Rolf Jeltsch fará palestra no dia 22 de maio no ICMC

O tema é “Modelagem e Simulação de Fluxo Compressível de Plasma em Disjuntor de Alta Corrente”

O professor visitante especial suíço Rolf Jeltsch foi convidado pelos docentes Elias Salomão Helou Neto e Igor Mencattini a dar uma palestra no Instituto de Ciências Matemáticas e da Computação, o ICMC. O tema é “Modelagem e Simulação de fluxo compressível de plasma em disjuntor de alta corrente”. Rolf está no país desde abril pelo Programa Ciências sem Fronteiras e fica até junho no Brasil.  

O pesquisador é PhD em Matemática pelo Instituto Federal de Tecnologia de Zurique. Ele sempre esteve envolvido com instituições da área. Fez parte de várias delas e em todas ocupou vários cargos, incluindo o de presidente: Sociedade Europeia de Matemática (EMS), Conselho Internacional de Matemática Aplicada e Industrial (ICIAM), Associação Internacional de Matemática e Mecânica Aplicadas (GAMM) e Sociedade Suíça de Matemática (SMS).

A palestra de Rolf Jeltsch será no dia 22 de maio, a partir das 14h no bloco 4, no auditório “Professor Luiz Antonio Favaro”.

Seguem o título do assunto a ser abordado por ele e o resumo (ambos em inglês):

Title:

Modelling and Simulation of Compressible Plasma Flow in a High Current Circuit Breaker

Abstract:

The main function of a circuit breaker is to switch off the electric current safely, in case of fault current. A mechanical force separates the contacts, and an arc starts to burn between the two contacts. This plasma is described by the resistive Magnetohydrodynamics (MHD) equations. The emphasis is on very high currents (10kA-200kA) and relatively high conductivity. Radiation is incorporated by adding a Stefan's radiation. To simulate the plasma in the arc the Nektar code developed by Brown University is adapted and extended. It is based on the Discontinuous Galerkin(DG) methods allowing for triangular or quadrilateral meshes in 2d and hexagonal or tetrahedral meshes in 3d.

GID is used for mesh generation. The code is extended to include Runge-Kutta time stepping, various accurate Riemann solvers for MHD, slope limiters and SF 6 gas data. It operates on both serial and parallel computers with arbitrary number of processors.The suitability of this Runge-Kutta Discontinuous Galerkin (RKDG) methods is analysed. In particular different numerical fluxes, different Riemann solvers and limiters, low and high order approximations on smooth and non-smooth solutions are investigated. Numerical results are given. This work has been performed by Patrick Huguenot and Harish Kumar in their Ph.D. thesis and by Vincent Wheatley.

 

Sobre o CeMEAI

O Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI), com sede no Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP, em São Carlos, é um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPIDs) financiados pela FAPESP. O CeMEAI é especialmente adaptado e estruturado para promover o uso de ciências matemáticas (em particular matemática aplicada, estatística e ciência da computação) como um recurso industrial. As atividades do Centro são realizadas dentro de um ambiente interdisciplinar, enfatizando-se a transferência de tecnologia e a educação e difusão do conhecimento para as aplicações industriais e governamentais. 

As atividades são desenvolvidas nas áreas de Otimização Aplicada e Pesquisa Operacional, Mecânica de Fluidos Computacional, Avaliação de Risco, Inteligência Computacional e Engenharia de Software. 

Além do ICMC, o CEPID-CeMEAI conta com outras cinco instituições associadas: o Centro de Ciências Exatas e Tecnologia da Universidade Federal de São Carlos (CCET-UFSCar); o Instituto de Matemática Estatística e Computação Científica da Universidade Estadual de Campinas (IMECC-UNICAMP); o Instituto de Biociências Letras e Ciências Exatas da Universidade Estadual Paulista (IBILCE-UNESP); a Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Estadual Paulista (FCT-UNESP); o Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE); e o Instituto de Matemática e Estatística da Universidade de São Paulo (IME-USP).

Texto: Carla Monte Rey - Assessoria CEPID-CeMEAI

Mais informações

Assessoria de Comunicação do CeMEAI: (16) 3373-6609

E-mail: Este endereço de email está sendo protegido de spambots. Você precisa do JavaScript ativado para vê-lo.

CEPID-CeMEAI realiza 1° Simpósio Regional de Matemática Industrial

Evento foi feito em São José do Rio Preto e reuniu pesquisadores de cinco instituições 

Cerca de 40 pesquisadores participaram em São José do Rio Preto, no noroeste de São Paulo, do 1° Simpósio Regional de Matemática Industrial. O Instituto de Biociências, Letras e Ciências Exatas da Unesp (IBILCE) sediou o evento, que durou dois dias e foi promovido pelo Centro de Pesquisa, Inovação e Difusão em Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CEPID-CeMEAI). Foram 14 horas de palestras e discussões com representantes de cinco instituições: USP (unidades da capital e de São Carlos), Unicamp, Unesp, UFSCar e do Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE).

Segundo o diretor do CEPID-CeMEAI, José Alberto Cuminato, que apresentou a primeira palestra do evento, o objetivo do Simpósio foi “aproximar as equipes antes de aproximar a indústria. A gente acredita que, ao aproximar o próprio pessoal, nós possamos começar o que chamamos de interdisciplinaridade: pessoas conversarem entre si, levando a uma maior interação. Primeiramente entre os difusores internos do CEPID-CeMEAI, e depois entre os outros CEPIDs.” Cuminato falou da importância de desenvolver pesquisas aplicadas ao setor industrial e também do último ano do CeMEAI. “Foi positivo. Estamos tendo sucesso no cumprimento das metas. Também temos alguns movimentos provocados pelo CEPID-CeMEAI, como a onda de criação de alguns cursos de graduação que envolvem a matemática aplicada”, aponta Cuminato.

Geraldo Nunes da Silva, docente do IBILCE, foi o segundo palestrante, e discorreu sobre as atividades em andamento na Unesp de São José do Rio Preto. Geraldo explicou projetos desenvolvidos junto à indústria moveleira, que é forte na região noroeste do Estado, e ressaltou a contribuição do CEPID-CeMEAI para o setor. Silva destacou um projeto em especial, feito com a Embrapa na questão das plantas daninhas na produção de soja. “Precisávamos saber se havia um jeito de controlar as plantas ao longo do tempo, minimizando os custos do produtor, por um período de cinco, dez anos. A gente estudou a dinâmica do Banco de Sementes e a resistência aos herbicidas. Passamos a estudar a otimização intervalar e através da álgebra dos intervalos, conseguimos tratar o problema do início ao fim”, frisa Geraldo.  

Transferência de Tecnologia

A inovação, a transferência tecnológica e a difusão foram os temas da palestra ministrada pelo pesquisador Francisco Louzada, da USP de São Carlos, que citou parte dos 50 projetos desenvolvidos no CEPID-CEMEAI. Ele é o atual Coordenador de Transferência de Tecnologia e comentou a estrutura holística do Centro, onde os docentes atuam em quatro áreas: Otimização e Pesquisa Operacional, Mecânica dos Fluidos Computacional, Modelagem de Risco e Inteligência Computacional. “Temos um problema industrial. Transformamos isso com análise e desenvolvimento. Fazemos um treinamento das pessoas e finalizamos com a transferência de tecnologia assistida. Temos projetos em finanças, esporte, educação, aeronáutica, indústria de transformação, todos ligados aos diferentes grupos do CEPID. Alguns exemplos são planejamento de produção de cerveja, reconstrução tomográfica, aprimoramento da eficiência de padrões de cortes na indústria moveleira, planejamento em produção em fundições de pequeno porte e otimização de tarefas”, observa Louzada.

O software que detecta talentos esportivos

Louzada apresentou ainda alguns dos projetos que coordena. Um deles é o iSports: detectando talentos em futebol. O software consegue prever o desenvolvimento de alguns atributos físicos e técnicos de atletas e avaliar a probabilidade deles se tornarem craques.

A pesquisa e o setor automotivo

O pesquisador Gustavo Buscaglia, da USP de São Carlos, apresentou um projeto desenvolvido para a indústria automotiva. “A maioria das máquinas que usamos na sociedade tem partes móveis, que têm que se relacionar com as partes fixas. Para abrir uma porta, existe uma dobradiça que permite que você mexa a porta. Então sempre há uma parte lubrificada para fazer o movimento com o mínimo atrito. Isso vale pra turbinas hidráulicas e turbinas de aviões. Se você reduz o atrito, você reduz as perdas. Em um carro, 11% do combustível vai embora por causa das perdas por atrito desse contato lubrificado. E se você consegue modelar matematicamente isso, tentando reduzir essa fricção, o ganho econômico para a sociedade é enorme. E o setor automobilístico está atrás disso com o enfoque matemático faz 120, 130 anos”, afirma Buscaglia. 

A matemática e a saúde

Um projeto que pode ajudar várias áreas, como a oceanografia, a geociência e a medicina está em andamento no CEPID-CeMEAI e tem a ver com a otimização das tomografias, as imagens do interior dos objetos. Ele foi apresentado no Simpósio pelo pesquisador Elias Salomão Helou Neto. “Uma das áreas que talvez se beneficie mais é a de pesquisa biológica, onde você tem amostras sensíveis que não podem ficar expostas aos raios X por tempo suficiente pra que você colete dados onde as técnicas tradicionais em tomografia vão funcionar bem. Então você precisa tirar radiografias em poucos ângulos, e isso significa que uma técnica matemática de reconstrução vai falhar. A gente pesquisa técnicas alternativas que vão gerar imagens melhores. São técnicas que levam muito tempo de computação, onde o número de cálculos que precisam ser executados para que essas técnicas funcionem é muito grande. A gente tenta reduzir esse custo computacional para que as técnicas iteradas – tanto que já existem quanto as que estamos criando – se tornem acessíveis para o pesquisador, que não é pesquisador em tomografia, mas que precisa usar as imagens tomográficas”, explica Elias.

Outro projeto que tem a ver com a saúde foi apresentado no Simpósio pelo professor Marcelo Lauretto, da Escola de Artes, Ciências e Humanidades (EACH-USP), desenvolvido em parceria com o Instituto de Matemática e Estatística (IME-USP). Foi feita uma parceria com Instituto de Psiquiatria do Hospital das Clínicas de São Paulo e o público-alvo eram pacientes que têm TOC – Transtorno Obsessivo Compulsivo. “Os pacientes chegam ao hospital numa ordem de entrada e o médico precisa triar, decidir rapidamente pra qual grupo de tratamento o paciente vai. A ideia foi usar um modelo matemático pra permitir isso. Você pode dividir os pacientes por faixa etária, sexo etc. O grande problema é que isso é suscetível a manipulações. Uma forma encontrada de proibir a manipulação – matematicamente falando – é introduzir um componente casual nos cálculos para diminuir a previsibilidade de alocação dos pacientes. É um método determinístico que inclui esse procedimento aleatório. É isso que desenvolvemos”, esclarece Lauretto.

Os cálculos e as nossas dúvidas

O professor José Mário Martínez, do Instituto de Matemática, Estatística e Computação Científica (IMECC-Unicamp), encerrou o primeiro dia do Simpósio com um tema curioso: o que sabemos e o que não sabemos. Ele escolheu o assunto pra deixar claro que ninguém domina todas as áreas do conhecimento, e que muitas vezes o sucesso de uma pesquisa está na interação entre pesquisadores de diversas especialidades. Martínez usou o exemplo de um projeto desenvolvido por ele em aviários, em parceria com uma empresa de consultoria do setor alimentício. O objetivo é otimizar a produção de frangos, melhorando as condições ambientais nas quais as aves se desenvolvem. “O Brasil é responsável por 40% das exportações de carne de frango no mundo. E nós temos que otimizar os aviários, mantendo um estado ideal do ambiente, controlando por exemplo a temperatura”, aponta Martínez. Até onde o conhecimento do grupo permite, a pesquisa avançou. A ideia é desenvolver um aparelho pra ser instalado nas granjas que contenha os cálculos feitos por eles. Mas isso é uma outra história, que precisa de mais parcerias pra ser finalizada! E é aí que Martínez resume o tema da palestra: “Através das perguntas que me fizeram aqui, apareceram várias coisas que eu não sabia e que não estavam entre as coisas que eu não sabia que eu não sabia!”, brinca o professor.

Matemática no Espaço

No segundo dia do Simpósio, foram ministradas cinco palestras, e três delas trataram de pesquisas desenvolvidas no Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE), em São José dos Campos (SP).

Simulando Turbulências em Aeronaves

O pesquisador João Luiz Azevedo foi o primeiro a falar com os participantes. O projeto apresentado – feito em parceria com a Embraer e com participação de pesquisadores da Unicamp – mostrou simulações de turbulência em aeronaves de voos comerciais. “Em uma aeronave comercial em voo de cruzeiro, o arrasto é o que você paga pra voar. Se diminuirmos o arrasto, diminuímos o gasto de combustível. Nossa meta é simular numericamente os escoamentos, para as aplicações onde isso for necessário”, explica Azevedo.

Escoamento Aerodinâmico em Jatos Supersônicos

Em seguida, quem se apresentou foi Sami Yamouni, pós-doutorando do IAE. O bolsista falou sobre o escoamento aerodinâmico voltado aos jatos supersônicos, como os foguetes, e sobre como tentar minimizar o ruído gerado, já que ele incomoda quem tem contato direto com as aeronaves e pode ainda danificar as estruturas de lançamento das mesmas. “O interesse desse estudo de simulação é tentar representar o jato da melhor maneira possível e tentar prever o ruído gerado por esse escoamento. Para isso, a gente precisa conhecer com muita precisão o escoamento aerodinâmico”, relata Yamouni.

Proteção Térmica na Reentrada Atmosférica

Outro projeto que o público conheceu foi o pós-doutorando Rodrigo Palharini, também do IAE. Ele falou sobre a segurança na reentrada atmosférica das aeronaves. “O que a gente tem feito hoje é aplicado à cápsula SARA (Satélite Recuperável Atmosférico), que é uma cápsula para experimentos em microgravidade. Essa cápsula vai ser enviada ao espaço, ficar em órbita por 10 ou 15 dias e há experimentos dentro dessa cápsula. Por isso, ao retornar, nós temos todo um sistema de proteção térmica para que a cápsula sobreviva a essa reentrada. Novos materiais precisam ser desenvolvidos e as simulações são de fundamental importância pra que esses dados sejam disponibilizados e para que engenheiros desenvolvam novos materiais para essa reentrada atmosférica, deixando as aeronaves mais leves e mais resistentes”, salienta Palharini.

Resumir dados usando números: uma das aplicações da sumarização

Temos hoje em dia uma facilidade enorme de acesso às informações. E elas são muitas. Para processá-las, precisamos de uma estrutura. É isso o que desenvolve o grupo coordenado pelo pesquisador do CEPID-CeMEAI Luís Gustavo Nonato, que desenvolve ferramentas para construir perguntas que gostaríamos de fazer e ver respondidas quando estamos diante de uma grande quantidade de dados. Na palestra em São José do Rio Preto, ele falou sobre a sumarização matemática usada pra facilitar a vida das pessoas. “Tomando como exemplo o Portal da Transparência, nós temos diariamente as transações do Governo Federal para cada entidade. Mas eu quero saber quais são os principais tipos de transações realizadas num determinado dia? Outro questionamento: quais foram os estados brasileiros que mais receberam Bolsa-Família em um determinado período? Isso é a sumarização. É como se você tivesse um monte de matérias pra estudar. Você faz um resumo, estuda todas e aí vai se aprofundando, né?” compara Nonato.

Estatística para reconhecer tipos de clientes e até solucionar crimes

Matemática e estatística estão no nosso dia-a-dia, mesmo sem nos darmos conta disso. Alguns exemplos já foram citados anteriormente nas palestras, e também foram explicados pelo professor Ronaldo Dias, do IMECC-Unicamp. Ele falou sobre dois projetos desenvolvidos, que visam otimizar dados para as empresas. “A demanda de energia elétrica foi uma das aplicações. A informação que vem dos transformadores é agregada e inclui os diferentes tipos de consumidores: os residenciais, os industriais e os comerciais. Por meio de estatística, nós criamos condições de desagregar essas informações para que a concessionária de energia daquela região saiba qual é a demanda média de energia para cada tipo de consumidor”, constata o professor. Dias também explica que os pesquisadores já ajudaram a Polícia Federal a prender pessoas por crimes como a adulteração de gasolina, usando a quimiometria (aplicação de métodos estatísticos ou matemáticos em dados de origem química). “As amostras químicas são medidas por infravermelho e a gente precisa saber o que tem dentro das amostras. Uma aplicação imediata é a falsificação de gasolina. Se você tem todos os componentes desagregados da amostra química da verdadeira gasolina pura para os padrões brasileiros, você pode comparar com a falsificada porque vão aparecer componentes estranhos e isso é detectado por esse procedimento. Nós ajudamos a dar ao juiz o grau de certeza sobre o tipo de falsificação. Mesmo que ela seja muito bem trabalhada, o nível de certeza vai ser tão alto que o juiz pode dar encaminhamento a um processo”, finaliza.

Projetos em parceria com a Petrobrás

Durante o Simpósio, também foram apresentados dois projetos do CEPID-CeMEAI em parceria com a Petrobrás.

Otimizando a frota de navios em plataformas offshores

A Modelagem e os Métodos de Otimização na Indústria de Petróleo foi o tema do trabalho apresentado pela aluna de doutorado Maria Gabriela Furtado, da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar). O grupo de Maria Gabriela desenvolveu técnicas para facilitar a distribuição e o carregamento dos navios nas plataformas marítimas da empresa. “Tem um conjunto de plataformas em que os navios precisam coletar o produto e entregar nos terminais, e a gente precisa minimizar os custos relacionados a essa operação. Nós desenvolvemos um modelo que auxilia na tomada de decisões da empresa”, conta a doutoranda.

Desenvolvimentos Computacionais Aplicados a Processos de Refinos

Outro trabalho que também tem a Petrobrás como parceira é o coordenado pelo professor Antonio Castelo Filho, que estuda a simulação de escoamentos internos e multifásicos para o refino de petróleo. Castelo foi o último palestrante do Simpósio de Matemática Industrial e explicou que os trabalhos já duram três anos e podem facilitar bastante a otimização na empresa. “Digamos que eu tenha um óleo dentro da câmera de refino. Com o aquecimento, com a combustão, o que acontece? Novos produtos serão formados. E aí, cada produto vai me dar uma fase diferente dentro dessa simulação: gás de cozinha, gasolina, querosene etc.”, afirma Castelo.

Ao final do evento, o grupo já decidiu fazer um segundo Simpósio de Matemática Industrial. A data exata ainda vai ser determinada, mas já é certo que o evento será realizado por volta de março ou abril de 2016, na USP em São Carlos.

 

Sobre o CeMEAI

O Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI), com sede no Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP, em São Carlos, é um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPIDs) financiados pela FAPESP. O CeMEAI é especialmente adaptado e estruturado para promover o uso de ciências matemáticas (em particular matemática aplicada, estatística e ciência da computação) como um recurso industrial. As atividades do Centro são realizadas dentro de um ambiente interdisciplinar, enfatizando-se a transferência de tecnologia e a educação e difusão do conhecimento para as aplicações industriais e governamentais. 

As atividades são desenvolvidas nas áreas de Otimização Aplicada e Pesquisa Operacional, Mecânica de Fluidos Computacional, Avaliação de Risco, Inteligência Computacional e Engenharia de Software. 

Além do ICMC, o CEPID-CeMEAI conta com outras cinco instituições associadas: o Centro de Ciências Exatas e Tecnologia da Universidade Federal de São Carlos (CCET-UFSCar); o Instituto de Matemática Estatística e Computação Científica da Universidade Estadual de Campinas (IMECC-UNICAMP); o Instituto de Biociências Letras e Ciências Exatas da Universidade Estadual Paulista (IBILCE-UNESP); a Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Estadual Paulista (FCT-UNESP); o Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE); e o Instituto de Matemática e Estatística da Universidade de São Paulo (IME-USP).

Texto: Carla Monte Rey - Assessoria CEPID-CeMEAI

Leonardo Zacarin – Assessoria CEPID-CeMEAI

Vídeos: Leonardo Zacarin – Assessoria CEPID-CeMEAI

Foto cedida: Gustavo Buscaglia

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