AULA 7– SIMULAÇÃO E OTIMIZAÇÃOAULA 7– SIMULAÇÃO E OTIMIZAÇÃO

Profa. Cecília de Castro Bolina

Apresentação baseada em exemplos e conteúdos de aulas do Prof. Sergio Scheer e Profa. Juliani Piai.

O que é simular ? É submeter modelos a ensaios, sob diversas condições, para observar como eles se comportam.

Por que Simular? A solução de problemas exige, normalmente, que se construam ou se criem modelos abstratos do SFR, para que seja possível algum tipo de análise. Com a simulação se consegue a reprodução do funcionamento de um sistema em condições diferentes das reais: comparação de diversas soluções.

Icônica Analógica Matemática

Todos visam representar o comportamento do Sistema Físico Real!

Experimentação e protótipos. Em escala reduzida. Em ambiente controlado. Permite diversas soluções e comparações

destas. Em bom exemplo deste modelo são as geometrias usadas em túneis de vento para verificar o seu arraste aerodinâmico.

É quando se pode tirar conclusões sobre algo desconhecido ou muito complexo através de sua comparação com algo mais simples ou mais tangível. Este método é bastante utilizado em sistemas eletro-eletrônicos, onde grandezas de difícil visualização espacial como uma resistência elétrica podem ser ilustradas como uma mola mecânica.

É aquela que usa conhecimentos básicos de matemática e física para modelar fenômenos e prever resultados. Esse método é o que o engenheiro normalmente usa naturalmente, eventualmente sem perceber, quando dimensiona um motor que movimentará uma esteira, um pistão que empurrará uma peça em uma linha de montagem ou uma bomba hidráulica para succionar água de um poço artesiano.

São os sistemas CAE (Computer Aided Engineering). Permitem a análise de componentes que não existem ainda fisicamente, usando como base para cálculo uma representação matemática de uma geometria CAD (Computer Aided Design) chamada de malha. Este tipo de simulação permite um grande nível de detalhe e uma grande acuracidade nos resultados, sendo usado em quase todas as grandes empresas como um instrumento para o dimensionamento e validação de projetos ainda antes de sua manufatura.

OTIMIZAÇÃO: É o processo de procura por uma solução que forneça o máximo benefício segundo algum critério, ou seja, é a busca da condição ótima.

Procura de melhores soluções: – Peso: reduzir custos de produção, transporte

ou armazenamento. – Resistência: mais eficiência, menos material. – Rendimento: diminuição de perdas ou aumento

de produção.

Exemplos: maximizar a potência de um motor, minimizar o custo de confecção de uma placa de circuito impresso, minimizar o caminho para atingir um determinado objetivo, entre outros.

Exemplos de uso no cotidiano:Melhorar a disposição nos livros numa

prateleira;Melhorar a disposição dos móveis numa sala;Traçar o melhor caminho para chegar a um

determinado local pelas ruas da cidade;Ajustar a temperatura da água do chuveiro;Afinar um violão, procurando-se um tom

determinado, etc.

Atos de otimização pelo emprego sistemático de técnicas específicas:

Uso de materiais em estruturas: materiais adequados;

Circuitos elétricos: menor gasto de energia possível;

Circuitos de fluídos: avaliação dos itens que poderão estar presentes na canalização;

Conservação de energia: menor gasto possível de combustível; determinar a potência adequada de refrigeração dos motores propulsores.

Diversas técnicas de otimização;

Não há um método único e direto para se encontrar a melhor solução para todos os problemas. A experiência e a criatividade do engenheiro em muito o ajudarão na tarefa da escolha do método de otimização que deve ser empregado em cada caso.

Por evolução - máq. a vapor, teclado, automóvel.

Por intuição - arte x técnica. Por tentativa - processo iterativo. Gráfico – leiaute/corte. Analítico – forma e peso de estruturas.

Presente no dia-a-dia das pessoas. Na área técnica, a arte está relacionada, por ex., com a habilidade para ter boas soluções mesmo que não se conheça uma justificativa com base científica para explicar o problema.

Relacionado ao fato do projeto ser um processo iterativo.

Como num projeto a primeira solução não é normalmente satisfatória, são realizadas novas tentativas até que o valor ótimo seja atingido.

Uso de esquemas ou desenhos de um SFR na procura da melhor solução. Exemplo: otimização de uma placa de circuito impresso, ajustando os componentes de forma a torná-la menor.

Ligado à evolução tecnológica. Exemplos: máquina à vapor (T. Savery, Newcomen, J. Watt c/patente); disposição das letras no teclado (C. L. Sholes, J. Densmore c/ QWERTY, A. Dvorak); o automóvel através dos tempos.

O mais recente, sendo baseado no desenvolvimento matemático e computacional. Exemplos: programação linear e não-linear, cálculo diferencial, teoria do controle.

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