contexto do AeroDesign, e que a compensação no ganho de eficiência pode auxiliar nas equipes de competição a levarem mais carga na aeronave, devido ao aumento de sustentação, e, também, auxiliar nas manobras de decolagem e pouso da aeronave.

Otimização de múltiplas respostas de parâmetros de perfuração EDM do Nitinol SMA

Amiya Kumar Sahoo — 2021-08-16

A demanda por Nitinol (SMA) está aumentando rapidamente para várias aplicações. Com o objetivo de otimizar os parâmetros de controle de EDM, 46 experimentos foram concluídos em seis corpos de prova de 6,156 mm de espessura usando a máquina de perfuração EDM Sparkonix. Corrente (I), tensão (V), tempo de carga (T_ON), tempo de descarga (T_OFF) e pressão dielétrica (DP) foram tomados como parâmetros de controle de entrada. A otimização de índice único da taxa de remoção de material (MRR), taxa de desgaste da ferramenta (TWR) e grau de rosqueamento (DoT) são avaliados usando o grau relacional cinza (GRG). Contribuições de parâmetros de controle individuais são avaliadas usando Taguchi e ANOVA. Os parâmetros de controle de entrada ótimos obtidos foram usados para o experimento de confirmação, e o resultado obtido dá uma boa concordância com ele. V e T_ON são encontrados como os parâmetros mais significativos. Os valores máximo e mínimo de MRR, TWR e DoT foram registrados como 0,0277 e 0,0074 g / min, 0,0177 e 0,0033 g / min e 0,032 e 0,01 radianos, respectivamente. MRR, TWR e DoT melhoraram em 49,1, 4,5 e 43,3%, respectivamente.

Papel da proteção contra radiação em procedimentos de cardiologia intervencionista

Teodoro Rivera Montalvo — 2021-09-20

O objetivo da proteção radiológica é permitir o uso da radiação em todas as suas formas conhecidas, com um risco aceitável tanto para o pessoal que trabalha com raios X quanto para a população em geral e as gerações futuras. Devido ao dano potencial que os raios X podem causar, nenhuma exposição desnecessária deve ser permitida. O princípio que rege a proteção radiológica em todas as exposições é conhecido como ALARA (tão baixo quanto razoável alcançável), que se traduz como: "O mais baixo possível" para o nosso caso, vamos tratá-lo tão baixo quanto razoavelmente prático. O objetivo deste trabalho é conscientizar cardiologistas intervencionistas e tomadores de decisão sobre a importância de se estabelecer um programa de treinamento em proteção radiológica.

Manifestações Patológicas em Sistemas Construtivos de Paredes de Concreto – Estudo de Caso em Obras de Interesse Social

Felipe Dias de Abreu Coutinho — 2021-09-20

O notável crescimento da construção civil brasileira no começo dos anos 2000 impulsionou o uso de sistemas construtivos industrializados, como por exemplo, as paredes de concreto. Tal sistema permite elevada produtividade e racionalização da obra. Por outro lado, necessita de mão-de-obra qualificada e equipamentos específicos, o que torna o processo mais complexo que a construção tradicional. O presente trabalho identificou e analisou as manifestações patológicas de duas obras que utilizaram o sistema de paredes de concreto moldadas in loco. Inicialmente, foram levantadas as causas dos problemas, seguindo-se ao diagnóstico e à proposição de possíveis tratamentos. As seguintes anomalias foram identificadas: descolamento do revestimento cerâmico das paredes internas, fissuras horizontais nas paredes, fissuras a 45º na parte inferior das paredes, fissuras em cantos de janelas e segregação superficial do concreto. Verificou-se que a principal origem das anomalias se encontra na etapa de execução. Assim, destaca-se a necessidade de realização de um rigoroso treinamento da mão-de-obra, acompanhado de uma contínua fiscalização dos serviços. A etapa de concretagem deve ser previamente planejada, sendo fundamental a participação síncrona dos diferentes agentes envolvidos. É importante ater-se às seguintes recomendações: dosagem adequada do concreto usinado, garantia do bom funcionamento da bomba lança, concretagem integral de uma parede antes de prosseguir para a concretagem de outros elementos e posicionamento do mangote a uma altura inferior a 2m durante a concretagem. Destaca-se, ainda, o posicionamento adequado da armadura de reforço nos cantos das janelas e portas e a preparação do substrato para aplicação de revestimento cerâmico, a partir da lavagem com detergente e escova de aço. Este estudo visa contribuir para a disseminação de conhecimentos práticos, corroborando-se com a prevenção de anomalias em obras futuras.