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PLANEJAMENTO E MODELAGEM
COMO CRIAR MODELOS NA ENGENHARIA.
Prof. Edgar Alberto de Brito
Apresentação 06Introdução a Engenharia Elétrica
Continuando os conceitos
anteriores, nessa
apresentação será
mostrado como gerenciar
seus projetos
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SINOPSE
É muito arriscado, além da dificuldade, e às vezes até impossível, a solução direta de muitos dos problemas em engenharia, coloca-los em prática imediatamente.
É preciso ter consciência de que o melhor projeto é aquele em que está completamente descrito e validado! Sem esse processo pode ser que apresente dificuldades operacionais relevantes.
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PROJETOS SEM PLANEJAMENTO
Imagine o que acontece se os responsáveis pelo projeto partissem diretamente para a sua execução.
Quais as dificuldades encontradas para construção de:
Transatlântico
Jato comercial
Barragem para uma hidrelétrica
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PREOCUPAÇÕES NA ENGENHARIA
Segurança
Custos
Eficiência
Ao menos, existem três grandes preocupações constantes na
engenharia, que podem estar comprometidas, são elas:
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PRINCIPAL:NECESSIDADE DE PLANEJAMENTO, COMUNICAÇÃO & ENTENDIMENTO
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O QUE É PRECISO:
Planejar [uma das principais tarefas é modelar adequadamente o problema].
Representar a idéia [a representação é feita através de uma estrutura mais simplificada que facilita a sua solução]
ou seja , criar um:
Modelo !
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O QUE ACONTECE SEM PROJETO?(1)
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ISSO (2)...
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ISSO...(3)
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ISSO... (4)
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OU ISSO ... (5)
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OU AINDA ISSO ... (6)
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CUIDADO !!!
Ainda bem que
sei ler projetos ....
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O QUE É MODELAR
Modelar é representar um Sistema Físico Real (SFR), ou parte dele, em forma simbólica, convenientemente preparada para predizer ou descrever o seu comportamento...
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SISTEMA FÍSICO REAL
Furador de papel e seu modelo
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CLASSIFICAÇÃO DOS MODELOS
Os modelos podem ser classificados basicamente em quatro tipos, a saber:
Icônico
Diagramático
Matemático
Representação gráfica (que poder ser interpretada como uma visualização dos modelos matemáticos ou de algum SFR)
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MODELO ICÔNICO
é aquele que representa, de forma mais fiel possível, o SFR.
Podem ser bi ou tridimensionais, confeccionados em tamanho natural (escala 1x1) ou em escala ampliada ou reduzida.
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EXEMPLOSBidimensional → mapas, plantas, fotografias.
Tridimensional → maquetes e estátuas.
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MODELO DIAGRAMÁTICOé um conjunto de linhas e símbolos que representam a estrutura ou o comportamento do SFR
Uma característica típica desta forma de representação é a pouca semelhança física
entre o modelo e o seu equivalente real.
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MODELO MATEMÁTICO
É uma idealização, onde são usadas técnicas de construção lógica, não necessariamente naturais e, certamente, não completas.
Deve-se ter em mente que os SFRs são em geral complexos e que, criando um modelo
matemático, simplifica-se o sistema podendo analisá-lo com mais facilidade.
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REPRESENTAÇÃO GRÁFICAUma representação gráfica é a amostra de fenômenos físicos, econômicos, sociais, ou outros de forma ordenada e escrita.
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EXEMPLOEste tipo de representação constitui um útil auxílio à visualização, comunicação e previsão de projetos
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CONSTRUÇÃO GRÁFICARepresentação gráfica da posição de um móvel em MRUV em função do tempo
substituindo-se agora os valores de “t”, em segundos, tem-se:
cuja representação gráfica resulta em:
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OUTRO EXEMPLOGráfico produzido no Excel
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A IMPORTÂNCIA DOS MODELOS
Os modelos são utilizados na engenharia porque:
a) é muito dispendioso e nada prático construir todas as alternativas possíveis do SFR até se encontrar uma solução satisfatória;
b) algumas vezes o processo direto de construção de alguns sistemas, além de impraticável, pode ser destrutivo e perigoso;
c) a precisão do processo pode ser aumentada através do aprimoramento do modelo pois, como o problema está simplificado, tem-se condições de exercer um controle maior sobre o seu comportamento (menos variáveis para serem controladas);
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CONT...
d) é possível, em menor espaço de tempo, fazer um exame da situação de muitas variáveis, determinando seus efeitos no desempenho do SFR;
e) com as ferramentas computacionais hoje disponíveis, diversas combinações de variáveis podem ser analisadas mais rápida e economicamente;
f) a abstração de um problema relativo ao equivalente real, leva-o do campo desconhecido para um campo familiar, pois o engenheiro está lidando com algo que pertence ao seu domínio de conhecimento.
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NOTAS:
Sempre aparecerão erros ou diferenças entre os resultados previstos (calculados) e os medidos, devido às simplificações introduzidas na formulação dos modelos.
Os modelos não são únicos. Diferentes modelos podem ser utilizados para analisar o desempenho de um sistema sob diferentes pontos de vista.
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MODELO E SISTEMA FÍSICO REAL (SFR)
A análise completa ou a solução perfeita de um problema, que exige levar-se em consideração todos os fatores e efeitos concebíveis, é praticamente impossível ;
Ninguém conhece todos os fatores relevantes ou prever todos os seus efeitos possíveis, como também, muitos desses fatores por serem pouco significativos, tem pouco influência e assim podem ser desprezados
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EXEMPLO:Modelo para prever o deslocamento na extremidade livre de uma viga em balanço, que corresponde ao SFR abaixo indicado, onde os parâmetros representam:
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EQUAÇÃO MATEMÁTICA REPRESENTATIVA.Para se chegar a equação abaixo, que fornece a previsão do deslocamento na extremidade livre da viga em balanço, algumas hipóteses simplificativas foram supostas válidas.
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PREVISÃO DO MODELOModelo de previsão do deslocamento de uma viga em balanço
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VALIDADES DAS HIPÓTESES SIMPLITICATIVAS
Hipóteses simplificativas para a solução de um problema, surge a necessidade de sua verificação, especialmente através da experimentação
A verificação é mesmo imprescindível, pois não se pode utilizar um modelo sem saber da sua precisão na representação do SFR.
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ANÁLISES DO MODELO
Em função das hipóteses simplificativas, deles deve-se esperar um certo grau de discrepância com a realidade
A equação representa o modelo matemático, que com os valores de ensaios de L, F, E, b e h calculam-se as deflexões
Relação entre força e deslocamento (medido e calculado)
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ANÁLISES DOS DADOSSobrepondo os dois gráficos, para que o modelo matemático tenha uma boa capacidade de representação
Relação entre força e deslocamento (correlação ou não)
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PARA QUE SE UTILIZAM OS MODELOS
Os engenheiros utilizam modelos para:
Pensar (refletir, visualizar)
Comunicar
Prever
Controlar
Ensinar e Treinar
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CONSIDERAÇÕES:
É importante ressaltar que, na solução de problemas, deve-se ter consciência das limitações que sempre estarão presentes quanto da utilização de um modelo de um fenômeno físico ou na previsão do seu comportamento.
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PROJETOS PARA PARTICIPAÇÃO DOS ALUNOS
Projetos acadêmicos para os alunos de engenharia
Baja.
Aero design.
Robótica.
Projetos para Campeonato entre grupos:
Barco a vapor de Papelão.
Elevador de cargas de Seringas.
Ponte de Macarrão.
Catapultas Mecânicas.
Propulsores Elásticos
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“O único lugar onde o sucesso vem antes do
trabalho é no dicionário.!!!”
Tenham uma boa semana !!!