Revista Interdisciplinar de Pesquisa em Engenharia
A Revista Interdisciplinar de Pesquisa em Engenharia - RIPE - abrange trabalhos científicos desenvolvidos por pesquisadores atuantes nas diversas áreas de Engenharia e afins, notadamente em temas voltados para o desenvolvimento de tecnologias.
Programa de Pós-Graduação em Integridade de Materiais da Engenharia
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os Projeto Angiogênese: Abordagem Biomédica E Estratégia De Extração Da Fração Frhbi Do Látex Natural Comercial
A engenharia tecidual é uma área multidisciplinar que busca desenvolver biomateriais capazes de reparar ou substituir tecidos e órgãos danificados. O Látex de Borracha Natural (NRL) tem sido amplamente estudado devido às suas propriedades biocompatíveis, flexibilidade e semelhança estrutural com a matriz extracelular. A fração proteica FrHB1, presente no NRL, tem demonstrado potencial na regeneração tecidual e cicatrização de feridas. No entanto, a maioria dos estudos foca na extração dessa fração a partir do látex diretamente da seringueira, sem considerar o uso de látex natural comercial, que pode oferecer vantagens significativas para a pesquisa translacional e o desenvolvimento de biomateriais escaláveis. Este estudo apresenta uma metodologia inovadora para extração e purificação da fração FrHB1 a partir do látex natural comercial Dulatex, sendo a primeira abordagem documentada para esse tipo de material. A quantificação das proteínas foi realizada pelo ensaio de Bradford, apresentando uma concentração final média de 0,196 ± 0,030 mg/mL para a FrHB1. A purificação foi realizada utilizando cromatografia líquida com sistema ÄKTA, onde foram empregados gradientes de NaCl de 0,25 mol/L, 0,5 mol/L e 1,5 mol/L para a separação das frações proteicas. O perfil cromatográfico demonstrou a eficiência do método, garantindo a obtenção de uma fração purificada adequada para estudos biomédicos. A utilização do látex comercial é um avanço significativo na pesquisa translacional, pois permite maior reprodutibilidade dos experimentos, reduz variações na matéria-prima e facilita a aplicação clínica dos resultados. Além disso, a fração FrHB1 mostrou potencial para uso em scaffolds para engenharia tecidual, liberação controlada de fármacos e revestimentos biocompatíveis para dispositivos médicos. Estudos adicionais serão necessários para avaliar sua resposta imunológica e integração com diferentes biomateriais. Conclui-se que a metodologia desenvolvida pode contribuir para a produção de biomateriais inovadores e impulsionar novas terapias regenerativas, consolidando o NRL como um recurso biomédico promissor.
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Bases para o Desenvolvimento de uma Plataforma Organ-on-a-chip: Engenharia Biomédica no CHIP-eny Nacional
O pé diabético é uma grave complicação da Diabetes Mellitus, resultante de neuropatia periférica, doença arterial periférica e infecções, podendo evoluir para úlceras e amputações. O tratamento convencional é frequentemente ineficaz em estágios avançados, evidenciando a necessidade de novas tecnologias para estudo e intervenção. Em resposta a esse desafio, pesquisadores da Universidade de Brasília desenvolveram o chip ENY, um dispositivo microfluídico baseado na tecnologia Organ-on-a-Chip (OoC), capaz de simular o microambiente de feridas diabéticas para testes farmacológicos e de dispositivos médicos assistenciais. Para acelerar o desenvolvimento do chip, foram realizadas simulações computacionais estruturais e fluidodinâmicas. As simulações fluidodinâmicas, conduzidas sob regime permanente, com escoamento incompressível e paredes adiabáticas, utilizaram soro fisiológico como fluido de trabalho. As propriedades do fluido foram analisadas em três temperaturas (35°C, 37°C e 40°C), abrangendo viscosidade cinemática, viscosidade dinâmica e densidade. O estudo revelou um perfil laminar com máxima velocidade nas regiões centrais dos microcanais e gradiente suave próximo às paredes, refletindo um comportamento típico de escoamento biológico. A distribuição de pressão evidenciou queda progressiva entre entrada e saída, com pico máximo na entrada devido à bomba peristáltica. A análise de tensão de cisalhamento identificou áreas críticas nas bordas dos microcanais, relevantes para prever desgaste estrutural, mas com valores dentro de níveis seguros. As simulações estruturais validaram a resistência do chip às tensões mecânicas esperadas, garantindo estabilidade e segurança para cultivo celular. Além de otimizar o design, as simulações reduziram custos e aceleraram o ciclo de desenvolvimento, permitindo ajustes antes da prototipagem física e a transição para testes experimentais. Este estudo destaca o impacto das simulações computacionais na inovação de dispositivos biomédicos, impulsionando avanços no tratamento de feridas diabéticas e no desenvolvimento de tecnologias assistenciais de alta relevância clínica.
Pesquisa, Desenvolvimento E Inovação (PD&I) Em Saúde do Equipamento Rapha: Processo Translacional Para o Tratamento da Doença dos Pés Relacionada ao Diabetes
A doença dos pés relacionada ao diabetes é uma das complicações mais severas da diabetes mellitus, podendo levar a úlceras, infecções e, em casos graves, à amputação. Este artigo apresenta a pesquisa, desenvolvimento e inovação (PD&I) do equipamento RAPHA, uma solução tecnológica voltada para o tratamento dessa condição. O estudo segue um processo translacional, visando a aplicação clínica eficaz do dispositivo. A metodologia envolveu revisão bibliográfica, desenvolvimento tecnológico, testes laboratoriais e ensaios clínicos preliminares. Os resultados demonstram uma melhora significativa na cicatrização de lesões e na qualidade de vida dos pacientes, apontando o RAPHA como uma alternativa promissora para o tratamento da doença. Atualmente, o dispositivo encontra-se em fase de transferência de tecnologia para a empresa Life Care, que está conduzindo as etapas necessárias para a obtenção do registro junto à ANVISA e certificação pelo INMETRO. Esse processo envolve múltiplas etapas de validação regulatória e adequação para a produção em larga escala, garantindo a segurança e eficácia do dispositivo para sua comercialização e distribuição no mercado de saúde. O desenvolvimento do RAPHA exemplifica a importância da tríade universidade-indústria-governo na promoção da inovação tecnológica na área da saúde. A colaboração entre instituições acadêmicas, setor produtivo e órgãos reguladores foi essencial para viabilizar a pesquisa, assegurar o financiamento necessário e garantir a conformidade com as exigências normativas. Esse modelo de cooperação fortalece o ecossistema de inovação, facilitando a transferência de conhecimento e ampliando o impacto social e econômico do projeto
Suélia de Siqueira Rodrigues Fleury Rosa
AVALIAÇÃO PARAMÉTRICA DA INFLUÊNCIA DO CONTROLADOR PID EM UM MODELO AEROSERVOELÁSTICO DE ASA RETANGULAR SIMPLIFICADA
Resumo: Na Indústria Aeroespacial, os órgãos reguladores estabelecem procedimentos de validação e certificação para garantir a segurança contra fenômenos indesejáveis em aviões e proteger a integridade física dos ocupantes. Uma tendência importante nesse setor é o uso de estruturas flexíveis, o que aumenta a manobrabilidade das aeronaves. No entanto, essa flexibilidade também torna os fenômenos aeroelásticos, como o flutter, mais evidentes. Este estudo utiliza um modelo aeroservoelástico para o controle dinâmico do flutter, usando a plataforma Matlab-Simulink®. O modelo se baseia na lei de controle PID, e a modelagem matemática considera uma asa linear e homogênea com uma superfície de controle no bordo de fuga. O objetivo da pesquisa é explorar a interação entre o sistema de controle e o sistema aeroelástico, focando em metas específicas como variação dos ganhos. A análise dos resultados é feita por meio de representações gráficas no espaço V-g-f. Este enfoque permite entender o impacto do sistema de controle no desempenho da aeronave, visando um voo controlado e seguro.
sistemas dinâmicos de controle aeronáutico
ANÁLISE DA USABILIDADE EM DISPOSITIVOS MÉDICOS PRODUZIDOS EM MANUFATURA ADITIVA. ESTUDO DE CASO: SACA-LÂMINA.
Este estudo investiga a usabilidade de dispositivos médicos fabricados por Manufatura Aditiva, com foco na aceitação e segurança por parte dos profissionais da saúde. Considerando a crescente adoção dessa tecnologia na Indústria 4.0, os autores destacam a necessidade de padrões rigorosos para garantir a eficácia e segurança dos produtos. A pesquisa baseia-se na norma ISO/IEC 62366-1:2021, que define usabilidade como a capacidade de um dispositivo de ser usado de forma eficaz, eficiente e satisfatória. O Projeto PROTeMA surge para testar dispositivos em ambientes reais, reduzindo riscos de acidentes com materiais perfurocortantes. O estudo foi realizado no Centro Cirúrgico do HUB-UnB, aplicando questionários e entrevistas para avaliar a experiência dos usuários com um saca-lâmina impresso em 3D. A análise foi conduzida utilizando métodos de UX (experiência do usuário) e a métrica System Usability Scale (SUS). Os resultados indicaram uma pontuação média de usabilidade de 49,48, classificada como "pobre" na escala SUS. No entanto, os profissionais consideraram o dispositivo útil e seguro, embora alguns apontassem dificuldades no manuseio inicial. Fatores como idade e tempo de experiência tiveram impacto significativo na facilidade de uso. Os desafios enfrentados incluíram conciliar a rotina do hospital com a coleta de dados e resistência inicial dos profissionais. Apesar disso, a pesquisa reforça que a Manufatura Aditiva pode inovar na saúde, tornando dispositivos mais acessíveis e customizados.
RosaIA – desenvolvimento e validação de um protótipo de inteligência artificial integrada ao whatsapp para prevenção do câncer de mama
A inteligência artificial (IA) tem se destacado como uma aliada estratégica na promoção da saúde, especialmente em iniciativas de prevenção e educação em saúde. Este artigo apresenta o desenvolvimento e a validação inicial da RosaIA, um protótipo de chatbot educacional integrado ao WhatsApp, concebido para fornecer informações confiáveis sobre o câncer de mama. A ferramenta utiliza algoritmos de processamento de linguagem natural e aprendizado de máquina, operando por meio da integração entre as plataformas Python, Twilio e o modelo de linguagem Gemini, da Google DeepMind. A RosaIA foi treinada com conteúdos validados por especialistas, alinhados às diretrizes do Ministério da Saúde, INCA e literatura técnica em radiologia, garantindo respostas empáticas, claras e cientificamente embasadas. O projeto encontra-se em fase de validação técnica e científica, com participação de profissionais da saúde e da tecnologia. Os resultados parciais indicam que a ferramenta possui potencial para ampliar o acesso à informação, incentivar a adesão a exames preventivos e fortalecer a alfabetização em saúde mamária, sobretudo em populações com acesso limitado a serviços especializados. O estudo é parte de um projeto de iniciação científica vinculado a um Centro Universitário do Distrito Federal, com previsão de conclusão em 2025.
Controller project: computational modeling of an intraesophageal device for reducing the risk of atrioesophageal fistula during cardiac radiofrequency ablation
Abstract: Background: Cardiac radiofrequency (RF) ablation is widely used to treat arrhythmias, but it carries the risk of thermal injury to the esophagus, potentially leading to atrioesophageal fistulas—a severe and often fatal complication. This study aimed to develop and evaluate an intraesophageal controller device to mitigate these thermal effects. Methods: A computational model based on the finite element method (FEM) was developed using COMSOL Multiphysics 6.0 to simulate thermal dissipation during RF ablation. The 3D geometry included the left atrium, esophagus, periesophageal adipose tissue, and RF source. Three thermal mitigation strategies were tested: active cooling, thermal insulation, and contact modulation. RF power levels of 30 W, 40 W, and 50 W were also analyzed. Experimental validation was conducted with biomimetic models. Results: Without thermal control, esophageal temperatures reached 52°C within 30 seconds. Active cooling reduced this to 38.5°C, thermal insulation to 41°C, and contact modulation yielded average reductions of 6°C depending on position. At 50 W, only active cooling kept temperatures below critical thresholds. Experimental results closely aligned with simulations, showing temperature deviations under 2°C. Conclusions: The intraesophageal controller with active cooling proved most effective, reducing esophageal temperature by 27%, compared to 21% with thermal insulation and 12% with contact modulation. Computational modeling was essential for optimizing design and evaluating efficacy. Future studies should focus on in vivo validation to confirm safety and clinical viability.
Gustavo Adolfo Marcelino de Almeida Nunes
Su´elia de Siqueira Rodrigues Fleury Rosa
Um ESTUDO TÉRMICO DE MATERIAIS BASEADOS EM CINZA DE BAGAÇO DE CERVEJA PARA APLICAÇÃO NA ADSORÇÃO SELETIVA DE COMPOSTOS DE ENXOFRE.
Catalisadores baseados em bagaço de cerveja representam hoje uma fonte de estudos importante, tendo em vista resultados positivos apresentados por outras biomassas. O bagaço de cerveja (BGE) é uma opção viável no preparo de catalisadores, observando que o resíduo gerado, a cinza do bagaço de cerveja (CBC), apresenta características físico-químicas apropriadas para uso como suporte catalítico. O objetivo principal deste trabalho foi caracterizar a CBC geradas em diferentes temperaturas, e posteriormente foram caracterizá-las por difração de raios X (DRX), espectroscopia por infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), fluorescência de raios X por energia dispersiva (EDX-FRX) e análises térmicas (TG/DTG). O principal alvo é determinar qual é a melhor temperatura de calcinação, para aplicações futuras na síntese de catalisadores capazes de adsorver compostos contendo enxofre.
Otimização da Eletroestimulação Funcional com Controle Fuzzy em um Sistema FES-Cycling
A eletroestimulação funcional (FES) tem sido amplamente utilizada na reabilitação de pacientes com lesão medular ou com sequelas de acidente vascular cerebral (AVC). Dentre suas aplicações, o FES-Cycling se destaca como uma modalidade eficaz para a recuperação neuromuscular, promovendo benefícios como melhora da circulação sanguínea, redução da fadiga e aumento da força muscular. No entanto, a eficiência do FES-Cycling depende do ajuste preciso dos parâmetros elétricos e da modulação da estimulação em tempo real. Este artigo explora estratégias de controle utilizadas para otimizar a aplicação da FES no ciclismo adaptado. O objetivo é permitir maior adequação às mudanças fisiológicas do paciente, reduzindo a necessidade de ajustes manuais. A proposta busca proporcionar uma solução mais eficiente e menos dependente de calibrações complexas, tornando o FES-Cycling mais acessível e eficaz para a reabilitação neuromuscular.
Projeção de emissões de gee do setor energético no contexto da contribuição nacionalmente determinada
Com o objetivo de conter o avanço do efeito estufa, compromissos internacionais foram assinados pelo Brasil. O Acordo de Paris realizado em 2015 estipulou que os países signatários definissem metas para a redução das Emissões de Gases do Efeito Estufa (GEE), as chamadas Contribuições Nacionalmente Determinadas. A partir de análises, foi possível evidenciar os avanços de cada subsetor energético em relação às metas brasileiras de redução de emissões de GEE durante os últimos anos, como por exemplo, os avanços no setor de transportes. A partir dos dados disponíveis, verificou-se o potencial de aplicação de métodos estatísticos para análise de dados que permite a identificação de tendências e correlações entre os diferentes subsetores do setor de energia, como por exemplo, a estimação do comportamento das emissões de GEE produzidas pelo setor de energia até 2025, data que representa o fim do primeiro período de implementação das metas de mitigação propostas na NDC Brasileira. Tudo isto visa fornecer subsídios para o acompanhamento, refinamento e estabelecimento de novas metas de desenvolvimento energético sustentável e a proposição de políticas públicas baseadas em dados que contribuam para a aceleração do processo de transição energética no Brasil. Os resultados da projeção das emissões de gases de efeito estufa do setor energético brasileiro indicam que as metas não serão alcançadas na atual tendência.
Developing human values and motivation in engineering students using interdisciplinary approach related to the betterment of the world
Engineering courses around the world have a high drop-out rate. When students conclude the physics and calculus subjects, most of them get really demotivated. When they face electric engineering subjects, most of them are more concerned about having the minimum grade to pass than to really understand how this knowledge can make them solve real problems of mankind. They are usually more concerned about understanding how things work than to use engineering knowledge to improve the world. Changes in engineering education must take place, especially considering student motivation. The thesis is that students will learn better if they are motivated to use the knowledge to improve the world. Project Based Learning and flipped classroom are improved educational techniques, but these alone will not be enough if the students are still unmotivated to learn. Engineering student must be empowered to solve big mankind problems, as the most of all motivation. This feeling that the student can make a noble contribution to the society will stimulate them to learn in an active way. Using also active teaching techniques, the classroom will change to a flourishing learning place. The United Nations Sustainable Development Goals are presented to the students as challenges that the knowledge from the class should empower them to couple with. The SDG gives an open-minded interdisciplinary view to engineering student. This educational approach has been carried out on Electrical Engineering classes at University of Brasilia, and more than 98% of the students reported that they developed human values.
Metodologia para cálculo de indicador de desempenho operacional de usinas eólicas
A expansão exponencial da capacidade instalada de Centrais Geradoras Eólicas no Brasil, impulsionada pela implementação dos leilões de energia renovável, demanda o aperfeiçoamento dos mecanismos de supervisão regulatória (monitoramento, avaliação e fiscalização) da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL). Este estudo propõe uma metodologia estruturada para subsidiar as atividades de fiscalização técnica de parques eólicos conduzidas pela Superintendência de Fiscalização Técnica da ANEEL. A pesquisa fundamentou-se na adaptação da metodologia "Indicadores de Programas - Guia Metodológico" do Ministério do Planejamento, estabelecendo critérios objetivos para seleção e hierarquização de indicadores de desempenho. Implementaram-se os métodos multicritério de Combinação Linear Ponderada (CLP) e Analytic Hierarchy Process (AHP) para desenvolver um Índice Global de Desempenho, permitindo a avaliação quantitativa e comparativa de empreendimentos eólicos. A estrutura metodológica proposto estabelece níveis de satisfação padronizados para cada indicador, alinhados às diretrizes operacionais da ANEEL, culminando na determinação do Índice Global de Desempenho para cada usina eólica analisada. Os resultados demonstram a aplicabilidade da metodologia como ferramenta de apoio à decisão regulatória, proporcionando maior objetividade e transparência nos processos de fiscalização técnica do setor eólico brasileiro. A abordagem desenvolvida contribui para o fortalecimento do arcabouço regulatório nacional e para a otimização da supervisão de ativos de geração eólica em larga escala.
Proposta de Fomento Local à Neurotecnologia: Resultados da Integração entre Academia e Indústria na Engenharia Biomédica
A Neurotecnologia está revolucionando a Engenharia Biomédica, especialmente em interfaces cérebro-máquina (BCI), neuromodulação e inteligência artificial aplicada. No entanto, a lacuna entre academia e indústria retarda o avanço de soluções eficazes. Para combater isso, propõe-se a NeuroTechBSB, um núcleo de inovação fruto da parceria entre o Programa de Pós-Graduação em Engenharia Biomédica da UnB (PPGEB-UnB) e a NeuroTechX. A NeuroTechBSB visa integrar estudantes, pesquisadores e profissionais, fomentando um ecossistema de experimentação e desenvolvimento de tecnologias no Brasil. A iniciativa busca engajar acadêmicos e a comunidade externa interessada em neurociências, promovendo aprendizado prático e colaborativo. Planeja-se a realização de eventos nacionais e internacionais, workshops e projetos que impulsionem a produção de conhecimento em áreas como BCI, neuroestimulação, inteligência artificial, aprendizado de máquina, análise de dados biomédicos, eletrônica e robótica. Além de desenvolver soluções tecnológicas, o núcleo busca criar metodologias educacionais inovadoras, capacitando profissionais para o mercado de trabalho. O projeto fortalece a conexão entre academia e indústria, impulsionando a neurotecnologia e a engenharia biomédica no Brasil. Lançado em 2023, o NeuroTechBSB consolida um ecossistema colaborativo que fomenta a pesquisa aplicada e prepara profissionais para o setor industrial e o avanço tecnológico brasileiro. Este trabalho apresenta os resultados de quase dois anos de atividades, visando incentivar projetos similares.
Development And Validation Of A Low-Cost Dynamic Phantom For Quality Control Of Respiratory Management Systems
This study aims to develop and validate a cost-effective dynamic phantom designed to simulate respiratory motion for use in the quality control of management systems. The phantom was constructed using polycarbonate material and a Nema 17 motor to replicate respiratory motion. A user-friendly graphical interface was developed to configure movement patterns. A paraffin semi-sphere was incorporated to mimic breast anatomy, and its dimensions were verified for electronic equilibrium. System calibration adjusted the amplitude of the simulated respiratory motion based on the motor's step count. Repeatability and reproducibility tests were conducted for amplitude, apnea duration, and various frequencies. The density of the paraffin buildup cap was assessed using Hounsfield Units (HU) in Treatment Planning Systems. The movement calibration yielded a third-degree polynomial fit (R² = 0.999). Repeatability tests in free-breathing mode showed an average amplitude of 31.2 ± 0.17 mm, with a global relative deviation of 0.5%. Reproducibility tests revealed variances relative to the mean of less than 0.5%. In apnea mode, the maximum relative variation in movement suspension time was 0.8%. Amplitude consistency tests indicated reliable performance with variations below 0.18 mm for amplitudes above 10 mm. The paraffin cap's HU value averaged -215 ± 40, sufficient for electronic equilibrium. The developed phantom has been validated as an effective tool for conducting prescribed tests to evaluate the quality and performance of respiratory management systems. Its high precision makes it suitable for various assessments, including dosimetric evaluations and the simulation of different respiratory cycles.
V-FES-Cycling: Desenvolvimento de uma interface de comunicação entre um sistema FES-Cycling e um ambiente de realidade virtual para reabilitação de pacientes com lesão medular
A reabilitação de indivíduos com Lesão Medular (LME) enfrenta desafios relacionados à adesão dos pacientes devido à natureza repetitiva dos exercícios de reabilitação. A Realidade Virtual (RV) e os jogos sérios têm sido aplicados para aumentar a motivação, permitindo um ambiente interativo e imersivo. A Estimulação Elétrica Funcional (FES) é uma abordagem eficaz para ativar grupos musculares e promover o ciclismo assistido, facilitando a reabilitação. Este estudo apresenta a plataforma V-FES-Cycling, que integra um triciclo acionado por FES a um ambiente virtual para reabilitação. A plataforma inclui um triciclo instrumentado com um sensor encoder para monitorar a pedalada, transmitindo os dados via Bluetooth para um software desenvolvido na Unreal Engine (UE). O sistema permite a sincronização do movimento real com um modelo 3D na RV e ajustes em tempo real dos parâmetros da estimulação elétrica. Os resultados demonstraram que a interface possibilita uma sincronização precisa dos dados, com latência de 0,97ms, garantindo resposta rápida e imersão do usuário. Futuras melhorias incluem aprimoramento do protocolo de comunicação, implementação de um freio eletromagnético e desenvolvimento de um exergame para aumentar a adesão dos pacientes. Ensaios clínicos futuros serão conduzidos para validar a eficácia da plataforma na reabilitação motora.
USO DE TÉCNICAS DE SENSORIAMENTO REMOTO PARA ESTIMATIVAS DE ÁREA INUNDADA EM EVENTOS DE ENCHENTE NO RIO NEGRO – PR
O estudo aborda a aplicação de técnicas de sensoriamento remoto para estimar a área inundada por eventos de enchente no Rio Negro, Paraná. Com uma bacia hidrográfica de 9.768 km² abrangendo 22 municípios entre Paraná e Santa Catarina, o Rio Negro, com 350 km de extensão, é historicamente sujeito a inundações graduais. As maiores enchentes ocorreram em 1983 e 1992, com cerca de 5.000 desabrigados cada. Este trabalho foca na análise de um evento de julho de 1996, utilizando imagens de satélite da série LandSat, únicas com qualidade suficiente para tal estudo. As imagens capturadas nos dias 14 e 30 de julho de 1996 representam, respectivamente, o período de enchente e o nível regular do rio. A análise foi realizada com o software MultiSpec W32, permitindo a classificação por máxima verossimilhança para identificar a área coberta por água. Com base nos pixels correspondentes e na resolução do satélite (30x30 metros), foi estimada a área inundada. Adicionalmente, os dados das imagens foram correlacionados com séries históricas de cotas e vazão do rio. A pesquisa destaca a relevância do sensoriamento remoto no monitoramento ambiental, corroborando sua aplicação em eventos de enchente para gerar estimativas precisas. Esse método é fundamental não apenas para estudos acadêmicos, mas também para auxiliar na gestão de desastres naturais e planejamento territorial.
Desenvolvimento de um Sistema de Navegação para Aplicação em Cadeira de Rodas Automatizada de Baixo Custo
Desde pessoas que nasceram com alguma condição física até aquelas que adquiriram a necessidade devido a situações como envelhecimento ou acidentes, o campo das tecnologias assistivas têm se desenvolvido cada vez mais com o passar dos anos. Dentro desse campo, destacam-se as soluções específicas para cada conjunto de deficiência. No contexto da deficiência motora, existem soluções que auxiliam as pessoas com tais deficiências na sua adaptação e melhor convivência social, como é o caso do desenvolvimento de cadeiras de rodas automatizadas. O desenvolvimento de smart wheelchair, mais especificamente as cadeiras de rodas automatizadas, como qualquer automação de sistemas de locomoção, pode ser feito de maneiras completamente diferentes. Além disso, em virtude da complexidade de tais soluções, além da baixa demanda quando comparada a outros mercados, o custo para a aquisição de cadeiras de rodas autônomas é consideravelmente alto, sendo inacessível a uma grande parcela do público que o necessita. É com base nisso que o projeto a seguir propõe o desenvolvimento de um sistema de navegação autônomo destinado à construção de cadeiras de rodas de baixo custo de produção e manutenção. Portanto, obteve-se um sistema com locomoção manual, através de comandos do operador, e autônoma, que contou com um sistema de navegação simples, de baixo custo e confiável.
Editorial Team Transition at the Revista Interdisciplinar de Pesquisa em Engenharia
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Propriedades Ópticas de Nanofios de Óxido de Cério
Este trabalho apresenta um estudo de caracterização das propriedades ópticas de nanofios de óxido de cério produzidos pelo Grupo de Pesquisa em Propriedades Ópticas, Eletrônicas e Fotônica da Universidade Federal do Paraná. Foram estudadas sete amostras produzidas através da técnica de electrospinning e que sofreram tratamento térmico cujas temperaturas de calcinação variou de 350 °C a 950 °C. Para a caracterização das propriedades ópticas utilizaram-se as técnicas de espectroscopia de fotoluminescência (PL) e espectroscopia de catodoluminescência (CL). Os espectros obtidos nas medidas de PL revelam estruturas na região de baixos comprimentos de onda que podem ser atribuídas ao gap do óxido de cério, além da presença de largas bandas de defeito na região do visível e infravermelho do espectro. Estas bandas são atribuídas a vacâncias de oxigênio de acordo com a literatura, e tiveram seu aspecto de defeito confirmado através de medidas de PL em função da potência do laser de 476 nm. Os espectros obtidos pelas medidas de CL apresentaram-se deslocados para regiões de maior energia, devido ao feixe de elétrons favorecer a excitação de estados mais energéticos ligados à estrutura de bandas do CeO2, uma vez que tanto a energia do feixe quanto sua eficiência quântica são superiores à excitação luminosa. No entanto foi possível observar uma correlação entre as duas técnicas, de modo que uma é complementar à outra. Após a caracterização, não foi possível estabelecer uma correlação clara entre a temperatura de calcinação das amostras e variações em suas propriedades ópticas.
Planejamento e gerenciamento na construção civil: caso de um shopping
Visando uma otimização nas atividades, as empresas da construção civil, cada vez mais buscam fazer uso de ferramentas que ajudem na busca desta eficiência total. Nesse sentido, um planejamento bem executado, implementado e controlado, com uma programação detalhada é uma ferramenta fundamental. Este trabalho busca analisar um planejamento já existente, elaborado e seguido pelo software MS Project, da obra de um Shopping. A partir de coleta semanal de dados sobre a execução de alguns serviços, foi elaborado um planejamento semanal com a ferramenta chamada PCP. Este trabalho apresenta uma ferramenta simples baseado no sistema Last Planner, o PPC. Aplicou-se o sistema na obra em um período de oito semanas, com o intuito de se detectar os principais motivos pelos quais não se cumpriam parte do que foi planejado. Os resultados apresentados neste trabalho mostram a realidade da construção civil; dificuldade para dimensionamento, conflitos de demanda, condições climáticas (que geralmente não são consideradas no dimensionamento das atividades), falta de pré-requisitos e mudança de prioridades foram as principais razões pelas quais não se cumpriram metas pré-estabelecidas.
Análise da Condução de Calor em Paredes de Vedação
Devido à crescente preocupação com o meio ambiente, com a crise de energia gerada pelo consumo excessivo de sistemas de climatização e buscando aumentar satisfação dos seres humanos com o conforto do ambiente construído, tem - se que os estudo da transferência de calor nas edificações torna-se fundamental para que os projetistas possam conceber suas obras seguindo os parâmetros da eficiência energética das edificações. Dentro deste contexto, o objetivo deste trabalho é avaliar 4 configurações de paredes comumente utilizadas na construção civil, sob o ponto de vista da transferência de calor, bem como verificar a melhoria do desempenho térmico das paredes ao se acrescentar alguma estratégia passiva de conforto térmico, representada neste trabalho pela utilização do brise-soleil. A partir da realização dos experimentos, foi possível calcular os valores de fluxo de calor e fluxo médio de calor, bem como estimar a quantidade de calor que atravessou as paredes durante o intervalo de tempo do experimento. Analisando os resultados, pode-se observar a influência da resistência térmica e do fenômeno de inercia térmica no comportamento das paredes, além de se verificar uma melhoria considerável no desempenho das paredes ao se utilizar o brise – soleil.
Análise dos impactos energéticos causados pela suspensão do Horário de Verão no Brasil a partir de 2019
O Horário de Verão foi instituído no Brasil pela primeira vez no ano de 1931, e só passou a ser adotado sem interrupções a partir do ano de 1985, mas teve a sua suspensão no ano de 2019. Neste sentido, este trabalho tem como finalidade realizar uma análise quanto aos impactos no setor energético causados pela suspensão do Horário de Verão no Brasil a partir do ano de 2019. Para tal, foi realizado um estudo para um período de 10 anos, de 2012 a 2021, com o intuito de investigar a viabilidade do Horário de Verão. Primeiramente, foi feita uma pesquisa a respeito do consumo mensal de energia elétrica e uma análise quanto a esse consumo ao decorrer do tempo. Logo após, foi feita uma pesquisa em relação ao consumo diário, para que com esses dados, fosse possível traçar um perfil de consumo médio diário por consumidor, chegando assim às conclusões acerca da viabilidade do Horário de Verão. Os dados utilizados nas pesquisas foram organizados por meio de planilhas, tabelas e gráficos para que houvesse uma melhor visualização e análise de resultados. Após as análises realizadas, foi possível afirmar que o Horário de Verão perdeu sua viabilidade para o setor elétrico, corroborando, assim, com a decisão governamental.
Espectroscopia IFU da Galáxia MegaMASER de OH IRAS 06487+2208: Excitação e Cinemática do Gás
Este trabalho mostra um estudo sobre a galáxia megamaser de OH (OHMG) IRAS 06487+2208 onde o principal objetivo é fazer ajuste do cubo de dados e mapear quais elementos compõe o gás dessa galáxia, com isso podemos fazer um estudo da cinemática gasosa e classificar este sistema no cenário de evolução de galáxias, acredita-se que emissão do magamaser de OH (OHM) é uma característica importante das galáxias [ultra] luminosas no infravermelho ([U]LIRGs), a presença dessa emissão no espectro de galáxias pode ser um sinal tanto de atividade nuclear térmica devido as estrelas que compõe a galáxia, e também da subsistência de um disco de gás circum-nuclear, análogo ao toro hipotetizado pelo modelo unificado de galáxias ativas (AGN). Para esse projeto utilizamos dados espectroscópicos no óptico obtidos com o GMOS/GEMINI, imagens da banda I (F814W) obtidas pelo telescópio espacial Hubble (HST) e dados em Rádio com o VLA.
O uso da linguagem Python, da biblioteca SymPy e do Google Colab como recursos mediadores no ensino do Cálculo Integral
Neste trabalho são apresentados o processo de construção e o relato de aplicação da oficina intitulada “O estudo de integrais e a representação gráfica de funções com o Python e a ferramenta computacional Google Colab”. A partir de uma questão norteadora, que analisa a emissão de partículas poluentes por dois motores, um do tipo convencional e um protótipo, conceitos como funções, integrais indefinidas e definidas foram abordados, tendo como público-alvo alunos dos cursos de Ciências Exatas e Engenharias de uma instituição federal de ensino superior do estado do Rio Grande do Sul. Seguindo o formato online, por videochamada, cada um dos participantes estava conectado a uma plataforma, o Google Colaboratory, onde os códigos Python foram executados diretamente do navegador com o objetivo de solucionar a situação-problema proposta. Ao final da oficina, um formulário de avaliação foi disponibilizado aos participantes. A oficina estendeu-se um pouco além das duas horas programadas. Participaram alunos da Universidade Federal do Rio Grande os quais maioria possuía familiaridade com Python. Todos os participantes concordaram que a oficina desempenhou um papel relevante em suas formações.
Otimização do tráfego urbano utilizando o algoritmo de Ford-Fulkerson: uma abordagem para reduzir congestionamentos em cidades
O problema do fluxo máximo é uma abstração versátil que pode ser aplicada em várias disciplinas, como transporte de materiais, redes de energia, distribuição de água, entre outras. Este estudo aplicou o algoritmo de Ford-Fulkerson para otimizar o tráfego em uma cidade, identificando pontos de congestionamento e propondo ajustes na direção das ruas para melhorar o fluxo. A análise considerou as capacidades das vias e a conservação do fluxo nos cruzamentos. Os resultados mostraram que vias atingiram a capacidade máxima, indicando potenciais congestionamentos. A mudança na direção de algumas ruas demonstrou ser eficaz na distribuição mais uniforme do tráfego, reduzindo congestionamentos. A inclusão de elementos como semáforos e interrupções de vias também foi discutida para uma análise mais precisa. O algoritmo de Ford-Fulkerson é uma ferramenta valiosa para otimizar o fluxo de tráfego em uma cidade, prevenindo congestionamentos e melhorando a eficiência do sistema viário. Isso contribui para uma melhor qualidade de vida dos cidadãos e economia de tempo de deslocamento.
Resolução de Problemas de Controle Ótimo usando a Abordagem Indireta
O Problema de Controle Ótimo (PCO) consiste na determinação do perfil da variável de controle para fins da otimização de uma função objetivo. Do ponto de vista matemático, o PCO pode ser resolvido considerando, basicamente duas abordagens, a saber, a Direta e a Indireta. Na primeira, o PCO é convertido em um problema de programação não linear a partir da aproximação da variável de controle e das variáveis de estado. Já na Indireta, o problema de otimização original é convertido em um equivalente algébrico-diferencial de valor no contorno, obtido a partir da aplicação da condição de otimalidade. Neste contexto, a presente contribuição tem por objetivo resolver PCOs resultantes da aplicação da condição de otimalidade usando o Método da Colocação Normal. Para essa finalidade, estudos de caso com diferentes níveis de complexidade são considerados. Os resultados obtidos demonstram a qualidade da metodologia proposta em comparação com outras estratégias numéricas.
Equações Algébrico-Diferenciais de Valor no Contorno
Modelagem Matemática de um Robô com Simulações Computacionais usando Programação Orientada a Objetos
O objetivo do trabalho é implementar cinemática inversa em um robô plano de dois elos com programação orientada a objetos. O artigo destaca conceitos matemáticos relevantes em robótica, como a matriz de rotação e a equação de cinemática direta e inversa, aplicadas em um robô manipulador com dois graus de liberdade. Simulações do desempenho do robô na criação de gráficos são apresentadas.
Um modelo biomecânico para a resposta do sistema imune à inflamação do ventrículo esquerdo incluindo efeitos de remodelagem e crescimento
Este artigo aborda a resposta biomecânica cardíaca com crescimento durante inflamações do músculo cardíaco. O tecido biológico reage a estímulos através de crescimento e remodelagem, com especial relevância no coração devido às doenças cardíacas. Este estudo apresenta um modelo matemático que descreve a resposta biomecânica cardíaca durante inflamação, considerando a difusão de citocinas e a hipertrofia induzida por elas. O modelo usa mecânica do contínuo e crescimento volumétrico, acoplado a um modelo de difusão de citocinas. Experimentos computacionais são realizados para demonstrar a abordagem proposta. Este trabalho apresenta um novo modelo que pode ser útil para compreender os mecanismos complexos associados às respostas biomecânicas do coração em condições inflamatórias, contribuindo para a área da biomecânica.
Linguagem Python e Jupyter Notebook: uma proposta didática a fim de determinar o preço adequado à venda utilizando conceitos de Álgebra Linear, Cálculo Diferencial e Métodos Numéricos
Este trabalho tem como objetivo apresentar uma proposta didática, prevista no projeto de pesquisa e ensino intitulado “Laboratório de Matemática Aplicada e Computacional”, onde quer-se determinar o preço adequado de venda de um produto, a fim de maximizar o lucro de uma empresa fictícia utilizando a linguagem Python, a plataforma Github e a ferramenta computacional Jupyter Notebook. Para atingir os objetivos propostos, obtêm-se as funções que melhor descrevem a previsão de demanda e do lucro através de uma interpolação polinomial. Os métodos de Newton, Secante e Bissecção são aplicados na solução do problema. Os resultados e um estudo comparativo, bem como os notebooks gerados, são apresentados na plataforma GitHub. A presente proposta pretende, através de uma atividade didática, desenvolver a capacidade dos acadêmicos de organizar ideias e promover a apreensão de conceitos de Cálculo Diferencial, Álgebra Linear e Métodos Numéricos.
Os LABPYTHON: Os modelos de Malthus e Verhulst aplicados ao estudo da dinâmica populacional da cidade de Rio Grande
Este trabalho apresenta soluções para o problema de crescimento populacional, aplicado ao município de Rio Grande - RS, entre os anos de 2010 e 2012, formulado pelos modelos de dinâmica populacional de Malthus e Verhulst. Utiliza-se a plataforma Jupyter Notebook, junto a linguagem de programação Python e suas bibliotecas SymPy, NumPy e Matplotlib, para implementar os métodos de solução numérica de Euler, Euler Modificado e Runge- Kutta de 4a ordem, exibir e documentar os resultados obtidos. Comparam-se os dados reais para os anos presents na formação do problema com os resultados obtidos pelos modelos populacionais. Faz-se, ainda, uma estimativa para o ano de 2022, que é comparada aos dados fornecidos pelo Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística (IBGE) para esse mesmo ano. Os resultados apresentados são satisfatórios, com erros inferiores a 4%.