Modernização de Equipamentos do Laboratório de Informática do Curso de Graduação em Engenharia Química: O uso da informática como ferramenta para a construção do conhecimento destaca-se como uma alternativa aos tradicionais métodos de ensino. Isto se deve a constante busca por novos paradigmas de ensino-aprendizagem que tornem o ato de ensinar e aprender prazeroso. Em se tratando dos cursos de engenharia, o interesse por estudos de caso mais próximos a realidade industrial está diretamente ligada ao uso de recursos computacionais, visto a grande quantidade de aplicações que podem ser desenvolvidas. Especificamente na Engenharia Química, a análise destes problemas implica na avaliação de modelos matemáticos em diferentes contextos, a saber, na simulação, no controle e na otimização de processos. Para essa finalidade, o uso de recursos computacionais se torna imprescindível, visto que estes modelos representam fenômenos com grande complexidade, o que impossibilita a sua análise sem o uso destes recursos. Diante do que foi apresentado, o presente projeto tem por objetivo a atualização de CPUs (Unidade Central de Processamento) no Laboratório de Informática do Curso de Graduação em Engenharia Química para a análise de estudos de caso mais próximos a realidade industrial, o que possibilitará a complementação da formação dos discentes do Curso de Graduação em Engenharia Química para o mercado de trabalho, bem como para o seu ingresso na pós-graduação.
Fomento: EDITAL PROGRAD 002/2018.
Vigência: 2018-2020.

Modelagem Robusta para o Diagnóstico de Defeitos em Unidades Geradoras: Desenvolvimento de uma ferramenta computacional para auxiliar no diagnóstico de defeitos que ocorrem em unidades geradoras (UGs), cobrindo diversas condições de operação e levando em consideração as principais fontes de incertezas que influenciam diretamente no comportamento do sistema. A ferramenta computacional tem como objetivo a elaboração de regras de diagnóstico e para a avaliação do envelhecimento de UGs.
Fomento: P&D 2476-3108/2016.
Vigência: 2017-2019.

Desenvolvimento de um Algoritmo de Otimização Baseado em Robustez e Confiabilidade para o Projeto de Sistemas de Engenharia: O projeto de sistemas de engenharia representa uma tarefa desafiadora por demandar a resolução de um problema de otimização inerentemente multi-objetivo. Outro aspecto que deve ser considerado durante a etapa de projeto é a presença de incertezas. Neste caso, os objetivos que devem ser alcançados com o projeto podem ser muito sensíveis a pequenas variações (incertezas) no modelo matemático, nas variáveis de projeto, nos parâmetros e, consequentemente, no vetor de objetivos. Em termos práticos, a forma mais comum e tradicional para se levar em conta incertezas no projeto de sistemas de engenharias é através da definição dos valores de projeto como o resultado do produto do valor das variáveis que apresentam incerteza por um fator de segurança. Esta estratégia, no entanto, falha ao não permitir a quantificação da confiabilidade do projeto ótimo uma vez que um fator grande de segurança pode não significar uma confiabilidade mais alta. Apesar de existirem trabalhos envolvendo otimização robusta e otimização baseada em confiabilidade, a grande maioria das aplicações que podem ser encontradas na literatura tratam de problemas mono-objetivos. Neste contexto, o presente projeto de pesquisa tem como objetivo o desenvolvimento de uma ferramenta versátil para o projeto de sistemas de engenharia e áreas afins através do algoritmo de Evolução Diferencial em associação com conceitos de robustez e confiabilidade no contexto multi-objetivo. Além disso, aplicar esta metodologia ao projeto de sistemas de engenharia e áreas afins, com ênfase em problemas de bioengenharia, biotecnologia, projeto e de controle ótimo.
Fomento: FAPEMIG (Processo APQ-01669-17).
Vigência: 2018-2019.

Otimização Multi-Objetivo Robusta Aplicado ao Projeto de Hidrociclones usando Técnicas de Inteligência Computacional: Hidrociclones são equipamentos de separação que consistem basicamente de uma parte com formato de um cilindro associado a uma região com formato de cone para a separação sólido-líquido e líquido-líquido. As dimensões geométricas de cada parte são importantes no processo de separação, sendo relacionada com a capacidade e poder de classificação do equipamento. O presente projeto de pesquisa tem como principal objetivo propor uma metodologia sistemática para o tratamento de problemas de otimização multi-objetivos robustos usando o Water Cycle Algorithm. Como principal aplicação propõe-se o projeto robusto de um hidrociclone considerando como objetivos a minimização da Razão de Líquido e do Número de Euler e da maximização da Eficiência Total. Para essa finalidade são consideradas como variáveis de projeto: o diâmetro da alimentação, o diâmetro do overflow, o comprimento do equipamento e o ângulo do tronco de cone. Além disso, também objetiva-se a validação dos resultados obtidos com a resolução do problema de otimização robusto através da realização de experimentos de acordo com os hidrociclones projetados.
Fomento: CNPq (Processo CNPq-408247-6).
Vigência: 2017-2018.

Projeto de Sistemas de Engenharia usando Técnicas de Inteligência Computacional e Otimização Multi-Objetivo Robusta: Nos dias atuais, o projeto de sistemas de engenharia representa uma tarefa desafiadora por demandar a resolução de um problema de otimização inerentemente multi-objetivo. Para o projeto deve-se conhecer a modelagem matemática dos fenômenos físicos e químicos (equações de balanço de massa, energia, quantidade de movimento), o vetor de variáveis de projeto, de parâmetros e de objetivos. Tradicionalmente, o projeto de sistemas de engenharia não considera incertezas durante esta etapa. Neste caso, os objetivos que devem ser alcançados com o projeto podem ser muito sensíveis a pequenas variações (incertezas) no modelo matemático, nas variáveis de projeto, nos parâmetros e no vetor de objetivos. Do ponto de vista prático, é natural que a solução de um problema de engenharia possa ser produzida, por exemplo, sob certas tolerâncias, pois ser muito exigente na precisão pode inviabilizar financeiramente ou tecnicamente o projeto. Neste contexto, o presente projeto tem por objetivo o desenvolvimento de uma ferramenta computacional para o tratamento de robustez em problemas de otimização multi-objetivos usando computação bio-inspirada.
Fomento: Fapemig (Processo APQ-01540-13).
Vigência: 2014-2015.

Resolução de Problemas Inversos de Bio-Transferência de Calor usando Técnicas de Inteligência Computacional Inspiradas na Natureza: O presente projeto de pesquisa tem por objetivo a formulação e resolução de um problema inverso de bio-transferência de calor usando técnicas de otimização inspiradas na natureza. Neste contexto, deseja-se determinar o coeficiente de perfusão sanguínea na equação de bio-transferência de calor. Além disso, objetiva-se aplicar o Método Implícito das Direções Alternadas para a resolução do problema direto de bio-transferência de calor; desenvolver uma estratégia para a redução do número de avaliações da função objetivo nos métodos de otimização; propor uma estratégia para a redução do número de avaliações da função objetivo e avaliar a influência da localização dos sensores para na qualidade da estimação, além da influência do ruído utilizado.
Fomento: Fapemig (APQ-01419-11).
Vigência: 2011-2013.

Formulação e Resolução de Problemas de Bio-Transferência de Calor usando Termografia e Técnicas de Inteligência Computacional: A modelagem da transferência de calor em tecidos caracteriza-se pelos múltiplos mecanismos fenomenológicos envolvidos, dentre os quais pode-se citar condução, convecção, radiação, metabolismo, evaporação e mudança de fase. Além disso, com propriedades térmicas dos tecidos dependentes da temperatura e do teor de água. Os processos de bio-transferência de calor em tecidos são, em geral, controlados pelo coeficiente de perfusão de sangue através da rede vascular que, por sua vez, influenciam significativamente a distribuição da temperatura local. Quando há uma diferença significativa entre a temperatura do sangue e a do tecido através do qual este escoa, a transferência de calor por convecção irá ocorrer, alterando as temperaturas tanto do sangue quanto do tecido. O efeito da elevação da temperatura em tecidos é avaliado através da termografia. Essa técnica utiliza a medição da energia de radiação dos corpos no campo dos raios infravermelhos, para mensurar ou observar padrões diferenciais de distribuição de temperaturas através da troca ou perda de calor de um componente, com o objetivo de propiciar a formação de imagens térmicas. Dentre as aplicações envolvendo modelos de bio-transferência de calor, destaca-se o seu uso para a detecção de tumores através da formulação de um problema inverso. O objetivo da formulação matemática é estudar o efeito da elevação de temperatura local a fim de destruir as células cancerígenas, sem, no entanto, causar dano térmico na região sadia circunvizinha, para os casos onde o tratamento cirúrgico não é recomendável ou possível, tais como câncer de colo-retal avançado, carcinoma esofageal, adenomas de duodeno e colangiocarcinomas do duto biliar extra-hepático. Neste contexto, o principal objetivo deste projeto é a detecção de tumores através de dados de termografia e da aplicação de técnicas de otimização bio-inspiradas na natureza. Neste caso, são empregados os algoritmos de colisão de partículas, de colônias de abelhas e de vagalumes.
Fomento: CNPq (Universal 14/2011).
Vigência: 2011-2013.

Organização de Evento Técnico-Científico: Organização de Evento Técnico-Científico (XV Encontro de Modelagem Computacional e III Encontro de Ciência e Tecnologia de Materiais).
Fomento: Fapemig (Projeto OET-00383-12).
Vigência: 2012-2012.

Tecnologia de Nano-Aerossóis: Remoção de Partículas Nanométricas de Rejeitos Gasosos: O aumento da poluição atmosférica decorrente da emissão de materiais particulados no ar tem despertado o crescente interesse no desenvolvimento de estudos sobre o assunto. Estudos recentes têm demonstrado o risco da exposição as partículas nanométricas e sua relação direta com a qualidade de vida da população. Embora partículas ultrafinas respondam por menos de 1% em massa de material particulado, elas representam uma fração significativa (>90%) em termos de concentração. Como o grau de toxidade da partícula está associado a sua área superficial, partículas com diâmetros abaixo de 50nm representam um problema cada vez mais evidente, ao passo que o uso de materiais nanométricos está crescendo exponencialmente. Neste contexto, destaca-se a importância do apoio para a formação e desenvolvimento de novos centros de pesquisa em nanotecnologia, em especial no estado de Minas Gerais, que assim como os estados do Rio de Janeiro e São Paulo, também dispõe de núcleos altamente capacitados e estimulados pelo interesse mundial acerca do assunto. A remoção de partículas nanométricas de correntes gasosas, seja para limpeza de gases ou recuperação do produto, está se tornando um passo imprescindível na cadeia de produção, destacando-se como um dos pontos que tem motivado o interesse na área. Dentre os vários equipamentos potencialmente capazes de operar com eficiência na remoção de partículas de correntes gasosas, destacam-se os filtros fibrosos. Tais filtros são, em princípio, capazes de atuar em escala sub-micrométrica, mas as informações referentes ao seu desempenho em escala nanométrica ainda são muito pouco conhecidas. O presente trabalho pretende abordar o problema da emissão de nanopartículas em aerossóis e propor mecanismos de coleta eficientes para a captura das mesmas. O sistema experimental proposto neste projeto é capaz de simular uma contaminação de partículas nanométricas em uma corrente de ar ultra-puro, a fim de que, posteriormente seja possível investigar a eficiência do processo.
Fomento: Fapemig.
Vigência: 2010-2012.

Solubilidade do Fertilizante Uréia em Mistura Etanol+Água de 5,0 a 60,0 C: O presente projeto de pesquisa tem como objetivo principal estudar o efeito da adição do solvente etanol em misturas aquosas (frações de etanol de: 25, 50, 75%) e em etanol puro (100%) contendo uréia em uma faixa de temperatura de 5,0 a 60,0 C. Além disso, contribuir com os estudos experimentais de equilíbrio de fases e enriquecer a literatura com dados inéditos, coletados em laboratório para a determinação de propriedades físico-químicas que serão úteis no projeto de sistemas de separação da indústria química e afins. Para esta finalidade será realizada o ajuste de dados experimentais de solubilidade da uréia em função da temperatura ou da fração mássica de etanol na faixa de temperatura pesquisada.
Fomento: CNPq (Projeto 2011-0128).
Vigência: 2010-2012.

Resolução de Problemas Inversos em Engenharia usando Técnicas Bio-inspiradas na Natureza: O presente projeto de pesquisa tem como objetivo principal a avaliação de métodos de otimização bio-inspirados na natureza aplicados em problemas inversos em sistemas de engenharia química. Como objetivos secundários, pretende-se propor: i) uma estratégia para reduzir o número de avaliações da função objetivo, fato este que tem limitado a sua utilização em problemas reais; ii) comparar diferentes técnicas de otimização em problemas de engenharia química, definindo assim, uma faixa para a empregabilidade dos parâmetros nestes métodos; e iii) avançar e divulgar esses métodos na comunidade acadêmica e científica.
Fomento: Fapemig (Projeto ENG014).
Vigência: 2010-2011.

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