SIMCOMPI - Vol. 2 (2025)

Resumo: A psicrometria, o ramo focado no estudo das propriedades físicas do ar úmido, é muito relevante para a engenharia de climatização. A psicrometria possibilita o estudo e o controle de variáveis psicrométricas básicas para manter o conforto térmico e a economia de energia em sistemas de ar condicionado. À medida que ambientes climatizados se tornam cada vez mais necessários em países tropicais e diante das questões e imprecisões associadas à leitura manual das cartas psicrométricas, a aplicação de simulação computacional aparece como uma alternativa avançada e precisa. Com base nesse raciocínio, este trabalho sugere o emprego do MATLAB para modelar e simular os processos de desumidificação e resfriamento, a fim de oferecer uma ferramenta intuitiva e estável para o controle de sistemas HVAC.

Resumo: A procura do mercado por técnicas de controle industrial tem crescido bastante nos últimos 20 anos [15]. Contudo, ainda não é possível determinar, de maneira trivial, quando esses métodos irão compensar uma carga computacional mais robusta e podem trazer de fato, melhorias de desempenho que as estruturas mais simples de controle [16]. O controlador PID é atualmente a estrutura de controle mais empregada em sistemas industriais. Tal fato decorre de sua rapidez de atuação, simplicidade e eficiência no controle de processos [20]. Este projeto de pesquisa visa dar continuidade na modernização e comissionamento das plantas experimentais disponíveis no Laboratório do Grupo de Robótica, Automação e Sistemas Inteligentes (GRASI) do Curso de Engenharia Elétrica da UFPI desenvolver aprofundamentos nos algoritmos de identificação e controle, incluindo o Auto-Ajuste dos controladores PID, o Controle Inteligente, o Controle PID e Preditivo. Serão dado continuidade na melhoria e modernização do túnel de levitação a ar com fris e o tanque duplo multivariável acoplado e do torno mecânico Veker TVK-1660ECO. Contudo, a automação industrial vem para ajudar na sociedade, e o seu uso tem inúmeras vantagens, como por exemplo: operadores humanos com tarefas de trabalhos pesadas ou monótonas podem ser substituídos; operadores humanos que exercem atividades perigosas, como temperaturas extremas, atmosferas radioativas, ou equipamentos cortantes. O manuseio de cargas grandes e pesadas, a manipulação de equipamentos minúsculos, entre outros.

Resumo: Nos últimos anos, o ramo da nanociência tem se desenvolvido substancialmente no mundo acadêmico, ganhando uma posição de destaque, sob a luz de grande interesse pela comunidade científica (Macédo, et al, 2022; Kumar, Yadav, Prasad, 2023; Silva, et al, 2020; Silva, et al, 2022; Van Noorden, 2011; Vega, Saillard, 2007; Zeng, et al, 2020) e de altos investimentos pelas industrias. As nanoetruturas apresentam aplicações em variadas áreas como medicina, eletrônica, ciência dos materiais, energia, aeroespacial, automotiva, ambiental e entre outros, uma vez que têm apresentado uma alta capacidade de otimizar processos nesses âmbitos. O conhecimento existente acerca das nanoestruturas já nos proporciona técnicas e procedimentos, bem como a criação de equipamentos como o microscópio de varredura por tunelamento, para a manipulação, produção e estudo das mesmas. No entanto, é necessário que mais conhecimento seja produzido na área a fim de proporcionar uma produção efetiva, em larga escala, baixo custo e sustentável de nanomateriais, assim como utiliza-los em aplicações específicas, como nos circuitos presentes em chips, de modo que possam competir comercialmente com outros materiais dominantes no mercado global, como o silício. Este trabalho tem como objetivo investigar alterações na estrutura eletrônica de um tripentafeno de rede retangular, alótropo do carbono bidimensional baseado na concatenação direta de moléculas de acepentaleno, mediante dopagens substitucionais com nitrogênio.

Resumo: Os sistemas agrivoltaicos (AgroPV) emergem como uma solução inovadora e sustentável para a integração de produção de energia fotovoltaica com a agricultura. Esses sistemas combinam a geração de eletricidade a partir da radiação solar com o uso do mesmo espaço físico para atividades agrícolas, tanto vegetais como animais, otimizando o uso de recursos naturais, como a luz solar e o espaço disponível (GOETZBERGER; ZASTROW, 1982; DINESH; PEARCE, 2016). No contexto da avicultura, a associação de sistemas fotovoltaicos à criação de aves tem se mostrado promissora (VIDOTTO et al., 2024). Como o desenvolvimento tecnológico crescente dos empreendimentos de avicultura, o setor vem continuamente aumentando sua demanda pelo consumo de energia elétrica. Automatização de produção, controle climático das plantas de produção e produções em maior escala são fatores que contribuem diretamente para o aumento do consumo de energia elétrica desse tipo de produção (HANDLER; PEARCE, 2022). O presente trabalho propõe a modelagem tridimensional e simulação de um empreendimento agrivoltaico de minigeração fotovoltaica aliada a uma indústria privada de avicultura. O objetivo do estudo é construir um modelo virtual para avaliar o potencial de geração de energia elétrica, analisando a presença e o impacto de sombreamentos, dimensionamento de perdas elétricas, perdas de irradiância e métricas de performance de geração. O estudo é baseado em um caso prático em desenvolvimento a partir da parceria entre o Núcleo de Formação e Pesquisa em Energias Renováveis e Telecomunicações do Piauí (NUFPERPI) e uma empresa do setor privado de energia renovável.

Resumo: Os robôs solucionadores de labirintos surgiram na década de 1950 como dispositivos autônomos e compactos, e, desde os anos 1970, competições de micromouses se tornaram populares, especialmente no Reino Unido e no Japão, conforme pode ser visto na Figura 1. A competição envolve robôs móveis autônomos (Figura 2) para resolver um labirinto composto de 16x16 células de 180x180 mm². A padronização da competição foi introduzida pela revista do IEEE Spectrum em 1977. O robô tem um tempo limitado para resolver um labirinto, cuja configuração é estabelecida no início da competição. O robo tem como objetivo sair de um dos cantos do labirinto e alcançar o centro no menor tempo possivel. O autoômato é pontuado de acordo com três parâmetros: velocidade, eficiência em resolver labirinto, e confiabilidade do Micromouse. O desenvolvimento desses robôs envolve etapas essenciais, sendo o controle e a automação fundamentais para otimizar a navegação. Este trabalho foca no controle simulado de percursos em linha reta para o micromouse do Laboratório de Controle e Automação da Engenharia Elétrica UFPI apresentado na Figura 2, ajustando independentemente as velocidades lineares de suas rodas para melhorar a eficiência dos deslocamentos.

Resumo: A engenharia necessita de experimentos práticos na formação de engenheiros, sendo essencial o estudo e prática em sistemas protótipos com problemas dinâmicos para modelagem e adequação matemática, garantindo a capacidade teórica e prática de tomada de decisões (Chacon et al., 2017). Nos cursos de engenharia elétrica, especialmente em controle e automação de sistemas dinâmicos, a experimentação conecta teoria e prática, e a construção de uma planta didática assegura essa conexão. A adição de uma planta de levitação a ar inspirada nos estudos de Chołodowicz e Orlowski (2017) e Chacon et al. (2017), junto a um inédito regulador de fluxo para o Laboratório de Controle Digital da Universidade Federal do Piauí traz consigo uma abordagem diferente das empregadas no laboratório.

Resumo: Offshore platforms operate in environments subject to constant wave action, which induces dynamic loads on structural components, particularly the support legs or tendons (Fig. la). These loads propagate as mechanical vibrations throughout the structure and may compromise its integrity, performance, and service life. Among passive vibration mitigation strategies, periodic structures have attracted increasing interest due to their ability to generate band gaps specific frequency ranges where the propagation of waves is naturally attenuated. This behavior is directly influenced by the geometry and material distribution along the structure (Fig. 1b). This study investigates the vibrational behavior of stepped and bimaterial periodic beams, focusing on how geometric variations influence wave attenuation.

Resumo: Railway tracks are subject to dynamic loads that generate vibrations in rails, ballast, and underlying structures. These vibrations can cause noise, accelerate maintenance needs, and affect nearby infrastructure. Periodic structures offer a passive solution by creating band gaps - frequency ranges where wave propagation is suppressed. In rail systems, such effects can be achieved using components like pads or dampers with varying mass and stiffness. This study analyzes how changes in the mass ratio between adjacent elements influence the formation and width of the first band gap, using analytical models and Wave Finite Element Method (WFEM) simulations.

Resumo: Ground vibrations caused by construction, traffic, earthquakes, and other external sources can compromise structural integrity and disturb the operation of sensitive equipment, such as particle accelerators. These facilities demand efficient vibration mitigation strategies to ensure stability and precision. Among the proposed solutions, surface walls (Carneiro et al., 2022) and periodic walls stand out for their ability to reflect and absorb vibrational energy, increasing structural resilience to dynamic disturbances In this work, the interaction between a novel model of periodic walls and the soil is analyzed using a coupled formulation based on the Indirect Boundary Element Method (IBEM) and the Finite Element Method (FEM), the IBEM-FEM coupling scheme. FEM is used to model the walls and IBEM is employed to modeled the soil. To represent a substantial range of phenomena relevant to geotechnical and seismic engineering practice, the proposed models account for ground vibration induced by Rayleigh waves.

Resumo: Vibrations in railway tracks, resulting from wheel-rail interactions, can lead to structural damage, passenger discomfort, and environmental disturbances. Periodic structures offer a promising solution by generating bandgaps frequency ranges that inhibit wave propagation which can be classified into two types: Bragg scattering bandgaps (BSBG) and local resonance bandgaps (LRBG). This work analyzes a periodic rail track with uniformly spaced supports, using the Wave and Finite Element Method, which combines finite element modeling with Floquet-Bloch theory to analyze periodic structures. The influence of variations in sleeper spacing and pad stiffness on the attenuation of vertical and lateral bending waves is investigated through dispersion curves, which describe the correlation between angular frequency and propagation constants (DOS REIS; DE SOUZA; HOEFEL, 2024).

Resumo: The offshore industry often employs excessive structural material due to the unpredictable nature of the marine environment (Fig. 1). Submerged structures are subject to various hydrodynamic forces, including drag, inertia, added mass, diffraction, Froude-Krylov, and wave slamming forces. This study aims to contribute to reducing over-dimensioning, thereby lowering manufacturing costs and CO2 emissions. The Morison equation is applied to estimate wave-induced forces, and the structure is modeled using a beam-column element.