esquisa
e
Extensã
Pesquisa e Extensão
Revista de Atividades de Pesquisa e Extensão
da Faculdade de Ciência e Tecnologia de
Montes Claros - FACIT
Volume II
Coletânea de Artigos Selecionados da
Comunidade Acadêmica da FACIT
Copyright©2012, Fundação Educacional Montes Claros/FACIT
PRESIDENTE DO CONSELHO DE ADMINISTRAÇÃO
Ariovaldo de Melo Filho
DIRETORA SUPERINTENDENTE
Ângela Maria de Carvalho Veloso
DIRETOR ADMINSTRATIVO E FINANCEIRO
Jackson Prates Oliveira
DIRETORA ACADÊMICA
Daniela Fernandes Jorge de Mello
COORDENADOR ADMINISTRATIVO
Haroldo de Moraes Lopes
COORDENADORES DE PESQUISA
Renato Dourado Maia
Gilzeane dos Santos Sant'Ana Prazeres
Luiz Fernando Oliveira Maia
COORDENADORA DE EXTENSÃO
Janne Ribeiro Timóteo
COORDENADOR DE MATERIAIS E PATRIMÔNIO
Jair Barbosa Silva
SECRETÁRIA ACADÊMICA
Mariuza Soares Santos
COORDENADORES DOS CURSOS DE ENGENHARIA
Profª. Ms. Gisele Figueiredo Braz
Prof. Ms. Leonardo Santos Amaral
Prof. Ms. Maurílio José Inácio
Prof. Murilo Pereira Lopes
Prof. Ms. Paulo Fernando Rodrigues Matrangolo
Prof. Ms. Renato Dourado Maia
PEDAGOGAS
Maria de Lourdes Soares
Maria Tereza Avelino Silva
REVISORA DE TEXTO
Marília Pimenta Peres
REVISOR TÉCNICO
Reinilson Nogueira
CAPA
Júnia Rebello
Gráfica Uni-Set Ltda.
IMPRESSÃO
Gráfica Uni-Set Ltda.
Revista Pesquisa & Extensão / FACIT - Vol. 2, Nº 1, Montes Claros: FACIT, 2012.
Este documento pode ser reproduzido, no todo ou em partes, desde que seja citada a fonte.
APRESENTAÇÃO
APRESENTAÇÃO
O lançamento da segunda edição da Revista Pesquisa e Extensão, da Faculdade de
Ciência e Tecnologia de Montes Claros – FACIT -, vem abrilhantar as comemorações dos
10 anos da FACIT, ratificando a importância do processo de construção conjunta do
conhecimento entre discentes e docentes para o crescimento, o amadurecimento e a
consolidação de uma instituição de ensino superior.
A Revista é um espaço para a publicação dos resultados de projetos desenvolvidos
na FACIT, propiciando a alunos e professores a oportunidade de apresentarem seus
trabalhos, e cumprindo o seu papel de incentivo e divulgação da produção científica.
Através dos artigos apresentados nesta edição, constata-se a relevância das
atividades de pesquisa e extensão, como pilares fortes da FACIT, que potencializam o
processo de aprendizagem e oportunizam a inovação, contribuindo para o
desenvolvimento de profissionais diferenciados.
Destacamos nesse processo a importância do apoio da FAPEMIG, através da
concessão de bolsas para o Programa de Iniciação Científica - PIC, o que tem contribuído
para o crescimento da FACIT, incentivando a formação de novos grupos de pesquisa nas
áreas das Engenharias de Computação, Controle e Automação, Química, de Produção e de
Telecomunicações.
Ao longo de seus 10 anos de existência, a FACIT realizou investimentos e
estabeleceu parcerias para estruturar a tríade ensino, pesquisa e extensão, que hoje
encontra-se consolidada. Este fato pode ser constatado nesta Revista, que está cada vez
mais se firmando como um espaço de debate e reflexão, onde temas oriundos de várias
áreas do conhecimento se complementam e enriquecem aos que tem a oportunidade de
conhecê-la.
Parabenizamos a todos os pesquisadores discentes e docentes autores dos artigos
contidos neste número, e a equipe responsável pelo desenvolvimento desta relevante
Revista.
Desejamos a todos uma proveitosa leitura.
Ariovaldo de Melo Filho
Presidente do Conselho Administrativo Técnico Pedagógico da FACIT
Presidente do Conselho de Administração da FEMC
SUMÁRIO
EDITORIAL
Mensagem da Coordenação de Pesquisa..............................................................................................................................05
Renato Dourado Maia, Gilzeane dos Santos Sant'Ana Prazeres e Luiz Fernando Oliveira Maia
ARTIGOS ORIGINAIS
HEINRICH HERTZ E A REPRESENTAÇÃO DA MECÂNICA..................................................................................07
Eduardo Simões.
COLÔNIAS DE ABELHAS COMO MODELO PARA DESENVOLVIMENTO DE SISTEMAS
COMPUTACIONAIS.......................................................................................................................................................11
Renato Dourado Maia, Camila Tejada Berloffa e Dávila Patrícia Ferreira Cruz.
UTILIZAÇÃO DA BIOMASSA NO DESENVOLVIMENTO DE NOVOS PRODUTOS...........................................17
Sandra Matias Damasceno, Kamilla Alves Carvalho, Christina Thâmara Soares Oliveira, Ludmilla Louise Cerqueira
Maia Prates, Izabela Aparecida Luiz Ribeiro e Maria Fernanda Silveira Sales.
APLICAÇÃO DE RADIOFREQUÊNCIA EM DOMÓTICA.......................................................................................21
Leonardo Santos Amaral, Albert Michael Macedo Santos, Gabriel Figueiredo Freire Cardoso, Gabriel Santos
Almeida e Thalis Antunes de Souza.
TRANSPORTADOR PNEUMÁTICO: ESTUDO DOS FATORES QUE INTERFEREM NO SEU DESEMPENHO
DURANTE O PROCESSOR DE MOAGEM NA FABRICAÇÃO DE CIMENTO.....................................................25
Gisele Figueiredo Braz e Leonard César Ferreira Santos.
UTILIZAÇÃO DE INTELIGÊNCIA COMPUTACIONAL EM SISTEMAS EMBARCADOS: UM ESTUDO DE
CASO................................................................................................................................................................................31
Maurílio José Inácio, Lucas Starick Lisboa e Thalis Antunes de Souza.
PROJETO E CONSTRUÇÃO DE UMA PLANTA DIDÁTICA PARA ENSINO DE ESTRATÉGIAS DE
CONTROLE DE NÍVEL, VAZÃO E TEMPERATURA EM CURSOS DE ENGENHARIA.....................................35
Rodrigo Baleeiro Silva.
SISTEMA EMBARCADO BASEADO EM HARDWARE LIVRE COM UTILIZAÇÃO DE COMPUTAÇÃO NAS
NUVENS APLICADO NO MONITORAMENTO DE AMBIENTES..........................................................................39
Maurílio José Inácio, João Carneiro Netto, Heveraldo Rodrigues de Oliveira, Renato Dourado Maia, Thalis Antunes
de Souza, Felipe Túlio de Castro e Davidson Geraldo de Sousa Maria.
DESENVOLVIMENTO DE SOFTWARE DE GERENCIAMENTO E CONTROLE DE VOLUME DE ÁGUA EM
RESIDÊNCIAS................................................................................................................................................................45
Antônio Fábio Andrade Santos, Renato Dourado Maia, Marcos Vinícius Oliveira Lopes, Marla Núbia Santos
Magalhães e Lucas Souza de Queiroz
ARTIGOS DE REVISÃO
HARDWARE EVOLUTIVO – APLICAÇÕES EM PROBLEMAS DE ENGENHARIA...........................................49
João Carneiro Netto e Carlos Valério Soares Brito
ASSUNTOS GERAIS
COMPUTAÇÃO E SUSTENTABILIDADE: DESENVOLVIMENTO DE UM JOGO DIGITAL EM DEFESA DO
MEIO AMBIENTE...........................................................................................................................................................53
Fellipe Gomes Versiani
EXTENSÃO
A PARTICIPAÇÃO DA FACIT NO PROJETO UNIVERSITÁRIO CIDADÃO.........................................................59
Luiz Fernando Oliveira Maia, Paulo Fernando Rodrigues Matrangolo, Laércio Rocha Franco e Ludmilla Louise
Cerqueira Maia Prates
EDITORIAL
MENSAGEM DA COORDENAÇÃO DE PESQUISA
A pesquisa científica tem por objetivo contribuir com a evolução dos saberes humanos em todos os
setores, sendo sistematicamente planejada e executada de acordo com rigorosos critérios de processamento
das informações. Dessa forma, a pesquisa compreende algumas das atividades desenvolvidas durante a vida
acadêmica, as quais requerem do aluno-pesquisador habilidades necessárias ao pleno desenvolvimento de
suas funções, tais como planejamento, conhecimento e adequação às normas científicas. É dentro dessa
perspectiva que a inserção dos alunos de graduação da FACIT em projetos de pesquisa se torna um
instrumento valioso para aprimorar qualidades desejadas em um profissional de nível superior, bem como
para estimular e iniciar a formação daqueles mais vocacionados para a pesquisa.
Nos dias atuais a globalização, o mercado cada vez mais competitivo e as novas tecnologias estão
exigindo do profissional não apenas o conhecimento teórico, mas também e, especialmente, uma prática
baseada na reprodução e produção de conhecimentos que deve ser acompanhada de uma análise crítica,
reflexiva e criativa para que os profissionais formados possam ingressar na sociedade de maneira competente
e atuante. Nesse sentido, o envolvimento dos estudantes da FACIT em projetos de pesquisa contribui para a
sua formação profissional, auxiliando-os no desenvolvimento pessoal e no aprimoramento de sua capacidade
de exercer com competência atividades referentes à sua profissão. Além disso, oportuniza ao aluno o contato
com diferentes áreas do conhecimento, contribuindo para a formação integral, elemento essencial para o
mercado de trabalho.
Nesse contexto, objetivando a divulgação acadêmico-científica das produções da comunidade
acadêmica, a Coordenação de Pesquisa da FACIT apresenta o segundo volume da revista Pesquisa &
Extensão. Este segundo número é composto de 12 artigos de projetos desenvolvidos nas áreas das
Engenharias de Computação, Controle e Automação, Química, de Produção e de Telecomunicações. As
atividades de Pesquisa como o Programa de Iniciação Científica, o Seminário de Iniciação Científica, a
Semana da Engenharia, o Workshop de Ciência, Cultura e Tecnologia, o Seminário da Interdisciplinaridade
do Cálculo e as atividades de Extensão são prioridades nos trabalhos divulgados nesta Revista.
Os artigos foram selecionados por meio de edital e passaram por uma etapa de avaliação. A
Coordenação de Pesquisa parabeniza aos acadêmicos e professores pelo empenho e dedicação na formulação
desses artigos que vão, além de abrir caminhos para docentes e discentes na busca de soluções inovadoras
para os mais diversos problemas da humanidade, contribuir para o crescimento da FACIT como instituição de
ensino superior que prepara profissionais cientificamente competentes e dotados de autonomia profissional.
É importante destacar a relevância da divulgação científica, que têm múltiplos objetivos, dentre os
quais merece destaque o incentivo à prática da Pesquisa e à participação nas atividades de Extensão
oferecidas pela FACIT, visto que esses elementos são indispensáveis para a consolidação de um processo de
ensino de qualidade. Ademais, por meio desse trabalho de divulgação, espera-se que outros acadêmicos e
professores sintam-se instigados a se envolverem em atividades científicas e participarem da construção do
conhecimento e do aumento da produção científica brasileira.
Por fim, a equipe de profissionais da Coordenação de Pesquisa deseja a todos uma curiosa e
agradável leitura dos artigos presentes nesta revista
Renato Dourado Maia,
Gilzeane dos Santos Sant’Ana Prazeres
Luiz Fernando Oliveira Maia
Coordenação de Pesquisa
Editores da Pesquisa &Extensão
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ARTIGO
REVISTA PESQUISA & EXTENSÃO – VOLUME 2, NÚMERO 1, 2012 – ISSN 2236-7160
HEINRICH HERTZ E A REPRESENTAÇÃO DA MECÂNICA
Eduardo Simões
Doutor em Filosofia, Professor da Faculdade de Ciência e Tecnologia - FACIT
Resumo: O objetivo do presente artigo assenta-se na exposição da representação da mecânica proposta por
H. Hertz. Em sua época, duas eram as representações da mecânica disponíveis: a mecânica clássica
(newtoniana) e a mecânica energetista. Hertz verificará que essas imagens, apesar de oferecerem avanços
na aplicação prática, eram providas de conceitos, segundo ele, supérfluos e vazios que, no limite, não
apontariam para nada que se pudesse encontrar na natureza. Sendo assim, ele propõe sua própria imagem,
da qual irá suprimir os conceitos em questão e em seu lugar apresentará uma representação fundamentada
em sistemas com vínculos, regida por uma lei fundamental. O que ele consegue fazer é apresentar uma
proposta original que figurará uma das mais interessantes filosofias da ciência do século XIX.
Palavras-chave: Hertz, Física, Mecânica, Representação.
as 'impressões' de Hume ou as 'sensações' de Mach),
simplesmente acontecem” (JANIK; TOULMIN, 1991, p.
156). É da confusão na tradução desses dois termos que
muitos problemas interpretativos surgem.
1. Introdução
Publicado postumamente, Os Princípios da
Mecânica: apresentados em uma nova forma de 1894
ocupou os três últimos anos da vida de Hertz. Sobre a
estrutura e finalidade dessa obra, sua leitura parece
apontar para a realidade da representação no interior das
teorias científicas: sua forma, conteúdo e finalidade.
2. Representações da Mecânica e os critérios
hertzianos de avaliação das mesmas
O termo “representação” havia ganhado bastante
destaque entre os cientistas-filósofos alemães no século
XIX – é o caso de G. Kirchhoff, H. Helmholtz, E. Mach,
L. Boltzmann – e teria entrado em circulação através das
filosofias de Kant e Schopenhauer.
Na época de Hertz havia duas representações da
mecânica em voga: uma era derivada da mecânica
newtoniana, que tinha no conceito de força um dos seus
elementos fundamentais; a outra, baseada no princípio da
conservação da energia, que partia dos mesmos
fundamentos da primeira, com exceção do conceito de
força, substituído pelo de energia. Na primeira
representação, o conceito newtoniano de força era por
Hertz considerado problemático e servia como uma
espécie de engrenagem extra da descrição mecânica (tal
conceito era ao mesmo tempo confuso e supérfluo). No
caso da segunda representação, era o conceito de energia
que se apresentava problemático – “surgem aqui
problemas com o significado de energia: como distinguir,
no caso geral, os dois tipos (cinética e potencial) e onde
'situar' a energia potencial (...)” (MOREIRA, 1995, p.
34). Certo é que Hertz procurará fazer a mais ambiciosa
unificação da descrição mecânica da natureza. E por que
isso? A mecânica até então desenvolvida não serviria mais
à tarefa para a qual se dispunha? O próprio Hertz explica
seus motivos:
Segundo Janik e Toulmin (1991, p. 147-156),
dois termos na língua alemã equivalem à palavra
“representação”, com significados completamente
diferentes, unindo duas noções encadeadas, que não se
distinguiam claramente na época de Hertz e que, até hoje,
são confundidas e trocadas uma pela outra: uma com
sentido usualmente ligado ao “sensorial” ou “perceptivo”
e a outra mais “público” ou “linguístico”. A primeira
(sensorial) estava ligada à palavra alemã Vorstellung; e a
segunda (pública), à palavra Darstellung. A primeira
pode ser relacionada com a óptica fisiológica de
Helmholtz ou com a psicologia de Mach e equivale ao
termo lockiano “ideia” – termo utilizado pelos filósofos
britânicos, equivalendo a “sensações”. Vorstellung “é a
palavra corretamente empregada pelos alemães para
denotar um quadro mental de um dado sensorial”
(JANIK; TOULMIN, 1991, p. 156). Já Darstellung
(termo utilizado na mecânica de Hertz) não quer significar
uma representação como reprodução de impressões
sensoriais. Mais do que isso, equivale a “esquemas
cognitivos”, “fórmulas”, “modelos” – esquemas
conscientemente construídos para o conhecimento:
“nesse modo de representação, os homens não são meros
espectadores passivos a quem as 'representações' (como
Eu não me dediquei a esta tarefa porque a mecânica vem
mostrando sinais de inadequação em suas aplicações, nem
porque ela, de alguma forma, conflita com a experiência, mas,
somente, como forma de me livrar do sentimento opressivo de
que seus elementos não estariam livres de coisas obscuras e
ininteligíveis. Não tenho procurado a única imagem da
mecânica, nem ainda a melhor imagem, eu só tenho procurado
encontrar uma imagem inteligível e mostrar por um exemplo
que isso é possível e que se deve procurar como (HERTZ,
1956, p. 33 – grifos nossos).
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REVISTA PESQUISA & EXTENSÃO – VOLUME 2, NÚMERO 1, 2012 – ISSN 2236-7160
Hertz não estava insatisfeito com o êxito da
mecânica em suas aplicações; para ele mostravam-se
problemáticos seus conceitos e proposições
fundamentais. Tanto que não repudia as mecânicas
concorrentes. Desse modo, eram os conceitos de força e
energia, ponto fulcral da mecânica de seu tempo,
“obscuros” e “ininteligíveis” e precisavam ser revistos.
3. A Representação Hertziana da Mecânica
Segundo Videira (1995), o século em que
viveram Helmholtz, Boltzmann e Hertz testemunhou o
nascimento de um novo ramo de especialização da física,
denominado física teórica – que se utiliza de modelos
matemáticos e conceitos físicos, juntamente com técnicas
de dedução como a lógica e a análise crítica, com o
objetivo de prever fenômenos físicos e explicá-los de
modo racional. “Essa especialização acarretou a
impossibilidade, salvo honrosas exceções, como a dos
três cientistas, de uma pessoa ser ao mesmo tempo, físico
teórico e físico experimental” (VIDEIRA, 1995, p. 1213). Seu surgimento granjeou-lhes grande relevância,
garantindo-lhes cadeiras nas maiores universidades do
mundo.
Como não era gratuita a insatisfação de Hertz e
como pretendia demonstrar onde se encontravam os
equívocos relacionados aos conceitos supracitados das
mecânicas precedentes, em seu Os Princípios da
Mecânica ele formula três critérios que o condicionarão a
avaliar criticamente qualquer teoria científica, a saber,
permissibilidade (Zulässigkeit) lógica, correção
(Richtigkeit) e adequação (Zwegmässigkeit) (HERTZ,
1956, p. 2).
E o que tem Os Princípios da Mecânica com
física teórica? Trata-se de uma terceira via, alternativa às
duas vias precedentes, denominada “mecânica de Hertz”,
cuja representação teórica procura dar uma explicação
racional aos fenômenos mecânicos, aperfeiçoando e
corrigindo teorias precedentes e traduzindo-as para uma
linguagem matemática mais apropriada. Alguém poderia,
todavia, indagar: mas, na física teórica, a teoria
formulada não é alimentada pelos dados obtidos na
experiência, oferecendo explicações para esses dados e
prevendo efeitos e fenômenos que possam ser testados
experimentalmente, sendo assim submetida à
falseabilidade? É exatamente o que faz a mecânica de
Hertz, conforme vem expresso em seu Livro II. No
entanto, nesse mesmo trabalho encontra-se uma
componente filosófica precedente (o Livro I)1 sem a qual
não é possível interpretar o conjunto da obra. Trata-se de
uma argumentação que vai ao encontro dos objetivos de
Hertz e que incide diretamente em sua filosofia da ciência.
Diante disso, poder-se-ia levantar uma questão prévia à
obra hertziana: estaria ele preocupado que sua teoria se
confirmasse com a experiência? Se for levada em
consideração somente a afirmação abaixo (de forma
isolada), provavelmente a resposta seria negativa. Isso
porque, segundo Hertz:
A permissibilidade é o requisito de consistência
lógica que tem de ser cumprido por qualquer teoria: as
imagens não podem contrariar as “leis do nosso
pensamento”, isto é, não podem ser logicamente
contraditórias. A correção, por outro lado, atua como
requisito de que haja correção empírica: qualquer teoria
proposta tem de ser compatível com os dados da
experiência – as imagens devem satisfazer à exigência de
conformidade com os fatos. Por fim, a adequação, que
tem a ver com a forma exterior da teoria, com a clareza e
simplicidade dos conceitos e leis utilizados – além de
serem claras na expressão dos traços principais dos
fenômenos, não se devem incluir elementos supérfluos
nas teorias. Se duas teorias são permissíveis e corretas
empiricamente, então, pode-se ainda escolher entre elas
olhando para a simplicidade e elegância dos seus
conceitos e leis fundamentais. Contudo, a noção de
simplicidade hertziana não é primordialmente estética, de
gosto, mas lógica. Devem ser descartadas proposições ou
suposições cuja exclusão em nada reduz o poder preditivo
da mesma teoria.
Com esses critérios é possível identificar
problemas filosóficos no interior dos debates científicos,
como no caso da questão sobre a natureza da “força” ou da
“energia”. Na tradução desses conceitos encontram-se
subjacentes pseudoproblemas que devem ser eliminados e
não resolvidos, pois foram justamente eles quem
promoveram as representações históricas da mecânica
(newtoniana e energetista) e que representam nada mais
que um emaranhado de problemas filosóficos. Sendo
assim, Hertz propõe sua própria representação.
O tema do primeiro livro é completamente independente da
experiência. Todas as afirmações feitas são julgamentos a
priori no sentido de Kant. Elas são baseadas nas leis da intuição
interna, nas formas lógicas seguidas pela pessoa que faz as
asserções; com a experiência externa elas não têm qualquer
outra conexão além das que essas intuições e formas podem ter
(HERTZ, 1956, p. 45).
1
Em virtude do escopo que delimita esta produção, não será possível
tratar dos temas específicos dos livros I e II de Os Princípios da
Mecânica de H. Hertz. Encontra-se no prelo o livro Wittgenstein, Hertz
e a representação do Mundo (SIMÕES, 2012) que, em breve, estará
disponível nas livrarias.
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REVISTA PESQUISA & EXTENSÃO – VOLUME 2, NÚMERO 1, 2012 – ISSN 2236-7160
Essa afirmação representa um primeiro
momento de Os Princípios, que introduz os conceitos
físicos e teoremas sem referência ao mundo externo (daí
sua filosofia da ciência). Elas são afirmadas pelas “leis da
imaginação interior” e pelas formas da lógica. No
segundo livro, as concepções físicas estão relacionadas a
eventos no mundo externo. Para Hertz, embora a
mecânica, vista como um sistema formal parecesse muito
similar com o sistema formal de lógica, ela mantém sua
relação referencial com a natureza. Do contrário, a
afirmação acima contrariaria a exigência de que sua
própria teoria não desrespeitasse o critério de “correção”.
Em sua representação, o conceito de força
somente aparecerá como uma espécie de auxílio
matemático ou resultado da interdependência dos
movimentos de dois corpos pertencentes a um mesmo
sistema – “o movimento do primeiro corpo determina
uma força e esta força, então, determina o movimento do
segundo corpo” (HERTZ, 1956, p. 28). Conforme
apontado pela lei fundamental, nesse caso, a força será
considerada como causa e consequência do movimento,
apresentando-se como “uma consequência necessária do
pensamento” (ibidem). Outra substituição promovida
pelo sistema hertziano, ou pela mecânica de Hertz, é o
conceito de energia ou a estranheza do conceito de energia
potencial. Na superação das dificuldades promovidas por
esse conceito, Hertz se vê envolvido com a noção de
objetos físicos não mensuráveis (massas ocultas), pelos
quais irá pagar um alto preço:
Como se caracteriza, então, a representação
hertziana da mecânica? Primeiramente, ela evita a
utilização de conceitos como “força” e “energia” e “parte
de apenas três concepções fundamentais independentes,
ou seja, tempo, espaço e massa” (HERTZ, 1956, p. 24) e
o seu objetivo é “representar as relações naturais entre
estas três concepções, e apenas três” (HERTZ, 1956, p.
25). As justificativas para a rejeição dos dois primeiros
grandes sistemas mecânicos foram dadas acima, resta
saber de que forma tais sistemas foram superados. Em
termos gerais seu sistema assenta-se nas seguintes
hipóteses: a) só há na natureza sistemas vinculados, mas
subtraídos à ação de força externa; e b) se alguns corpos
nos parecem obedecer a forças, é por estarem vinculados
a outros corpos que nos são invisíveis; uma hipótese
estranha, por sinal. Por que introduzir, fora dos corpos
visíveis, corpos invisíveis hipotéticos? A resposta será
adiada por enquanto.
Se desejarmos obter uma imagem do universo que seja bem
modelada, completa e conforme a lei, temos que pressupor, por
trás das coisas que vemos, outras coisas invisíveis: devemos
imaginar aliados ocultos além dos limites de nossos sentidos
(HERTZ, 1956, p. 25 – grifos nossos).
Mesmo admitindo que o conceito de massa oculta
represente uma dificuldade extra no sistema de Hertz,
visto que desrespeita seu próprio critério de simplicidade,
dando a aparência de que a metafísica entrou pela porta
dos fundos e tomou o lugar da física, para Hertz a questão
não era bem assim: “não se remove uma dúvida que
impressiona nossas mentes ao chamá-la de metafísica”
(HERTZ, 1956, p. 23). Quanto às massas ocultas, “a
razão da complicação é perfeitamente óbvia. A perda de
simplicidade não se deve à natureza, mas ao nosso
conhecimento imperfeito da natureza” (HERTZ, 1956, p.
39). Hertz promove, desse modo, uma distinção entre
teses ontológicas (de que há “desígnios na natureza”,
assim como pensava Aristóteles) e exigências
metodológicas. No caso das massas ocultas, essas
representam uma exigência metodológica importante em
seu sistema e não se trata de uma tese ontológica.
Em substituição ao conceito de força, Hertz
introduzirá sistemas com vínculos regidos por uma lei
fundamental que reza que “todo sistema livre persiste em
seu estado de repouso ou de movimento uniforme na
trajetória a mais retilínea” (HERTZ, 1956, p. 144). De
acordo com ele, no enunciado da lei fundamental de sua
imagem da mecânica estão condensados a lei da inércia de
Newton e o princípio da ação mínima de Gauss. Trata-se
de um princípio variacional local, ao contrário do
princípio de Hamilton que possui um caráter global, mas
cuja explicação é geral, aplicando-se, evidentemente, a
qualquer outra representação caracterizada por um
conjunto de princípios ou leis fundamentais. No entanto, a
aplicação de sua lei fundamental restringe-se apenas a
aplicação mecânica da natureza inanimada e não aos
processos internos da vida. “Por enquanto, ela nos
permite abordar todo o domínio da mecânica, ela nos
mostra quais são os limites deste domínio” (HERTZ,
1956, p. 38).
O problema que um sistema com massas ocultas oferece para a
consideração da mecânica é o seguinte: - Predeterminar os
movimentos das massas visíveis do sistema, ou as mudanças de
suas coordenadas visíveis, não obstante nossa ignorância sobre
as posições das massas ocultas (HERTZ, 1956, p. 224).
Logo, não é necessariamente um problema, mas
uma imagem, um modelo matemático, que na prática
figuraria um evento do mundo. Uma boa representação
teórica igual à mecânica hertziana, implicando pseudoobjetos como partes constitutivas, mostra a generalidade e
a independência formal do sistema; este deveria ser o caso
para qualquer representação das ciências naturais,
independente de como possam aparecer. Com relação à
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REVISTA PESQUISA & EXTENSÃO – VOLUME 2, NÚMERO 1, 2012 – ISSN 2236-7160
mecânica, a partir do que foi por ele estabelecido, pode-se
derivar “todo o resto da mecânica por meio de puro
raciocínio dedutivo” (HERTZ, 1956, p. 28). A própria
organização de Os Princípios da Mecânica denuncia suas
pretensões. A questão não era construir uma nova teoria
mecânica. Sua intenção resumia-se em apresentar a
mecânica sob uma nova forma, que fosse mais
interessante do ponto de vista lógico e físico.
É importante notar que Hertz é herdeiro da
tradição dos físicos alemães que possuíam como prática
uma abordagem formalista dos fenômenos naturais.
Segundo essa abordagem, as teorias matemáticas
objetivavam-se por articular a experiência através de
equações diferenciais. “Tal postura contrastava com a
necessidade que sentiam os físicos britânicos de
visualizarem fisicamente o formalismo (...)”
(ABRANTES, 1992, p. 3). O formalismo, no entanto,
não erradica todos os problemas, sejam da eletrodinâmica
ou da mecânica. Hertz admite que ele não é capaz de se
eximir da obscuridade de conceitos, como das relações
vazias.
4. Considerações Finais
O presente artigo objetivou apresentar o conceito
de representação na mecânica de H. Hertz. Dado às
restrições editoriais que nos apresentam, não foi possível
avançar sobre temas essenciais de seu Os Princípios da
Mecânica. De qualquer forma, nossa pretensão era a de
inseri-lo na tradição das mecânicas clássica (newtoniana)
e energetista, em que se conseguiram identificar “relações
vazias” promovidas, segundo ele, por ideias “supérfluas e
rudimentares”, tal como foi demonstrado. Com isso,
apresentou uma possível substituição das imagens
anteriores, já arraigadas na comunidade científica, por
uma terceira imagem, na qual ideias como as de força e
energia desapareceriam. Em troca, propôs um sistema
mecânico fundamentado na relação de conexões
geométricas que admitia liberdade para introduzir
elementos suprassensíveis (massas ocultas, éter). Hertz
propõe, então, um misto de teoria que se apresenta
primeiramente como um sistema dedutivo baseado na
intuição interna e, depois, como proposições que são
símbolos de objetos da experiência externa. A
componente a priori de sua representação, antes de
apontar para qualquer realidade metafísica, indica uma
necessidade metodológica de seu sistema, isso porque,
para ele, teoria e experiência são indissociáveis. E o que
ele trata por inserção de “relações vazias” refere-se a um
legítimo procedimento pelo qual o pensamento antecipa
eventos futuros.
Referências Bibliográficas
ABRANTES, P. A Filosofia da Ciência de Heinrich
Hertz. In: ÉVORA, F. R. R. (Ed.). Século XIX: O
Nascimento da Ciência Contemporânea. Campinas:
Unicamp, 1992. p. 351-375.
HERTZ, H. The Principles of Mechanics: presented in a
new form. Preface by Hermann von Helmholtz.
Authorized English translation by D. E. Jones e J. T.
Walley. With a new introduction by R. S. Cohen.New
York: Dover Publication, 1956.
JANIK, A.; TOULMIN, S. A Viena de Wittgenstein.
Trad. Álvaro Cabral. Rio de Janeiro: Campus, 1991.
MOREIRA, I. C. As Visões Física e Epistêmica de
Hertz e Suas Representações. In: Revista da Sociedade
Brasileira de História da Ciência. n. 13, p. 33-43, janjun, 1995.
VIDEIRA, A. A. P. A Física Entre a Mecânica Clássica
e a Filosofia: os exemplos de Helmholtz, Boltzmann e
Hertz. In: Revista da Sociedade Brasileira de História da
Ciência. n. 13, jan.-jun, 1995, p. 11-14.
Abstract: The aim of this paper lies on the exposure of the representation of mechanical proposed by H. Hertz. In his time,
were the two representations of mechanics available: the classical mechanics (Newtonian) and the energetist mechanics.
Hertz will verify that these images of mechanics, despite offering advances in practical application, were proved of
concepts, according he, superfluous and empty that, ultimately, don't point to nothing that could be found in nature. Thus,
he proposes his own image, which he will suppress the concepts in question and instead submit a representation based on
systems with links, governed by a fundamental law. What he does is to present an original proposal, containing a most
interesting philosophy of science of the nineteenth century.
Keywords: Hertz, Physics, Mechanics, Representation.
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COLÔNIAS DE ABELHAS COMO MODELO PARA DESENVOLVIMENTO
DE SISTEMAS COMPUTACIONAIS
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Renato Dourado Maia, 2Camila Tejada Berloffa, 2Dávila Patrícia Ferreira Cruz
Mestre em Engenharia Elétrica, Professor da Faculdade de Ciência e Tecnologia – FACIT,
2
Acadêmica do Curso de Engenharia de Computação da Faculdade de Ciência e Tecnologia – FACIT
1
Resumo: A utilização de algoritmos baseados em Inteligência de Enxame tendo em vista o desenvolvimento
de técnicas para solução de problemas tem trazido resultados relevantes e se apresenta como uma linha de
pesquisa promissora. Este artigo apresenta os resultados do OptBees, um algoritmo para otimização
inspirado nos processos de tomada de decisão coletiva por colônias de abelhas, e da sua adaptação para
aplicação em problemas de agrupamento ótimo de dados, o algoritmo ClustBees. Os resultados mostram
que o algoritmo possui um comportamento interessante, tornando atrativa a sua adaptação para resolver
outros tipos de problemas nos quais a geração e a manutenção de diversidade são necessárias, tais como
problemas de agrupamento e problemas de determinação de regras de associação.
Palavras-chave: Agrupamento. Inteligência de Enxame. Otimização. Regras de Associação.
1.2 Inteligência de Enxame aplicada à Mineração de
Dados
1. Introdução
1.1 Inteligência de Enxame
Segundo Elmasri & Navathe (2005, p. 624),
Mineração de Dados se “refere à mineração ou a
descoberta de novas informações em função de padrões ou
regras em grandes quantidades de dados”. Essas
descobertas podem ser expressas, por exemplo, na forma
de regras de associação ou classificação e agrupamentos.
Na natureza, muitas espécies são caracterizadas
por um comportamento coletivo. Diversas espécies de
peixes, pássaros e animais terrestres vivem em grandes
grupos. Esses grupos são formados por uma necessidade
biológica, pois individualmente a capacidade destes
indivíduos pode ser limitada e existe uma maior
probabilidade do ataque de predadores. Esse
comportamento coletivo também pode ser observado nos
insetos sociais, como abelhas, cupins e formigas. As
sociedades de insetos mostram que a interação dinâmica
entre organismos simples pode criar um sistema com alto
desempenho e complexidade, pois o comportamento cooperativo e o sistema de comunicação entre os insetos da
colônia contribuem para uma inteligência coletiva que tem
sido alvo de diversas pesquisas (TEODOROVIC &
DELL'ORCO, 2008; TEODOROVIC, 2009).
A popularidade da Inteligência de Enxame
incentivou o desenvolvimento de vários algoritmos de
mineração de dados, pois as técnicas que contemplam os
princípios dos sistemas de enxame têm apresentado
desempenho competitivo em relação às técnicas
tradicionais. De maneira geral, esses algoritmos podem
ser divididos em duas categorias (MARTENS et al.,
2011):
a) Busca efetiva: os indivíduos do enxame se movem por
um espaço (ambiente), buscando por soluções ou componentes de soluções para a tarefa de Mineração de Dados
considerada. No âmbito da Mineração de Dados (MD), as
técnicas que se destacam nessa categoria são Ant Colony
Optimization (ACO) (DORIGO & STÜTZLE, 2004) o
Particle Swarm Optimization (PSO) (KENNEDY &
EBERHART, 1995).
Um Sistema de Enxame, apesar de simples, é
passível de apresentar comportamentos complexos. Todas
as evidências sugerem que não há controle central,
havendo apenas regras simples para cada agente que, por
possuir uma capacidade limitada, toma apenas decisões
locais. A integração das atividades individuais não requer
supervisão, ou seja, o fenômeno é emergente e autoorganizado (DE CASTRO, 2006).
b) Organização de dados: o enxame trabalha movendo
padrões que são colocados em um espaço de características de dimensão reduzida, em geral bidimensional,
com o objetivo de encontrar um agrupamento apropriado
ou uma solução que represente um mapeamento (ou
projeção) de dimensão reduzida dos dados. Nessa
categoria destacam-se, no contexto da MD, Ant Based
Sorting (LUMER & FAIETA, 1994) e Prey Model
(GIRALDO et al., 2011).
A utilização de algoritmos baseados em
Inteligência de Enxame para o tratamento de problemas de
Otimização tem trazido resultados relevantes e se
apresenta como uma linha de pesquisa promissora. A
Inteligência de Enxame está inserida no contexto da
computação inspirada na natureza e o termo é utilizado
para descrever técnicas de resolução de problemas e
algoritmos inspirados no comportamento coletivo e autoorganizado dos organismos sociais (DE CASTRO, 2006).
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REVISTA PESQUISA & EXTENSÃO – VOLUME 2, NÚMERO 1, 2012 – ISSN 2236-7160
muito clara, concentrando a maioria das forrageiras no
alimentador que oferece o alimento de qualidade superior
(SEELEY et al., 1991).
2. Metodologia
2.1 Colônias de abelhas como modelo para a tomada de
decisão coletiva
A seguir estão resumidas algumas características
interessantes dos processos de tomada de decisão coletiva
por colônias de abelhas em problemas de forrageamento,
bem como de busca por locais para a construção de um
novo ninho (GADAU & FEWELL, 2009):
Os insetos sociais têm despertado interesse
devido à sua forma de comportamento coletivo,
especialmente a coleta de alimentos e o compartilhamento
de informações. Dentre esses insetos, podem-se destacar
as colônias de abelhas por sua autonomia, simplicidade e
alta capacidade organizacional (SERAPIÃO, 2009).
• as abelhas dançam para recrutar outras abelhas para uma
fonte de alimento;
De forma resumida, as seguintes habilidades de
tomada de decisão coletiva por sociedades de insetos
podem ser destacadas (MAIA et al., 2010):
• as abelhas ajustam a exploração e recuperação de
alimentos de acordo com o estado da colônia;
• selecionar a melhor dentre diversas alternativas;
• as abelhas, diferentemente das formigas, exploram
múltiplas fontes de alimento simultaneamente, mas quase
invariavelmente convergem para o mesmo novo local de
construção do ninho;
• comparar opções considerando diversos atributos;
• ajustar as preferências de acordo com o contexto ambiental e o estado da colônia;
• há uma relação positiva linear entre o número de abelhas
dançando e a quantidade de abelhas recrutadas para uma
fonte de alimento: esse sistema de recrutamento linear faz
com que as trabalhadoras sejam equilibradamente
distribuídas entre opções similares.
• balancear a velocidade e a precisão da tomada de
decisão.
Os seguintes mecanismos subjacentes às
habilidades da tomada de decisão coletiva por sociedades
de insetos são apresentados por Gadau & Fewell (2009):
• a dança das abelhas comunica a distância e a direção dos
novos sítios para ninhos. O recrutamento para o novo sítio
continua até que um limiar de número de abelhas seja
atingido;
• realimentação positiva gerada pelo processo de
recrutamento;
• regras de quórum e limiares que controlam transições
nos processos de recrutamento e filtram os erros individuais;
• a qualidade da fonte de alimentos influencia a dança das
abelhas;
• regras individuais de avaliação baseadas em dados
simples, porém informativos;
• todas as abelhas se aposentam após algum tempo, o que
significa que, independentemente da qualidade do novo
sítio, as abelhas param de recrutar outras. Essa aposentadoria depende da qualidade do sítio: quanto maior,
mais tardia.
• algoritmos de comportamento que podem ser
sintonizados de acordo com o contexto da decisão;
• tomada de decisão independente por um grande número
de indivíduos e
2.2 Desenvolvimento
Tendo como inspiração as características
interessantes dos processos de tomada de decisão coletiva
por colônias de abelhas, foi proposto em Maia et al.
(2010) um algoritmo para problemas de otimização
multimodal contínua. O algoritmo foi concebido com o
objetivo de promover uma busca multimodal e de gerar e
manter diversidade sem perder a capacidade de
otimização global, de modo a ser passível de aplicação em
problemas de otimização em ambientes incertos, o que
representa uma inovação em relação aos algoritmos
inspirados em abelhas existentes.
• abandono de opções por trabalhadores individuais.
Diversos algoritmos de inteligência de enxame
inspirados no comportamento coletivo das abelhas já
foram propostos e podem ser divididos em duas classes
(MARINAKI et al., 2010): 1) algoritmos inspirados no
comportamento de forrageamento e 2) algoritmos
inspirados no comportamento de acasalamento.
O comportamento de forrageamento tem sido
muito importante para os estudos sobre tomada de decisão
coletiva em sociedades de insetos. Colônias de abelhas
Apis mellifera, por exemplo, utilizam o seu sinal de recrutamento, a dança, para direcionar os esforços de
forrageamento para um local em particular: quando são
oferecidos dois alimentadores artificiais que diferem na
qualidade do alimento, as colônias fazem uma escolha
Uma versão aprimorada desse algoritmo – o
OptBees, foi apresentada em Maia et al. (2012). Esse
algoritmo obteve sucesso na geração e manutenção de
diversidade e alcançou resultados de boa qualidade na
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otimização global. Essas características motivaram uma
adaptação para a tarefa de agrupamento, apresentada em
Maia et al. (2012), que tem por objetivo encontrar
agrupamentos em determinada base de dados sem
informação prévia alguma, mantendo diversidade de
soluções.
3. Resultados e Discussão
Para avaliar as principais características do
algoritmo OptBees, tais como a habilidade para gerar e
manter diversidade e, consequentemente, a possibilidade
de obter múltiplos ótimos locais, o mesmo foi aplicado a
cinco dos vinte e cinco problemas de otimização propostos
pelo 2005 IEEE Congress on Evolutionary Computation
(CEC):
Figura 1: Representação gráfica de curvas de nível para o problema F9 e
a solução retornada pelo algoritmo Optbees na execução 1.
? F2 – Shifted Schwefel's Problem 1.2: unimodal.
? F4 – Shifted Schwefel's Problem 1.2 with Noise in
Fitness: semelhante ao F2, mas com ruído na aptidão.
? F9 – Shifted Rastrigin's Function: multimodal, com
um grande número de ótimos locais.
? F15 – Hybrid Composition Function: multimodal, com
um grande número de ótimos locais e dois platôs.
? F20 – Rotated Hybrid Composition Function with the
Global Optimum on the Bounds: multimodal, com um
grande número de ótimos locais, dois platôs e ótimo
global localizado em na borda do espaço de busca.
Para cada problema o algoritmo foi executado
vinte e cinco vezes. Os resultados mostraram que o
OptBees possui mecanismos eficientes para controlar a
diversidade, sendo capaz de retornar um grande número
de soluções (ótimos locais/globais) para problemas
multimodais. As Figuras 1 e 2 mostram o resultado obtido
pelo OptBees no problema F9 sendo comparado com o re-
Figura 2: Representação gráfica de curvas de nível para o problema F9 e
a solução retornada pelo algoritmo Optbees na execução 25.
sultado dos algoritmos opt-aiNet (DE CASTRO &
TIMMIS, 2002), apresentados nas Figuras 3 e 4, e cobaiNet (COELHO & VON ZUBEN, 2010), apresentados
nas Figuras 5 e 6, que também se propõem a gerar e
manter a diversidade.
Figura 3: Representação gráfica de curvas de nível para o problema F9 e
a solução retornada pelo algoritmo cob-aiNet na execução 1.
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REVISTA PESQUISA & EXTENSÃO – VOLUME 2, NÚMERO 1, 2012 – ISSN 2236-7160
A adaptação do algoritmo OptBees para resolver
problemas de agrupamento ótimo de dados também obteve resultados satisfatórios. Os resultados apresentados
em Maia et al. (2012), mostram que o algoritmo
conseguiu, nos casos testados, encontrar agrupamentos
com o número de grupos esperado, além de apresentar
outras boas soluções. Em relação aos efeitos dos parâmetros, os resultados dos testes realizados indicam que
(MAIA et al., 2012):
• o algoritmo é robusto em relação a variações em seus
parâmetros;
• o aumento da taxa de recrutamento aumenta a
velocidade de convergência para boas soluções;
Figura 4: Representação gráfica de curvas de nível para o problema F9 e
a solução retornada pelo algoritmo cob-aiNet na execução 25.
• o aumento da quantidade de abelhas do enxame, bem
como de abelhas recrutado, faz com que o número de
abelhas que representam soluções ótimas aumente significativamente;
• um número reduzido de iterações faz com que, em
alguns casos, a melhor solução para determinado agrupamento não seja encontrada.
4. Considerações Finais
Os resultados confirmam que o OptBees é capaz
de explorar a multimodalidade dos problemas, visto que
apresentou sucesso na geração e manutenção da
diversidade, obtendo vários ótimos locais e encontrando
uma solução de boa qualidade na otimização global. Essas
características sugerem que o algoritmo possui um
comportamento interessante, tornando atrativa a sua
adaptação para resolver outros tipos de problemas nos
quais a geração e a manutenção de diversidade são
necessárias. Sendo assim, como continuação do trabalho
serão propostas duas adaptações do OptBees: a primeira
consiste em adaptar o algoritmo para trabalhar com
soluções representadas por meio de codificação inteira, a
ser aplicada inicialmente a problemas de agrupamento (a
versão apresentada em Maia et al. (2012) trabalha com
codificação real) e a segunda para trabalhar com soluções
representadas por meio de codificação binária, a ser
aplicada inicialmente em problemas de determinação de
regras de associação.
Figura 5: Representação gráfica de curvas de nível para o problema F9 e
a solução retornada pelo algoritmo opt-aiNet na execução 1.
Agradecimentos
Os autores agradecem à Faculdade de Ciência e
Tecnologia de Montes Claros e à Fapemig pelo apoio.
Figura 6: Representação gráfica de curvas de nível para o problema F9 e
a solução retornada pelo algoritmo opt-aiNet na execução 25.
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REVISTA PESQUISA & EXTENSÃO – VOLUME 2, NÚMERO 1, 2012 – ISSN 2236-7160
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Abstract: The utilization of Swarm Intelligence based algorithms to develop problem solving techniques has brought
relevant results and represents a promising research field. This paper presents the results of OptBees, an optimization
algorithm inspired by the processes of collective decision-making by bee colonies, and of its adaptation to optimal data
clustering problems, the ClustBees Algorithm. These results has shown that the algo-rithm has an interesting behavior,
being attractive its adaptation to deal with other kind of problems in which the generation and maintenance of diversity is
necessary, such as clustering and determination of association rules.
Keywords: Association Rules. Clustering. Optimization. Swarm Intelligence.
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16
ARTIGO
REVISTA PESQUISA & EXTENSÃO – VOLUME 2, NÚMERO 1, 2012 – ISSN 2236-7160
UTILIZAÇÃO DA BIOMASSA NO DESENVOLVIMENTO DE
NOVOS PRODUTOS
1
Sandra Matias Damasceno, 2Kamilla Alves Carvalho, 2Christina Thâmara Soares Oliveira, 2Ludmilla
Louise Cerqueira Maia Prates, 2Izabela Aparecida Luiz Ribeiro e 2Maria Fernanda Silveira Sales
1
Mestre em Química Orgânica, Professora da Faculdade de Ciência e Tecnologia de Montes ClarosFACIT , 2Acadêmica do curso de Engenharia Química da Faculdade de Ciência e Tecnologia de Montes
Claros-FACIT
Resumo: A produção de biodiesel tem se destacado como uma solução para o problema ambiental
relacionado aos combustíveis fósseis convencionais. Entretanto, no processo de obtenção do biodiesel, são
produzidos resíduos da extração do óleo, bem como, subprodutos da reação de transesterificação. A
crescente geração do subproduto do biodiesel – glicerina – gera acúmulo desse material nas usinas de
processamento de óleos vegetais. Do ponto de vista econômico, o subproduto é inviável para venda devido
ao baixo preço agregado. Nesse contexto, esse projeto tem por objetivo utilizar glicerina para o
desenvolvimento de novos produtos, agregando outros materiais, sem comprometer o ambiente.
Inicialmente busca-se uma substância aderente, que seja capaz de ligar um material particulado, como fibras
vegetais, à glicerina, para obtenção de estrutura compacta e rígida, que futuramente seja utilizada como
matéria - prima para o setor moveleiro e na indústria civil.
Palavras-chave: biomassa, compósito, fibras vegetais.
florestais plantados e para completar o mix, resíduos de
serraria. As empresas dispõem de mais de 200 mil
hectares de florestas próprias de pinus e de eucalipto.
(JUVENAL e MATTOS, 2002).
1. Introdução
No Brasil os painéis mais fabricados são os de
aglomerados que, em 2001, representaram quase 62% do
volume total produzido. A indústria alcançou, no país, um
faturamento de cerca de US$ 500 milhões contribuindo
com exportações de US$ 66 milhões, basicamente
oriundos do comércio de chapas duras. (REVISTA DA
MADEIRA- n°71, 2003).
A fibra de coco utilizada na confecção do
compósito foi escolhida devido à grande disponibilidade
na região norte de Minas Gerais, ainda se trata de um
resíduo que representa grande problema para a limpeza
urbana. Cerca de 45,0% da composição do coco é de
fibras que, após a retirada do albúmen para obtenção de
coco ralado e água, são enviadas para lixões e aterros
sanitários, gerando custos com transporte até os locais de
descarte.
Painéis de madeira reconstituída têm esse nome,
pois são produzidos a partir de partículas ou fibras de
madeira reflorestada. Para formar os painéis de madeira
reconstituída, são adicionadas resinas a partículas ou
fibras de madeira. O material é então submetido à alta
pressão e temperatura para a cura das resinas e formação
dos painéis.
Fontenele (2005) afirma que o emprego da fibra
de coco apresenta enormes vantagens, como o fato de ser
uma matéria-prima totalmente biodegradável,
ecologicamente correta e ter tempo de vida útil estimado
em noventa anos, quando manufaturada, fator que
possibilita a sua utilização para a confecção de bens
duráveis, como moveis por exemplo. Outras
características técnicas apontam vantagens para a
utilização da fibra de coco são: a fibra é inodora,
resistente à umidade, não origina fungos, é um ótimo
isolante térmico e acústico (SEBRAE, 2010).
Dentre os materiais que se enquadram dentro da
categoria descrita podemos destacar como principais:
aglomerado, aglomerado folheado marfim, madeira
serrada, compensado, compensado laminado,
compensado sarrafeado, Medium Density Fiberboard
(MDF), Medium Density Particleboard (MDP), Oriented
Strand Fiberboard (OSB). São empregados em diferentes
graus de associação, tanto na fabricação de móveis,
quanto na indústria da construção (como rodapés, pisos,
portas, divisórias, elementos estruturais de casas, etc.) e,
de acordo com as suas características específicas,
oferecem vantagens e desvantagens quando comparados
com a madeira maciça.
O produto obtido a partir deste projeto tem
apresentado as mesmas características dos painéis de
aglomerados disponíveis no mercado como: resistência
mecânica, homogeneidade, capacidade de receber
acabamentos (tintas, vernizes), boa trabalhabilidade, com
a vantagem de não requerer projeto de reflorestamento e
de controle de desmatamento, já que se propõe o uso de
biomassa (fibra de coco) como substituto da madeira.
Os fabricantes de painéis de madeira
reconstituída utilizam preponderantemente, na confecção
de seus produtos, madeira virgem proveniente de maciços
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REVISTA PESQUISA & EXTENSÃO – VOLUME 2, NÚMERO 1, 2012 – ISSN 2236-7160
A fécula de mandioca e a fibra de coco tem curto
prazo de reposição. O Brasil é o quarto maior produtor
mundial de coco e o segundo maior produtor mundial de
fécula de mandioca. Além da fibra de coco, ensaios vêm
sendo realizados para utilização de outras fibras
disponíveis.
empregada como aglutinante foi adquirida em
supermercados da cidade de Montes Claros.
As fibras tratadas foram misturadas
manualmente com a fécula de mandioca e com a glicerina
em diferentes composições até se obter uma massa
homogênea com as características desejadas.
Este projeto prevê a entrada do resíduo do coco
na etapa de produção de fibras, suprimindo as etapas
iniciais do processo de painéis, o que resulta em redução
do consumo de energia da fábrica. No processo de
fabricação dos painéis, a madeira passa por operações de
descascamento, produção de cavacos e lavagem de
cavacos antes do processo de produção de fibras.
Amostras do produto obtido foram submetidas a
testes a fim de se caracterizarem suas propriedades físicas
e químicas. Os testes realizados foram: teor de umidade,
densidade, resistência à tração perpendicular.
Para analisar o teor de umidade das amostras fezse a pesagem das amostras durante o período de sete dias.
Durantes o período as amostras foram mantidas em
ambiente fechado sob as mesmas condições de
temperatura, pesadas em intervalos regulares de 24 horas.
A partir dos dados obtidos calculou-se a massa de água
presente em cada uma delas. Quando não existia mais
variação de massa, as amostras consideradas totalmente
secas foram submetidas a ensaios de densidade, através do
método do picnômetro. Uma massa determinada da
amostra é introduzida num picnômetro devidamente seco
de massa e volumes determinados, que posteriormente é
preenchido com água. A diferença de volume é referente à
amostra.
O produto a ser desenvolvido deverá ser
direcionado primeiramente para a fabricação de móveis e,
em segundo plano, para a construção civil (portas,
janelas, etc.). Esses segmentos têm apresentado
crescimento nos últimos anos graças ao aumento de
créditos facilitados no mercado e as expectativas são de
até 8,5% de crescimento no mercado de móveis até 2013
(EMBRESP, 2012).
Contudo, o presente trabalho tem por objetivo
desenvolver um compósito a partir da fibra de coco, da
fécula de mandioca e de glicerina. O material
desenvolvido apresenta características semelhantes aos
painéis de madeira comercializados atualmente, mas sem
o uso de resinas sintéticas à base de formaldeído que,
embora sejam de baixo custo e cura rápida, apresentam
problemas potenciais relacionados à emissão de
formaldeído no meio ambiente.
O teste de tração perpendicular foi realizado com
o auxílio de uma prensa pneumática, de modo que as
amostras de mesma massa foram submetidas a uma faixa
variada de valores de tensão, possibilitando a análise do
maior valor de pressão suportado por amostra até o
aparecimento de rachaduras ou sinal de rompimento da
estrutura baseando-se, portanto, na compressão das
amostras.
2. Metodologia
As fibras utilizadas na composição do produto,
cedidas por revendedores de água de coco da região de
Montes Claros, foram separadas e deixadas à temperatura
ambiente secando naturalmente por cerca de três dias.
Após este período permaneceram em estufa a temperatura
de 50°C durante 30 minutos para eliminar a umidade
residual. Em seguida à secagem, as fibras foram
trituradas e selecionou-se a fração com 0,5 mm de
diâmetro através de um sistema de granulometria, tal
escolha se deu devido a melhor trabalhabilidade das fibras
em detrimento dos outros diâmetros testados. A glicerina
usada no experimento foi cedida pelo laboratório de
Engenharia Química da Faculdade de Ciência e
Tecnologia de Montes Claros, e possuía um grau de
pureza para utilização cosmética e analítica, utilizou-se
também glicerina com baixo teor de pureza, cedida por
empresa de biocombustível da cidade. A fécula
3. Resultados e Discussão
Os vários testes de composição realizados
permitiram avaliar a influência da adição da glicerina
como plastificante. A granulometria das fibras utilizadas
também se mostrou um fator determinante da qualidade
do painel a ser produzido, sendo que fibras menores
originam uma massa mais homogênea em relação às fibras
maiores.
As propriedades aglutinantes do amido
contribuíram para a criação de um composto compactado.
Esta característica foi acentuada pela associação com a
glicerina, fato evidenciado pelo aspecto uniforme
adquirido pela mistura após a secagem.
O resultado dos testes realizados demonstrou que
o material testado possui potencial para aplicabilidade na
indústria moveleira e construção civil.
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REVISTA PESQUISA & EXTENSÃO – VOLUME 2, NÚMERO 1, 2012 – ISSN 2236-7160
Para os testes de umidade, obteveram-se resultados que
permitiram o cálculo da densidade do material após a
secagem completa.
Amostra
Densidade (g/cm3)
F-30
0,78
F-40
0,88
F-50
1,07
F-60
1,65
4. Considerações Finais
Conclui-se, portanto, que o material obtido
mostrou-se compatível com as exigências necessárias
para a sua aplicação na indústria moveleira uma vez que
reúne as características principais para este emprego que
são: a boa resistência, boa aceitação de tintas vernizes e
perfurações e, principalmente, por se mostrar como uma
solução sustentável tanto do ponto de vista de reciclagem e
reaproveitamento de rejeitos, como no sentido de reduzir
o desmatamento de florestas para a produção de móveis e
similares.
Como resultados para os ensaios, obtivemos
resultados satisfatórios quanto à resistência e aparência do
produto final, uma vez que ele se apresenta tal qual a
imagem 1, tendo como principal vantagem sobre os
painéis de madeira produzidos até então, a sua capacidade
de ser moldado ainda quando em fase de massa. Os
materiais produzidos, ainda aceitam bem vernizes, tintas,
perfurações, utilização de ceras e material colante.
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dezembro 2002.
EMPRESA BRASILEIRA DE ESTUDOS DE
PATRIMONIO. 2011.Disponivel em: <
http://www.embraesp.com.br/home.html>. Acesso em
23 de março de 2012.
FONTENELE, Raimundo E.S. Cultura do Coco no
Brasil: caracterização do mercado atual e perspectivas
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Brasileira de Economia e Sociologia Rural. Ribeirão
Preto, 24 a 27 de Julho de 2005.
Figura 1: Aspecto da massa homogênea.
JUVENAL, Thais Linhares; MATTOS, René Luiz
Grion. Painéis de Madeira Reconstituída. BNDES,
2002.
MATTOS, R. L. G.; GONÇALVES, R. M.; CHAGAS,
F. B. dos. Painéis de Madeira no Brasil: panorama e
perspectivas. Rio de Janeiro. BNDES n. 27, p. 121-156.
2008.
Abstract: The production of biodiesel has emerged as a solution to the environmental problem related to conventional
fossil fuels. However, in the process of obtaining biodiesel is produced from waste oil extraction, as well as by-products of
transesterification reaction. The rising generation of biodiesel byproduct - glycerin - generates accumulation of this
material in the mills processing vegetable oils. From an economic standpoint, the byproduct is impractical for sale due to
low aggregate. In this context, this project aims to use glycerin to the development of new products, adding other
materials, without compromising the environment. Initially looking up an adhesive which is capable of binding a
particulate material such as vegetable fibers, the glycerin, for obtaining compact and rigid structure, which further be used
as raw - material for the furniture industry and in civil industry.
Keywords: Biomass. Composite. Vegetable Fibers.
19
20
ARTIGO
REVISTA PESQUISA & EXTENSÃO – VOLUME 2, NÚMERO 1, 2012 – ISSN 2236-7160
APLICAÇÃO DE RADIOFREQUÊNCIA EM DOMÓTICA
1
Leonardo Santos Amaral, 2Albert Michael Macedo Santos*, 3Gabriel Figueiredo Freire Cardoso*,
2
Gabriel Santos Almeida e 4Thalis Antunes de Souza*
1
Mestre em Engenharia Elétrica, Professor da Faculdade de Ciência e Tecnologia-FACIT, 2Acadêmico
do Curso de Engenharia de Telecomunicações da Faculdade de Ciência e Tecnologia-FACIT,
3
Acadêmico do Curso de Engenharia de Controle e Automação da Faculdade de Ciência e TecnologiaFACIT, 4Acadêmico do Curso de Engenharia de Computação da Faculdade de Ciência e TecnologiaFACIT, *Bolsista de Iniciação Científica PIBIC/FAPEMIG/FACIT.
Resumo: O presente trabalho tem como objetivo apresentar o desenvolvimento de uma aplicação na área da
domótica, onde foi feito um sistema capaz de atuar nas funções básicas de uma casa por meio da internet. Os
hardwares e softwares envolvidos no projeto utilizaram recursos eletrônicos dispostos por
microcontroladores e protocolos de comunicação, tais como Ethenet, RS232 e Zigbee.
Palavras Chave: Domótica. Microcontroladores. Sistemas Embarcados. ZigBee.
transmite informações entre dispositivos através de
radiofrequência, dispensando o uso de fios e trazendo
benefícios ao projeto.
1. Introdução
Os sistemas de controle automatizado tem
conquistado cada vez mais espaço em ambientes
residenciais. Hoje em dia, já é possível encontrar
residências inteligentes capazes de executarem diversas
funções de maneira automática, como por exemplo,
acender ou apagar lâmpadas e realizar o controle em
irrigação de jardins. Essas novas residências têm o
objetivo de oferecer maior conforto, comodidade,
praticidade, segurança e economia aos usuários.
A solução proposta visa oferecer simplicidade de
instalação, baixo custo, interface amigável e
flexibilidade. Para isso, a solução concebida envolve
desenvolvimento de interface web para usuário,
inteligência de controle (software operacional), meio de
acesso (solução em radiofrequência) e hardware
adaptável que poderá sofrer atualizações. Na figura 1 está
representada a solução fim a fim através de um diagrama
de blocos.
Segundo dados da Associação Brasileira de
Automação Residencial (AURESIDE), o número de
empresas fabricantes e importadoras no mercado de
automação residencial cresceu de 21(vinte e um) em 2008
para 46 (quarenta e seis) em 2011, um aumento de 120%.
Crescimento esse que pode ser justificado pelo aumento
em 40% na demanda de projetos entre 2008 e 2011.
Com a ascensão de novas empresas, o que
significa aumento na oferta, os preços desse tipo de
sistema caíram cerca de 50% em 6 (seis) anos. Entretanto,
as soluções disponíveis no mercado ainda apresentam
custo elevado, restringindo seu uso para as classes de
maior poder econômico.
Figura 1: Diagrama de Blocos Fim a Fim.
Fonte: Acervo do Autor.
2. Metodologia
2.1 Funções Básicas de controle
O equipamento utilizado para controle básico
consiste em um kit de desenvolvimento da empresa
Microgenios modelo XBEENET contendo um
microcontrolador Microchip PIC 18F87J60 com entradas
e saídas digitais, entradas analógicas, saídas PWM,
Timers, Relés e LEDS, além de interfaces para
comunicação serial e Ethernet. A figura 2 representa a
placa XBEENET.
Sendo assim, diversas pesquisas vêm sendo
realizadas na área de automação residencial, com o intuito
de aperfeiçoar e reduzir ainda mais os custos finais, para
que os sistemas se tornem acessíveis a uma maior parte da
população.
Nesse contexto, desenvolveu-se um projeto de
automação residencial de baixo custo, que possibilita ao
usuário o controle de iluminação, irrigação e segurança da
sua residência por meio de uma página web. Essa página
pode ser acessada por navegadores disponíveis tanto em
computadores como em smartphones e tablets. O projeto
utilizou o protocolo de comunicação ZigBee, que
21
REVISTA PESQUISA & EXTENSÃO – VOLUME 2, NÚMERO 1, 2012 – ISSN 2236-7160
De acordo com VASQUES (2010), os
dispositivos Full Function Device (FFD) são aqueles aptos
a funcionarem em qualquer um dos modos de operação
padrão: coordenador, roteador ou dispositivo final. Já os
dispositivos Reduced Function Device (RFD) são mais
simples, de menor custo, com consumo ainda menor de
energia e só conseguem se comunicam com dispositivos
FFD.
A ZigBee Alliance, associação que criou os
padrões ZigBee, define três classificações para os
dispositivos dessa rede: coordenador, roteadores e
dispositivo final (ou End Device). O primeiro deles opera
na formação e na segurança da rede, enquanto os
roteadores aumentam seu alcance, repassando a
informação para outros dispositivos e, por fim, o
dispositivo final tem a função de executar ações
específicas, como sensoreamento ou funções de controle.
(ZigBee Alliance, 2012)
Figura 2: Placa XBEENET.
Fonte: Microgenios, 2012.
Foi desenvolvido em linguagem C um algoritmo
para controle das funções do microcontrolador que
permite acionar, inicialmente por botões, saídas digitais.
Utilizando a linguagem HTML, foi criada uma página
WEB permitindo a interação do usuário com o sistema.
Apesar de o acionamento ser feito pela WEB, o usuário
também tem a opção de utilizar os botões convencionais.
Com essas classificações é possível formar três
tipos de topologias aplicáveis a uma rede ZigBee. A mais
simples é a Estrela em que um coordenador comunica-se
diretamente com os end devices ou routers, não havendo
comunicação entre os dispositivos. A topologia árvore é
uma derivação da estrela onde a comunicação de um setor
pode ser centralizada em um roteador. Na topologia
malha todos os roteadores se comunicam com o
coordenador da Personal Area Network (PAN), porém os
End devices só se comunicam com o seu nó pai.
(Monsignore, 2007)
Depois de desenvolvido e testado o sistema, inicia-se uma
nova fase, a interconexão com o módulo ZigBee. Embora
a empresa fornecedora dos kits XBEENET oferecer
módulos ZigBee compatíveis, os preços ultrapassaram o
orçamento do projeto, levando ao desenvolvimento dos
próprios módulos ZigBee, que serão apresentados mais à
frente.
2.1.2 Aplicando o ZigBee ao projeto
2.1.1 O ZigBee
Foi proposta no projeto a criação de módulos de
acionamento que permitissem o controle de funções de
forma inteligente e de fácil conexão a uma rede de
radiofrequência. Os módulos se diferem quanto a sua
finalidade, tais como: módulo de irrigação, luminosidade,
segurança, entre outros. Cada função requer um circuito
que contenha os componentes eletrônicos necessários
para a aplicação, podendo haver variação quanto aos
componentes eletrônicos.
Dantas (2010) afirma que a comunicação ZigBee
se faz nos protocolos de alto nível para dispositivos de
rádio digital de baixa potência, tornando-o muito
utilizável a aplicações de baixo consumo de energia.
A rede ZigBee opera no Brasil com frequência
padrão global de 2,4GHz e velocidade de até 250Kbps.
(Malafaya, Tomás e Souza, 2005).
Ainda segundo Malafaya, Tomás e Souza (2005)
uma rede ZigBee possui as seguintes características:
Depois de desenvolvidas e confeccionadas as
placas que facilitarão a utilização do ZigBee, foi discutido
o desenvolvimento dos novos módulos que efetuaram as
funções de controle. Esses módulos receberão as
informações para acionamento da porta serial do ZigBee e
as interpretará para tomar as decisões necessárias. Cada
módulo desenvolvido terá um dispositivo ZigBee
acoplado. O módulo ZigBee é apresentado na figura 3.
• baixo consumo de baterias;
• recursos de 4KB a 32KB;
• possibilidade de aplicação de até 65535 nós;
• alcance máximo de 100m.
22
REVISTA PESQUISA & EXTENSÃO – VOLUME 2, NÚMERO 1, 2012 – ISSN 2236-7160
2.2.3 Aplicações Futuras
Seguindo a ideia de oferecer conforto e
praticidade à residência, o projeto propõe a criação de
novas funcionalidades como dispositivo dosador de ração
para animais, controle de persianas, sistema de
segurança, irrigação de jardins, e controle de
luminosidade. O primeiro se mostraria útil em casos de
viagens ou longos períodos que o usuário esteja fora de
sua casa. Com o controle de persianas e luminosidade o
ambiente se torna mais requintado e aconchegante. Pelo
sistema de segurança seria possível monitorar toda a casa
por meio da interface de usuário internet e a irrigação de
jardins traria benefícios tanto em economia quanto em
praticidade.
Figura 3: Dispositivo ZigBee.
Fonte: Acervo do autor.
Todas as propostas acima agregam
acessibilidade e conforto ao projeto, mas é importante
ressaltar também que tais mudanças facilitariam muito o
uso diário das funções da casa para pessoas portadoras de
deficiências físicas.
O software do microcontrolador recebe uma
palavra via canal serial e compara os caracteres. Foi
desenvolvido um sub-protocolo de comunicação em que
os dois primeiros caracteres são para especificar a função,
"ON" para ligar e "OF" para desligar. Depois da
verificação ligar ou desligar, é analisado o terceiro
caracter, que será um número inteiro significando qual
saída será manipulada. Foi implementada também uma
função de ligar ou desligar todas as saídas, "ON9" e
"OF9" respectivamente.
3. Resultados e Discussão
Foi obtido êxito no desenvolvimento de uma
solução que usa uma rede de rádiofrequência para
conectar diferentes módulos a uma central, podendo ser
adicionadas novas funcionalidades seguindo o modelo dos
módulos já feitos. O kit mostrou-se atrativo devido à
interface amigável para o usuário, facilidade de
implantação e custo mais baixo do que as soluções
presentes no mercado.
Depois de concluída a parte de tratamento e
processamento da informação, foi desenvolvido um
circuito de potência que isola e protege o
microcontrolador, evitando danos por excesso de
demanda de potência. Com Optoacopladores (MOC3020)
o microcontrolador fornece baixa corrente ao circuito de
acionamento e também é protegido contra possíveis
correntes reversas. Para o acionamento de cargas de
corrente alternada foi utilizado um TRIAC modelo
(BTA12 6008). O microcontrolador a ser utilizado será o
PIC 16F628A devido a seu baixo custo e facilidade de
utilização. Na Figura 4 é possível observar a placa
eletrônica referente ao módulo de iluminação.
4. Considerações Finais
A domótica é um segmento que vem crescendo e
ganhando destaque em todo o mundo. É importante que
todas as classes tenham acesso a essas tecnologias e
possam desfrutar de seus benefícios.
O protocolo ZigBee demonstrou muita eficiência
e simples utilização trazendo mobilidade e praticidade ao
projeto.
A solução desenvolvida em RF obteve resposta
eficiente e a confecção dos módulos de acionamentos
separadamente traz mais flexibilidade e organização ao
produto final. Após a implantação do sistema ainda é
possível realizar alterações e adicionar novos módulos.
Figura 4: Módulo de iluminação.
Fonte: Acervo do autor.
23
REVISTA PESQUISA & EXTENSÃO – VOLUME 2, NÚMERO 1, 2012 – ISSN 2236-7160
MURATORI, J. R. AURESIDE – Associação Brasileira
de Automação Residencial. Mercado de Automação
Residencial: Panorama Atual e Tendências. Disponível
em: <www.revistaautomatizar.com.br
/2010/cobertura_2010/apresentacoes_2010/aureside.ppt
>. Acesso em 17 de ago. de 2012.
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Computadores: abordagem quantitativa. Florianópolis:
Visual Books, 2010. 328 p.
MALAFAYA, H.; TOMÁS, L.; SOUSA, J.P. (2005).
Sensoriação Sem Fios Sobre Zigbee e Ieee 802.15.4. In:
INSTITUTO SUPERIOR DE ENGENHARIA DE
LISBOA. Terceiras Jornadas de Engenharia de Eletrôniva
e Telecomunicações e de Computadores. Lisboa,
Portugal.
VASQUES, B. L. R. P. et al. ZigBee. Universidade
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ZIGBEE ALLIANCE. ZigBee Specification Network
T o p o l o g y . D i s p o n í v e l e m :
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MONSIGNORE, F. Sensoriamento de Ambiente
Utilizando o Padrão ZigBee. 2007. 74f. Dissertação
(Mestrado em Engenharia Elétrica) - Escola de
Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo,
São Paulo. 2007.
Abstract: This present paper has the objective to show the development of a domotic application, where was made a
system able to act in basics home’s functions by the internet. The hardwares and softwares involved in this project used
electronic resources provided for microcontrollers and communication protocols, such as Ethernet, RS232 and ZigBee.
Keywords: Domotics. Embedded Systems. Microcontrollers. ZigBee.
24
ARTIGO
REVISTA PESQUISA & EXTENSÃO – VOLUME 2, NÚMERO 1, 2012 – ISSN 2236-7160
TRANSPORTADOR PNEUMÁTICO: ESTUDO DOS FATORES QUE INTERFEREM NO SEU
DESEMPENHO DURANTE O PROCESSO DE MOAGEM NA FABRICAÇÃO DO CIMENTO
1
Gisele Figueiredo Braz e 2Leonard César Ferreira Santos
Mestre em Produção, Professora da Faculdade de Ciência e Tecnologia-FACIT, 2Acadêmico do Curso
de Engenharia de Produção da Faculdade de Ciência e Tecnologia-FACIT
1
Resumo: A área da moagem de cimento é uma das etapas do processo produtivo de cimento da unidade de
Montes Claros, responsável pelo produto final, tendo um impacto significativo na produtividade da unidade
de fabricação. Dentre os equipamentos da área de moagem tem-se o transportador pneumático como um dos
seus equipamentos mais importantes, pois é responsável pelo transporte do produto acabado aos silos.
Nesse sentido, este estudo teve como objetivo geral o de estudar os fatores que interferem no desempenho
do transportador pneumático no processo de moagem na fabricação de cimento. Ao mesmo tempo,
procurou-se conhecer os princípios fundamentais de funcionamento do transportador pneumático,
diagnosticar os problemas enfrentados pela unidade local e apresentar soluções para melhoria do
desempenho do transportador pneumático da área de moagem de cimento. O trabalho realizado foi um
estudo de caso na empresa Lafarge, unidade em cidade de Montes Claros, MG. A pesquisa realizada
caracteriza-se como empírica-analítica, que utilizou ferramentas estatísticas como o Gráfico de Pareto e
Failure Modeand Effect Analysis(FMEA), para análise do sistema de transporte pneumático na moagem do
cimento utilizado na empresa, a fim de se estabelecer um diagnóstico sobre o seu funcionamento e propor
medidas de aprimoramento para melhorar a eficiência do sistema.
Palavras-Chave: Cimento, Moagem e Transportador Pneumático.
centros consumidores, e garantir a competitividade da
empresa no mercado de cimento. Esse produto tem um
mercado estável, porém, com as perspectivas de
crescimento do país, as tendências do mercado tendem a
ser proporcionais a esse desenvolvimento tornando-se
necessário que as fábricas se preparem, cada vez mais,
para suportar o aumento de demandas.
1. Introdução
A área da moagem de cimento é uma das etapas
do processo produtivo de cimento da unidade de Montes
Claros, responsável pelo produto final, tendo um impacto
muito significativo na produtividade da unidade de
fabricação. Dentre os equipamentos da área de moagem
tem-se o transportador pneumático como um dos seus
equipamentos mais importantes, pois é responsável pelo
transporte do produto acabado aos silos. Esse
equipamento tem apresentado uma baixa confiabilidade,
sendo responsável por várias paradas incidentais da
instalação, causando um elevado custo com manutenção e
impactando de maneira negativa na performance da
instalação, provocando perda de produtividade, e,
consequentemente, aumento do custo de produção da
unidade.
Considerando que a unidade de Montes Claros já
tem sua instalação de moagem já bem otimizada com
relação à capacidade nominal dos equipamentos, e um
aumento de capacidade demanda de altos investimentos, a
exploração da manutenção da performance e
confiabilidade dos equipamentos, poderá garantir à
unidade de Montes Claros um aumento de produtividade,
suprindo assim um aumento na demanda do mercado.
Nesse sentido, o objetivo central deste estudo foi
estudar os fatores que interferem no desempenho do
transportador pneumático no processo de moagem na
fabricação de cimento. De maneira específica procurouse conhecer os princípios fundamentais de funcionamento
do transportador pneumático; diagnosticar os problemas
enfrentados pela unidade local e apresentar soluções para
melhoria do desempenho do transportador pneumático da
área de moagem de cimento.
A Lafarge é líder mundial em materiais de
construção abrangendo três áreas de negócio: cimento,
gesso e concreto e agregados. Fabricante de cimento, a
unidade de Montes Claros, empresa do Grupo Lafarge
desde 1996, é responsável por atender os mercados do
Norte de Minas, Sul da Bahia e Triângulo Mineiro,
produzindo cimento em sua planta industrial, localizada
na cidade de Montes Claros/MG.
Voltada para produção de cimento, a unidade de
Montes Claros é uma das Fábricas do Grupo com situação
mais desafiadora devido à sua posição logística afastada
dos grandes centros consumidores de cimento, exigindo
assim uma alta produtividade a fim de manter baixos
custos de produção para compensar a distância dos
2. Metodologia
2.1 Caracterização do estudo
A presente pesquisa é um estudo empíricoanalítico, pois se ocupa da codificação do contexto
25
REVISTA PESQUISA & EXTENSÃO – VOLUME 2, NÚMERO 1, 2012 – ISSN 2236-7160
mensurável da realidade de empresa a LAFARGE,
utilizando técnicas de coletas, tratamento e análise de
dados documentais, técnicos e quantitativos. Segundo Gil
(1991), este tipo de pesquisa têm como objetivo
primordial a descrição das características de determinada
população ou fenômeno ou, então, o estabelecimento de
relações entre variáveis.
feitas as intervenções propostas e, por fim, foram
analisados os resultados obtidos após tais intervenções
que podem ser verificadas através das figuras abaixo.
A figura 1 abaixo ilustra uma tabela de
frequência acumulada com os dados de paradas da
instalação da moagem de cimento ao longo de um período
com os respectivos equipamentos que contribuíram para
as mesmas antes da realização do estudo.
2.2 Procedimentos
Inicialmente foi feita uma solicitação do setor de
manutenção da Lafarge unidade Montes Claros, ao setor
de otimização da mesma, para realização de um estudo
com vistas à melhoria da performance do transportador
pneumático na moagem de cimento, tendo em vista o
baixo índice de fiabilidade da instalação da moagem de
cimento. Nesse sentido elaborou-se um projeto de estudo
que foi submetido à aprovação das gerências dos setores
mencionados acima. Após aprovação, teve-se início a sua
execução.
2.3 Instrumentos
Figura 1: Síntese das causas das paradas por seção (antes).
Fonte: Dados do sistema de gerenciamento de paradas da Lafarge
(2011).
A técnica utilizada nesse estudo foi o
aprofundamento teórico em temas como o processo de
fabricação de cimento, etapas do processo de moagem de
cimento, processo de transporte pneumático de sólidos
finos e ferramentas estatísticas- Gráfico de Pareto e
Failure Mode and Effect Analysis (FMEA).
O gráfico da figura 2 melhor representa os
equipamentos que mais contribuíram para baixa
fiabilidade do sistema. Observa-se que o transportador
pneumático bomba flux foi o que mais contribuiu
negativamente nos dois índices avaliativos (tempo e
frequência).
O Gráfico de Pareto é uma ferramenta da
qualidade em forma de gráfico de barras que dispõe a
informação de tal modo que se torne evidente e visual a
priorização de temas. A informação assim disposta,
também permite o estabelecimento de metas numéricas
viáveis de serem alcançadas (VASCONCELOS &
PEREIRA,2011). Por outro lado, a metodologia de
Análise do Tipo e Efeito de Falha, conhecida como
Failure Mode and Effect Analysis- FMEA é uma
ferramenta que busca, em princípio, evitar, por meio da
análise das falhas potenciais e propostas de ações de
melhoria, que ocorram falhas no projeto do produto ou do
processo (DESIDÉRIO, 2007).
3. Resultados e Discussão
Figura 2: Equipamentos mais significativos (antes)
Fonte: Dados do sistema de gerenciamento de paradas da Lafarge
(2011).
Os resultados obtidos, através da pesquisa de
campo realizada na Lafarge Montes Claros, no que diz
respeito à utilização do Transportador Pneumático no
processo de moagem do cimento, apresenta inicialmente o
diagnóstico do sistema feito através do Gráfico de Pareto e
FMEA. Com o diagnóstico do sistema elaborado, foram
Os problemas levantados levaram a uma
avaliação mais detalhada em todo o sistema de
transportador pneumático, quando foi percebido um
problema de obstrução nos tubos anelares que direcionam
26
REVISTA PESQUISA & EXTENSÃO – VOLUME 2, NÚMERO 1, 2012 – ISSN 2236-7160
o ar no interior da bomba para o transporte do material,
pois os tubos se encontravam impregnados com crosta de
material. Após várias análises mais detalhadas foi
possível detectar que o motivo da incrustação era excesso
de condensado no ar gerado pelos compressores de ar de
transporte, o que foi solucionado através da
implementação de uma sistemática para limpeza dos
tubos, uma vez que o custo para instalação de secadores de
ar, nos compressores do ar de transporte, inviabilizava a
aquisição.
quando a carga circulante estivesse baixa, o que trazia,
como consequência, o agarramento de material na bomba
no momento do transporte, provocando paradas
indesejáveis do sistema;
d) Elaboração de uma tabela de capacidade máxima de
alimentação para cada silo de cimento, uma vez que a
distância de transporte tinha impacto direto no sistema de
transporte pneumático;
e) Criação do sistema de manutenção semanal de alguns
itens identificados no FMEA, considerados primordiais
para o bom funcionamento da Bomba de Flux.
Outro problema verificado, nos tubos anelares,
foi a perfuração constante dos mesmos, causando
enormes transtornos ao sistema. Para solução desse
problema foi proposto o desenvolvimento de material
mais resistente para fazer enchimento da parede do tubo a
fim de minimizar o citado problema.
Dessa forma, os resultados positivos podem ser
percebidos através da figura 4, uma tabela de frequência
acumulada com os dados de paradas da instalação da
moagem de cimento ao longo de um período com os
respectivos equipamentos que contribuíram para as
mesmas após a realização do estudo.
A figura 3 ilustra o sistema já com os
melhoramentos feitos nos tubos anelares e na válvula de
desvio da bomba de flux.
Figura 4 - Síntese das causas das paradas por seção (depois).
Fonte: Dados do sistema de gerenciamento de paradas da Lafarge
(2011).
Pela figura 5, percebe-se, através do gráfico,
uma redução relevante nas horas acumuladas de paradas
do transportador, bem como das frequências de paradas,
diminuindo de 158,41 para 41,78 horas e de 152 para 40
em relação à frequência.
Figura 3: Modificações feitas nos tubos anelares e na válvula de desvio
da bomba de flux.
Outras ações implementadas com o objetivo de
melhorar o desempenho no sistema de transporte
pneumático foram:
a) Mudança no tempo de espera para transporte da
Bomba, antes havia uma lógica que variava este tempo de
280 a 400 segundos, conforme a alimentação do Moinho,
esse tempo foi reduzido para 280 segundos fixo, visto que
com a variação do tempo e conforme a alimentação do
Moinho a bomba enchia muito causando caixa cheia;
b) Contato com fornecedores para mudança do tipo de
material utilizado na borracha de vedação da válvula de
desvio, visando um aumento da vida útil da peça e
consequente minimização de problemas;
c) Mudanças na lógica de injeção de água na saída do
moinho, para evitar o excesso de umidade no material
Figura 5: Equipamentos mais significativos (depois)
Fonte: Dados do sistema de gerenciamento de paradas da Lafarge
(2011).
27
REVISTA PESQUISA & EXTENSÃO – VOLUME 2, NÚMERO 1, 2012 – ISSN 2236-7160
A figura 6 apresenta uma comparação do total de
horas paradas do moinho 3 x bomba flux. Pela mesma é
possível perceber que, em relação ao total de horas
paradas, ao serem comparados os números do ano de
2010 com os de 2011, quando foram implementadas ações
propostas através deste estudo, registra-se uma redução
acentuada, o que demonstra eficiência das ações
desenvolvidas. Essa redução traduz-se em ganhos
significativos para a empresa, uma vez que, quando o
sistema para, a empresa deixa de produzir, além do fato de
que essas paradas no sistema de transporte geram
despesas com equipamentos e mão de obra especializada
para sanar os defeitos.
ar por tonelada de material a ser transportado, baixo
consumo de energia elétrica, desgaste mínimo de
tubulação, curvas e silos, baixo nível de manutenção, pois
não possui partes móveis, possibilidade de utilização de ar
comprimido da rede existente, sem necessidade de
compressores especiais, além de evitar a contaminação do
material transportado.
Nessa mesma linha de raciocínio, a Empresa
Dynamic Air (2008) destaca, dentre os benefícios desta
tecnologia, a redução no consumo de energia, maior
confiabilidade, habilidade para transportar materiais
muito frágeis, altamente abrasivos, difíceis, coesivos e
pesados. Essa mesma empresa destaca ainda, como
benefícios, habilidade para iniciar e interromper o
processo de transporte com uma linha de transporte cheia
de material; reduzida “carga dinâmica” nas curvas da
tubulação através do controle da velocidade de transporte;
menores e mais simples sistemas de coleta de pó, além de
reduzida degradação do material transportado.
Não muito menos que isso Marques (2009)
enfatiza como benefícios do sistema de transporte
pneumático o fato de que os produtos serão transportados
de maneira eficiente, limpa e segura, com um mínimo de
peças móveis e aumentando a eficiência e a conveniência
de operação das instalações e fábricas que o utilizam, o
que justifica a utilização do transportador pneumático
gerenciado por ferramentas de controle como o Gráfico de
Pareto e a Análise do Tipo e Efeito de Falha, que neste
estudo mostraram-se altamente eficazes no gerenciamento
do sistema de transporte na moagem do cimento.
Figura 6: Horas paradas do moinho 3 x bomba flux.
De acordo com dados fornecidos pelo
departamento de produção da empresa, essa redução de
90,19 horas de paradas multiplicada por uma produção
média de 138 t/h obtém-se uma somatória de 12.446,22
toneladas de cimento produzido. Levando-se em
consideração uma margem de contribuição de R$ 136,00
por tonelada de cimento expedida, obteve-se um ganho de
R$ 1.696.685,90 no período estipulado.
4. Considerações Finais
Os resultados aqui apresentados encontram
amparo teórico em material publicado no Site
Manutenção e Suprimento (2011) onde é citado que o
gerenciamento eficaz dos sistemas de transporte
pneumático ajuda as empresas a evitarem as enormes
quantidades de desperdício de tempo, economia, aumento
na produção, que traduzem em maiores faturamentos.
Corroborando com esses dados, foram verificados em
estudo realizado por Fontes et al. (2007), através do qual
apontou-se que a utilização do transporte pneumático, por
meio do gerenciamento e sistema de controle efetivo,
garantiu ao projeto desenvolvido maior estabilidade e
confiabilidade, ganho de eficiência, economia de espaço e
facilidade de manutenção e operação do sistema.
O presente estudo demonstrou que, no processo
de moagem do cimento, o transportador pneumático
demonstra ser uma forma precisa e eficiente, capaz de
gerar benefícios econômicos significativos, em relação a
outras técnicas também utilizadas no ramo cimenteiro,
desde que gerenciado através de ferramentas de controle
eficientes.
Devido às ações de melhoria implementadas no
sistema da empresa local, visando corrigir falhas e
aprimorar o funcionamento no setor, constataram-se
efeitos positivos, os quais refletiram no aumento da
produção e, consequentemente, no faturamento mensal da
mesma. Contudo, sugere-se a realização de trabalhos
futuros, como o estudo de oportunidades para ampliação
da capacidade de transporte do transportador pneumático.
Com relação à utilização do transportador
pneumático na moagem do cimento, de acordo com a
Empresa MSP (2011), este é capaz de gerar vários
benefícios, dentre os quais destacam o baixo consumo de
28
REVISTA PESQUISA & EXTENSÃO – VOLUME 2, NÚMERO 1, 2012 – ISSN 2236-7160
GIL, A. C. Como Elaborar Projetos de Pesquisa. 3. ed.
São Paulo: Atlas, 1991.
Agradecimentos
Em especial a minha orientadora, Profª. Gisele
Figueiredo Braz, pela paciência, direcionamento e
dedicação na elaboração deste trabalho.
LAFARGE. Apresentação coorporativa 2011. Citação
de Referências e Documentos Eletrônicos A Lafarge no
mundo. 2011. Disponível em <www.lafarge.com>.
Acesso em 15 out. 2011.
Aos colegas de trabalho José Delo, Juliano
Mota, que deram sua contribuição para o sucesso desse
trabalho.
MARQUES, R. F. Controle de Processo em Batelada:
aplicação ao sistema de mistura veramix. 48f. 2009.
Monografia de Graduação. Universidade Federal de Ouro
Preto. Disponível em <www.em.ufop.br>. Acesso em
21 SET. 2011.
A empresa LAFARGE por não só permitir a
publicação deste trabalho, mas por ser o motivo do
desenvolvimento desse artigo.
DESIDÉRIO, A. Análise do Tipo e Efeito de Falha.
2007 Disponível em <www.oficinadanet.com.br>.
Acesso em 16 set. 2011.
VASCONCELOS, N. V. C.; PEREIRA, C. B. Análise
do Processo Logístico Através das Ferramentas da
Qualidade: um estudo de caso na DDEX. Revista
Inovação, Gestão e Produção – INGEPRO, v. 3, n. 2,
fev/2011. Disponível em <www.ingepro.com.br>.
Acesso em 17 out. 2011.
EMPRESA DYNAMIC AIR. Dynamicair Sistemas de
Transporte Pneumático. 2011. Disponível em
<www.dynamicair.com/br/systems>. Acesso em 21
set. 2011.
SITE MANUTENÇÃO; SUPRIMENTOS.
Transportadores Pneumáticos. Disponibilizado em
2011, em <www.manutencaoesuprimentos.com.br>.
Acesso em 13/10/2011.
Referências Bibliográficas
EMPRESA MSP. Equipamentos Eletromecânicos Ltda.
Transporte Pneumático. 2011. Disponível em
<www.msp.ind.br/empresa>. Acesso em 13 out. 2011.
FONTES, A. F.; et al. Transporte Pneumático. 96f.
2007. Trabalho de Graduação. Escola de Engenharia de
Mauá. Disponível em<http://pt.scribd.com/doc/
55854619/3/>. Acesso em 10 out. 2011.
Abstract: The area of the cement mill is one of the stages of the production process of cement unit Montes Claros,
responsible for the final product, having a major impact on the productivity of the manufacturing unit. Among the area
milling equipment has the pneumatic conveyor as one of its most important since it is responsible for transporting the
finished product to silos. Therefore, this study aimed to study the factors that affect the performance of the pneumatic
conveyor in the milling process in the manufacture of cement. At the same time tried to know the basic principles of
operation of pneumatic conveyor, diagnose the problems faced by the local unit and provide solutions to improve the
performance of the pneumatic conveyor area for cement grinding. The work was a case study in company Lafarge plant in
the city of Montes Claros, Brazil. The research is characterized as empirical-analytic, who used statistical tools such as
Pareto Charts and Failure Mode and Effect Analysis (FMEA) for analysis of pneumatic conveying system in the grinding
of cement used in the company, to establish a diagnosis on its operation and propose measures to improve efficiency
enhancement system. As a result, the diagnosis system failures indicated as clogging and drill pipes contained in the flux
ring pump, which caused excessive stops the cement mill. These failures led to the introduction of a series of measures that
solved the problem and improved system performance.
Keywords: Cement Grinding and Tire Carrier.
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ARTIGO
REVISTA PESQUISA & EXTENSÃO – VOLUME 2, NÚMERO 1, 2012 – ISSN 2236-7160
UTILIZAÇÃO DE INTELIGÊNCIA COMPUTACIONAL EM SISTEMAS
EMBARCADOS: UM ESTUDO DE CASO
1
Maurílio José Inácio, 2Lucas Starick Lisboa* e 2Thalis Antunes de Souza*
Mestre em Engenharia Elétrica, Professor da Faculdade de Ciência e Tecnologia de Montes Claros –
FACIT, Acadêmico do Curso de Engenharia de Computação da Faculdade de Ciência e Tecnologia de
Montes Claros – FACIT, *Bolsista de Iniciação Científica PIBIC/FAPEMIG/FACIT.
Resumo: Este trabalho consiste em um estudo de caso sobre utilização de sistemas inteligentes em sistemas
embarcados. A partir de pesquisas realizadas, foi escolhida uma rede neural artificial para utilização em um
sistema embarcado baseado em microcontrolador. O sistema desenvolvido foi aplicado em detecção e
diagnóstico de falhas em motores de corrente contínua. O sistema foi avaliado inicialmente em PC com
ambiente de programação MATLAB e, posteriormente, implementado no sistema embarcado. Os
resultados obtidos nos testes comprovaram a viabilidade do sistema para aplicação prática.
Palavras-chave: Inteligência Computacional. Detecção e Diagnóstico de Falhas. Sistemas Inteligentes.
Sistemas Embarcados.
maneira análoga à utilizada pelos seres humanos ou outra
forma de vida inteligente (REZENDE, 2005). Um dos
sistemas inteligentes da área de Inteligência
Computacional são as Redes Neurais Artificiais (RNA)
(Figura 1).
1. Introdução
As indústrias em geral têm grande interesse em
métodos que possibilitem o diagnóstico de falhas em
equipamentos tais como, por exemplo, motores elétricos.
Em função disso, neste trabalho é estudada a utilização de
inteligência computacional em sistemas embarcados para
aplicação em detecção e diagnóstico de falhas. O
desenvolvimento do sistema baseou-se na utilização de
redes neurais artificias e sistemas embarcados com
microcontrolador.
A detecção e diagnóstico de falhas permitem
diminuir perdas econômicas, aumentar a segurança, e
diminuir impactos ambientais (INÁCIO, et. al., 2009).
Essas perdas vão desde parada na produção por algum
tempo até a perda total da mesma, ou ainda perda de
equipamentos ocasionados por falhas graves. Falhas em
equipamentos podem ser menos críticas, como por
exemplo, falha de um sensor de velocidade (que pode
gerar algum problema em controles que são dependentes
da sua leitura), ou falhas severas, como por exemplo,
falhas de lubrificação (que, se não corrigidas
rapidamente, podem ocasionar grandes prejuízos).
Figura 1. RNA com camada de entrada, duas escondidas.
Fonte: www.din.uem.br/ia/neurais/e uma de saída.
As Redes Neurais Artificiais são modelos
computacionais inspirados no sistema nervoso de seres
vivos (Figura 2) que possuem a capacidade de aquisição e
manutenção do conhecimento baseado em informações e
que podem ser definidas como um conjunto de unidades
de processamento, chamadas de neurônios artificiais
(Figura 3), interligados por um grande número de
interconexões (SILVA, et. al., 2010).
A utilização de Inteligência Computacional é de
grande valia em problemas nos quais não exista um
modelo matemático já formalizado. Anteriormente
denominada de Inteligência Artificial, é uma das ciências
mais recentes, tendo surgido logo após a Segunda Guerra
Mundial e tendo seu nome original cunhado em 1956
(GOLDSCHIMIDT, 2010, p. 7). Faz parte da taxonomia
da Inteligência Computacional a Lógica Nebulosa, Redes
Neurais, Computação Evolucionária e Inteligência
Artificial (GOLDSCHIMIDT, 2010).
Sistemas Inteligentes são programas
computacionais que tentam resolver problemas de
Figura 2: Neurônio biológico utilizado como inspiração.
Fonte: http://www.infoescola.com/sistema-nervoso/neuronios/
31
REVISTA PESQUISA & EXTENSÃO – VOLUME 2, NÚMERO 1, 2012 – ISSN 2236-7160
2. Metodologia
2.1 Equipamentos
Neste trabalho, em termos de hardware, foram
utilizados apenas um computador PC e um kit de
desenvolvimento baseado em um microcontrolador.
2.2 Software
Para o desenvolvimento da RNA, neste trabalho,
foram utilizados o software MATLAB, o software o
Visual Studio 2005 para conversão do código escrito em
MATLAB para a linguagem C#, e ainda o software
Windows Media Center, para comunicação do kit de
desenvolvimento com o PC.
Figura 3: Neurônio biológico artificial.
Fonte: www.cerebromente.org.br/n05/tecnologia/rna.htm
As RNA's atualmente têm sido empregadas com
sucesso em várias aplicações, tais como reconhecimento
de padrões, classificação de dados, controle, previsão,
dentre outras. (HAYKIN, 2001). Para a aplicação
estudada neste trabalho (detecção e diagnóstico de falhas),
que se trata de um problema complexo e que necessita de
um alto nível de abstração, foi escolhida a RNA do tipo
Perceptron Múltiplas Camadas (PMC), ou Multilayer
Perceptron (MLP).
2.3 Procedimentos
Utilizando o simulador do motor elétrico de
corrente contínua, foram simuladas cinco condições de
operação, sendo uma normal e quatro de falhas. As falhas
são: abertura da bobina de armadura, curto-circuito do
conversor do campo, falha de lubrificação dos mancais e
falha no sensor de velocidade. Três variáveis do motor
foram utilizadas: tensão do campo, corrente da armadura
e velocidade de rotação. Para cada condição de operação
foram utilizadas 500 leituras (padrões). Do total, 2250
padrões foram utilizados para o treinamento da RNA e os
outros 250 foram utilizados para validação.
Sistemas Embarcados são sistemas
computacionais desenvolvidos geralmente para uma
aplicação específica e com garantia de funcionamento e
suporte muito maior que Sistemas Computacionais de uso
geral (OLIVEIRA, 2006). A fim de diminuir o tempo com
o desenvolvimento de um hardware neste trabalho, optouse pela utilização de um kit de desenvolvimento baseado
em um microcontrolador. O Kit Didático DevKit 8000 foi
produzido pelo fabricante TIMLL (Figura 4) e conta com
o microcontrolador OMAP3530 baseado na arquitetura
ARM da Texas Instruments (TI). Esse conta ainda com
uma Placa Aceleradora 2D e 3D, controlador de memória
SDRAM, interface para câmera ISP, interface para LCD,
dentre outros periféricos.
Antes de a rede ser implementada em C#, foram
realizados testes em MATLAB, visando estudar a
sensibilidade na variação da quantidade de neurônios na
camada escondida com a quantidade de épocas de
treinamento. A partir dos resultados dos testes,
determinou-se a arquitetura que melhor se adaptaria ao
problema. Para cada condição foram realizados 30 testes e
calculada a média no percentual de acertos após a
validação.
3. Resultados e Discussão
Para o problema de detecção e diagnóstico de
falhas em motores elétricos de corrente contínua, foi feito
um estudo e após a RNA implementada em MATLAB,
foram analisados os resultados e a arquitetura que melhor
se adaptou ao problema contém 11 neurônios na camada
escondida e 5 na camada de saída. Com essa arquitetura
foi obtido nos testes um percentual de acerto médio de
99% (Figura 5).
Figura 4: Kit de Desenvolvimento. Fonte: o autor.
Os testes iniciais do sistema de detecção e
diagnóstico de falhas proposto neste trabalho foram feitos
na plataforma PC e em ambiente MATLAB, sendo
posteriormente programado na linguagem de
programação C# e implementado no kit, onde foram
avaliadas a sua eficiência e viabilidade. Para os testes,
utilizaram-se dados gerados artificialmente a partir de um
modelo de motor elétrico de corrente contínua.
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REVISTA PESQUISA & EXTENSÃO – VOLUME 2, NÚMERO 1, 2012 – ISSN 2236-7160
Como proposta para trabalhos futuros, tem-se o
melhoramento do algoritmo para o diagnóstico de novos
tipos de falhas do motor, a fim de se tornar o sistema mais
completo. E ainda, sugere-se a utilização de novas
técnicas de Inteligência Computacional, e de sua
aplicação em novos problemas de diagnóstico de falhas.
Agradecimentos
Ao Professor Maurílio José Inácio, orientador
deste trabalho, ao Professor Renato Dourado Maia, à
FACIT e à FAPEMIG.
Figura 5: Resultado obtido nos testes do sistema de detecção e
diagnóstico de falhas.
Fonte: Acervo do autor.
Os testes realizados neste trabalho demonstraram
que, para a solução de um dado problema envolvendo
RNA, análises devem ser feitas a fim de determinar a
arquitetura da rede que melhor se adapta ao problema.
Utilizar uma quantidade de neurônios em um número
arbitrário pode representar em um erro menor no
treinamento, mas em um erro muito grande na validação
devido à rede não alcançar um nível de generalização
satisfatório (overfitting) ou ainda, em outra situação
indesejada, alcançar um nível de abstração do problema
muito precário (underfitting).
Referências Bibliográficas
GOLDSCHIMIDT, Ronaldo Ribeiro. Uma Introdução à
Inteligência Computacional: fundamentos, ferramentas
e aplicações.
HAYKIN, S. Redes Neurais: princípios e prática. Trad.
Paulo Martins Engel. 2 ed. Porto Alegre: Bookman,
2001.
INÁCIO, Maurílio J., et al,. Aprendizado Participativo
Aplicado à Detecção e Diagnóstico On-line de Falhas
em Sistemas Dinâmicos – In: IX Congresso Brasileiro de
Redes Neurais / Inteligência Computacional - CBRN,
2009, Ouro Preto. Anais do IX Congresso Brasileiro de
Redes Neurais / Inteligência Computacional, 2009.
No caso avaliado neste trabalho, a RNA com a
melhor arquitetura encontrada nos testes e implementada
no sistema embarcado apresentou uma eficiência e
execução computacional satisfatória.
OLIVEIRA, A. S.; ANDRADE, F. S. Sistemas
Embarcados: hardware e firmware na prática. São
Paulo: Editora Érica, 2006.
4. Considerações Finais
A solução de problemas devido a falhas de
equipamentos na indústria é de suma importância. Neste
trabalho foi proposto um sistema de detecção e
diagnóstico de falhas baseado no uso de RNA em sistemas
embarcados com microcontrolador. O sistema
implementado foi avaliado com um simulador de motor
elétrico e mostrou-se eficiente e viável para aplicações
praticas.
REZENDE, S. O. Sistemas Inteligentes: fundamentos e
aplicações. Barueri: Manole, 2005.
SILVA, Ivan Numes da, et al,. Redes Neurais
Artificiais: para engenharia e ciências aplicadas – São
Paulo: Artliber, 2010.
Abstract: This work is a case study on use of intelligent systems in embedded systems. From accomplished research, was
chosen an artificial neural network for use in an embedded system based on microcontroller. The system developed was
applied to faults detection and diagnosis in DC motors. The system was initially evaluated on PC with MATLAB
programming environment and subsequently implemented on embedded system. The results obtained in the tests
demonstrated the feasibility of the system for practical applications.
Keywords: Computational Intelligence. Embedded Systems. Fault Detection and Diagnosis. Intelligent Systems.
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ARTIGO
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PROJETO E CONSTRUÇÃO DE UMA PLANTA DIDÁTICA PARA ENSINO
DE ESTRATÉGIAS DE CONTROLE DE NÍVEL, VAZÃO E TEMPERATURA
EM CURSOS DE ENGENHARIA.
Rodrigo Baleeiro Silva
Professor da Faculdade de Ciência e Tecnologia de Montes Claros – FACIT
Resumo: A maioria das plantas didáticas existentes nos laboratórios das faculdades de engenharia, apesar
de cumprirem com o seu propósito, apresentam limitações em suas simulações quando comparadas à
realidade da prática industrial. Instrumentos como sensores, atuadores e transmissores desses equipamentos
possuem configurações pré-definidas, e quase sempre se comportam como se os problemas de engenharia
apresentassem soluções ideais. Neste sentido, o presente trabalho objetiva a concepção de um projeto de
construção de uma planta didática que possibilite a implementação de práticas mais próximas da realidade.
Para isso foram utilizadas estratégias de controle de nível, vazão e temperatura com instrumentos industriais
e configurações livres para situações reais encontradas no dia-a-dia de trabalho de muitos engenheiros. Com
o resultado desse estudo a faculdade poderá proporcionar aos futuros engenheiros condições de ensino e
aprendizagem de experimentações diversas de comando e controle de nível, vazão e temperatura, alinhadas
às demandas práticas da vivência profissional.
Palavras-Chave: Ensino. Planta Didática. Nível. Vazão e Temperatura.
possam proporcionar aos alunos e professores um
complemento aos conteúdos ministrados nas unidades
curriculares, verificando as aplicações próximas da
realidade das indústrias.
O presente trabalho teve como objetivo o projeto
e construção de uma planta didática para ensino de
estratégias de controle de nível, vazão e temperatura para
ser utilizada no ensino das disciplinas Controle de
Sistemas I e II, Instrumentação, Informática Industrial e
Redes Industriais, dos cursos de Engenharia de Controle e
Automação e de Engenharia da Computação.
1. Introdução
O ensino de controle automático e
instrumentação requer práticas de laboratório em que são
demonstrados os conceitos trabalhados em sala de aula e
sua aplicação na indústria. A esse respeito, os educadores
carecem de se apropriar desses princípios, que se dão na
medida em que amplia a consciência de uma práxis
transformadora, que deve vir subsidiada pela ética
profissional e pela autonomia sobre o seu saber-fazer.
Tais princípios se referem ao tipo de identidade
profissional que o educador vai construindo ao longo da
sua trajetória de vida (GARRIDO, 1999).
O objetivo da Planta Didática é demonstrar didaticamente a
operação das diversas malhas de controle utilizando os mesmos
equipamentos e ferramentas de configuração, em software,
desenvolvidos para aplicação em controle industrial. Em um
arranjo compacto, essa planta torna acessível aos instrutores e
aprendizes todos os componentes desta malha, não sendo
apenas uma estrutura para ser observada, mas também para ser
manipulada. Na implementação destas malhas estão contidas as
mesmas características e situações encontradas pelos
profissionais de instrumentação com os recursos da alta
tecnologia disponível no mercado.(SMAR,
2012,http://www.smar.com/ brasil2/products/pilot_plant3.asp
Acesso em: 28 maio 2012).
Dessa forma, o ato de ensinar requer o exercício
constante da reflexão crítica sobre as práticas cotidianas
docentes, sendo também necessário inserirem-se no
processo de formação, a fim de aprimorar os
conhecimentos, buscar novos saberes, apreender novas
estratégias de ensino. Tais mecanismos que favorecem a
tomada de consciência pelo próprio educador e são
estreitamente complementares entre si. (PERRENOUD,
2001).
O projeto prevê ainda a elaboração de
documentos com todas as informações técnicas da planta e
de um manual de instrução para uso nas aulas práticas no
laboratório integrador da instituição.
Neste contexto, a escola é o espaço social que
tem como papel específico possibilitar ao aluno a
apropriação de conhecimentos científicos, filosóficos,
matemáticos dentre outros, sistematizados ao longo da
história da humanidade, bem como a função de propiciar e
estimular o desenvolvimento de habilidades e
competências para a construção de um novo saber, que
possam ajudá-lo a compreender as relações, como
condição do seu processo de formação, e que transcorrem
as entrelinhas das iniquidades sociais, tão atuais em nossa
sociedade (ALBUQUERQUE & SOUKI, 2006).
Segundo Freire (1996) “não é transferir conhecimento,
mas criar as possibilidades para a sua produção ou a sua
construção”. Isso indica que não cabe ao educador
transmitir conteúdos acabados, mas sim, oportunizar ao
discente para que ele possa construir e, também, apropriar
de instrumentos necessários para se situar no mundo como
sujeito plural dotado de valores e crenças. Neste sentido,
compete ao educador apontar caminhos aos discentes, e a
estes cabe como sujeitos do processo de ensinoaprendizagem, desenvolver os conhecimentos necessários
a sua formação tanto pessoal como profissional.
As práticas de laboratório, para atingirem seu
objetivo, devem ser realizadas em plantas didáticas que
35
REVISTA PESQUISA & EXTENSÃO – VOLUME 2, NÚMERO 1, 2012 – ISSN 2236-7160
2. Metodologia
Com o intuito de melhorar a qualidade das aulas
práticas de laboratório da Faculdade de Ciência e
Tecnologia de Montes Claros, foi desenvolvido o projeto
e construção de uma planta didática para ensino das
estratégias de controle de nível, vazão e temperatura, com
a orientação dos professores Mauro César Fonseca
Cardoso e Renato Dourado Maia.
O projeto foi dividido nas seguintes etapas:
planejamento e projeto da estrutura física, especificação
de atuadores, controladores e instrumentos de medição,
orçamentos e aquisição de equipamentos, instalação dos
equipamentos na estrutura física, configuração dos
instrumentos de medição e do controlador, testes, estudo
sobre as mais diversas estratégias de controle,
planejamento de experimentos didáticos para ensino de
instrumentação e controle e documentação da planta
didática e dos experimentos didáticos desenvolvidos.
Figura 1: Projeto da Planta didática em Autocad
2.2 Especificações de atuadores, controladores e
instrumentos de medição
2.1 Planejamento e projeto da estrutura física da planta
didática
Foram realizados estudos e pesquisas de
mercado considerando qualidade, durabilidade, preço e
manutenção para a definição dos equipamentos a serem
utilizados na planta.
Foi realizado o planejamento didático para maior
abrangência dos cursos e das disciplinas que utilizariam a
planta nas aulas práticas de laboratório.
O projeto inicial proposto foi composto de uma
estrutura metálica móvel de 1,75m x 0,75m x 1,1m
(comprimento/largura/altura), com dois pisos,
responsável pelo suporte de todos os elementos do
sistema. O piso inferior contendo o reservatório auxiliar
TQ-01, com 100 litros, para fornecimento e depósito do
fluido, uma bomba hidráulica centrífuga de 0,33 CV,
quatro transmissores inteligentes (microprocessados,
sendo três de pressão e um de temperatura) e dois painéis,
e o piso superior contendo o reservatório principal TQ-02,
com 41 litros, uma válvula esférica linear e o seu
posicionador pneumático.
2.3 Construção da estrutura física / Instalação dos
equipamentos na estrutura física
A partir de desenhos da estrutura física e
definições dos materiais a serem utilizados, deu-se início à
construção da estrutura física da planta. Os dois tanques
foram construídos em aço inox e a bancada em aço
carbono. Sobre a estrutura física foram instalados os
instrumentos.
2.4 Documentação de práticas realizáveis na planta
didática e Manual
Ao final do projeto, foi elaborada a
documentação de todos os testes e práticas realizáveis na
planta didática e o manual com a descrição de todos os
equipamentos e suas utilidades para facilitar o uso dos
mesmos pelos alunos e professores.
Acoplados ao TQ-02, planejou-se a instalação de
um sensor resistivo de temperatura PT-100 (3 fios), um
rotâmetro conectado na entrada de fluido, um
termômetro, o resistor espiral de aquecimento (diâmetro
de 220mm) e seu circuito atuador, duas tomadas de
pressão (para medição do nível), um orifício para entrada
do fluido e outro para saída (válvula manual). Um painel
com pinos-bananas, responsável por todas as ligações
elétricas da planta, foi instalado na região superior
esquerda do primeiro piso.
3. Resultados e Discussão
O equipamento projetado consegue demonstrar
didaticamente a operação de diversos componentes de
controle, utilizando as mesmas ferramentas desenvolvidas
para aplicação em controle industrial.
No segundo piso, foi instalado outro painel com
o CD600 e conversor estático e os circuitos de proteção de
todo sistema. Após tais definições a estrutura metálica e
elétrica foi desenhada (Figura 1) utilizando o software
AUTOCAD.
Além de melhorar a qualidade das aulas práticas
e de permitir a imersão do aluno bolsista no processo
completo da pesquisa, a construção de uma planta didática
para a instituição também representou economia, uma vez
que o valor de aquisição de uma planta pronta seria
superior ao valor investido na construção de uma unidade
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própria. Outra vantagem na construção da planta é a
possibilidade de implementar uma diversidade maior de
estratégias de controle, visando reproduzir as mais
diversas situações encontradas nas indústrias.
A planta didática mostrada na figura 2 possui
outros diferenciais em relação à maioria das plantas
“prontas”: permite a manipulação de três variáveis de
processo, enquanto as demais são projetadas para
controlar apenas uma ou duas variáveis, e, como toda
instalação elétrica será em pinos-banana, permitirá a
adição de outros controladores externos à planta,
promovendo maior multidisciplinaridade ao projeto.
Dessa forma, a planta projetada e construída,
instalada no Laboratório Integrador do curso de
Engenharia de Controle e Automação, permite ao
estudante de engenharia estudos de controle e regulagem
de nível, vazão e temperatura, simulando as operações
que ocorrem na indústria.
4. Considerações Finais
Algumas das aplicações didáticas que a planta
oferece são: estudo do processo e dos componentes
industriais utilizados; controle manual de processos,
determinação das características de um sistema com
malha aberta; determinação das características de um
sistema com malha fechada com controle PID e o efeito
das três ações de controle (proporcional, integral,
derivativa); estudo da estabilidade do sistema em diversas
condições e calibração em diferentes ações de controle;
determinação das características do sistema de malha
aberta com regulagem ON-OFF e os efeitos dos
parâmetros de regulagem; estudo da resposta do sistema a
distúrbios periódicos ou não periódicos de diversos tipos;
demonstração do uso de um regulador local do tipo
eletrônico com entrada por setpoint remoto. A figura 2
mostra o projeto da planta didática concluída.
A planta didática representa um grande avanço
para o desenvolvimento de diversas disciplinas dos cursos
de engenharia, permitindo a integração entre disciplinas
como Controladores Lógicos Programáveis,
Acionamento, Instrumentação, Eletrônica de Potência e
Controle de Processos.
Os resultados obtidos no projeto mostraram
satisfatórios, já que com a aplicação dessa Planta Didática
no ensino da engenharia, os acadêmicos terão a
oportunidade de se aproximarem ainda mais da sua futura
realidade de trabalho.
Referências bibliográficas
ALBUQUERQUE, Cícera Maria Gomes e SOUKI,
Fadhia Gonçalves El. A Prática Docente: o ensinar e
aprender, 2006.
FREIRE, Paulo. Educação como Prática da Liberdade.
8ª ed. Paz e Terra. Rio de Janeiro:1978.
GARRIDO, Selma Pimenta. Saberes Pedagógicos e
Atividades Docente. Cortez. São Paulo:1999.
PERRENOUD, P. Formando Professores
Profissionais: quais estratégias? quais competências?.
Artmed. São Paulo: 2001.
SMAR. Transmissor Inteligente (de Pressão e de
Temperatura) LD301, TT301e o CD600. Manual de
Instruções, Operação e Manutenção. Versão 5.
Sertãozinho-SP, 2003.
Figura 2: Foto da Planta didática
SMAR, 2012. Disponivel em: <http://www.smar.com
/brasil2/products/pilot_plant3.asp>. Acesso em: 28
maio 2012.
Abstract: Most existing teaching plants in the laboratories of engineering colleges, despite complying with their purpose,
have limitations in their simulations when compared to the reality of industrial practice. Instruments such as sensors,
actuators and transmitters of these devices have default settings, and often behave as if the engineering problems presented
optimal solutions. In this sense, the present work aims to design a project to build a plant for teaching that enables the
implementation of practices closer to reality, for this, we used control strategies level, flow and temperature with
industrial tools and settings for free real situations encountered in day-to-day work of many engineers. With the results of
this study may provide college future engineers conditions for teaching and learning trials of various command and control
level, temperature and flow, aligned to the practical demands of professional experience.
Keywords: Teaching. Plant Didactics. Level. Flow and Temperature.
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SISTEMA EMBARCADO BASEADO EM HARDWARE LIVRE COM
UTILIZAÇÃO DE COMPUTAÇÃO NAS NUVENS APLICADO NO
MONITORAMENTO DE AMBIENTES
1
Maurílio José Inácio, 1Renato Dourado Maia, 1João Carneiro Netto, 2Heveraldo Rodrigues de Oliveira,
3
Thalis Antunes de Souza*, 3Felipe Túlio de Castro e 3Davidson Geraldo de Sousa Maria
1
Mestre em Engenharia Elétrica, Professor da Faculdade de Ciência e Tecnologia de Montes Claros –
FACIT , 2Mestre em Ciência da Computação, Professor da Faculdade de Ciência e Tecnologia de
Montes Claros – FACIT, 3Acadêmico do Curso de Engenharia da Computação da Faculdade de Ciência
e Tecnologia de Montes Claros – FACIT, *Bolsista de Iniciação Científica PIBIC/FAPEMIG/FACIT.
Resumo: Quando o ambiente é observado atentamente, torna-se possível enxergar o mundo de outra forma.
Partindo desse principio, pode-se afirmar que no campo agrícola acontece o mesmo e, se o conhecimento
sobre ele for aprofundado, faz-se plausível a ideia de otimizar o trabalho do agricultor e gerar conteúdo
técnico para pesquisadores de órgãos ambientais. Esse artigo propõe um modelo de monitoramento de
ambientes utilizando algumas tecnologias e serviços computacionais que, integrados, podem contribuir
com a aquisição de informações do ambiente em que o sistema estiver localizado. A combinação da
tecnologia embarcada de hardware livre com o serviço de armazenamento de dados baseado na nuvem pode
tornar-se poderosa aliada no estudo da Natureza.
Palavras-chave: Computação nas nuvens. Hardware Livre. Sistema embarcado. Monitoramento de
ambientes.
pelos sensores e pela comunicação com o servidor na
nuvem, onde os dados são armazenados para análise
posterior, conforme .
1. Introdução
A aplicação da tecnologia de automação vem
crescendo nos processos do campo agrícola, o que faz
com que eles se tornem mais produtivos, desde que uma
boa estratégia de gerenciamento seja utilizada. Com a
crescente demanda por tecnologia na agricultura,
especialmente no contexto do processo de irrigação, os
sistemas passam a demandar ferramentas rápidas e de
fácil utilização para gerenciar as informações. Tendo em
vista que a manipulação de um campo agrícola consome
tempo considerável, é válido otimizar a utilização desse,
promovendo conforto, ganho de tempo e confiabilidade
dos dados. De acordo com Cruz (2009), uma das
melhores formas para se obterem boas avaliações sobre as
condições do solo é por meio da utilização de um sistema
de aquisição de dados. Seguindo essa ideia, hoje existem
várias pesquisas com o intuito de utilizar a tecnologia a
fim de maximizar a produção de alimentos, minimizando
a área plantada e a degradação do meio ambiente, bem
como o consumo de energia. A tecnologia é uma ótima
ferramenta para essa gestão de recursos, tendo como base
principalmente sensores que permitam converter dados
correspondentes a grandezas analógicas para o formato
digital.
Figura 1: Estrutura do projeto.
Fonte: o autor.
O objetivo desse trabalho é propor um modelo de
sistema de aquisição de dados e monitoramento do
ambiente, utilizando algumas tecnologias computacionais
que facilitem o registro e o armazenamento de dados. Para
isto foi desenvolvida uma estrutura composta de um
gateway, responsável pela aquisição dos dados fornecidos
2. Metodologia
O projeto consiste em duas etapas principais: a
montagem do hardware livre e o desenvolvimento da
forma de conexão entre o hardware e o serviço de
computação baseado na nuvem.
39
REVISTA PESQUISA & EXTENSÃO – VOLUME 2, NÚMERO 1, 2012 – ISSN 2236-7160
2.1 Módulo central de controle
O módulo central de controle, apresentado na , é
responsável por converter os dados analógicos coletados
pelos sensores em dados digitais que, por sua vez, vão ser
tratados e utilizados para o acionamento dos atuadores:
válvulas e motores. Para que haja comunicação via
Internet, esse módulo possui um componente Ethernet que
é responsável pela comunicação utilizando os protocolos
TCP/IP (do inglês Transmission Control Protocol /
Internet Protocol) que são utilizados na transferência de
dados pela Internet. Esse módulo é composto basicamente
por um microcontrolador, uma interface Ethernet, uma
interface de rádio frequência (RF), conexão para fonte de
alimentação e bateria externa.
Figura 3: Pinagem do microcontrolador ATMEGA328p.
Fonte: http://www.atmel.com/Images/doc8161.pdf
2.1.2 Interface Ethernet
A interface Ethernet utilizada é a W5100 da
marca WIZnet, que tem como principais características a
faixa de operação entre 3,3 e 5V, suporte de até 04 sockets
simultâneos, compatibilidade com 10/100mbps de
velocidade e suporte aos protocolos TCP/IP. O módulo
Ethernet está apresentado na Figura 4.
Figura 2: Módulo central de controle.
Fonte: o autor.
2.1.1 Microcontrolador
O microcontrolador utilizado foi o
ATMEGA328p da Atmel, um componente de alto
desempenho e baixo consumo de energia. O
microcontrolador escolhido atende à necessidade de
portas de entrada, saída e conversores analógicos digitais
(A/D) para conexão dos sensores, atuadores e interfaces
Ethernet e RF. A pinagem do processador pode ser
observada na .
O ATMEGA328p tem como principais
características: arquitetura Reduced Instruction Set
Computer (RISC), conjunto de 131 instruções, tensão de
alimentação entre 1,8 e 5,5V, temperatura de operação
entre -40ºC e 80ºC, seis canais Pulse-Width Modulation
(PWM), barramento de dados de 8 bits, frequência de
20MHz, memória do programa de até 32KB e memória
dos dados de 2KB.
Figura 4: Interface Ethernet WIZnet W5100.
Fonte: http://www.wiznet.co.kr/Admin_Root/UpLoad_Files/
ProductImgs/Dtl_1011_20101026200428.jpg.
2.2 Sensor de umidade e temperatura do ar
Foi utilizado como sensor de temperatura e
umidade do ar o componente eletrônico RHT03 da marca
Maxdêtect, como mostra a , que tem como principais
características a alimentação entre 3,3 e 6V, a capacidade
de medição de temperaturas entre -40 e 80ºC com
40
REVISTA PESQUISA & EXTENSÃO – VOLUME 2, NÚMERO 1, 2012 – ISSN 2236-7160
precisão de +/- 0,5ºC, a medição de umidade entre 5 e
99% com precisão de +/- 2% e um tempo de resposta
entre 6 e 20 segundos. Esse sensor envia os dados para o
módulo central de controle através de dados digitais, não
sendo necessária a conversão analógico-digital dos dados
adquiridos.
Figura 6: Conexão do sensor ao Arduino.
Fonte: o autor.
Tendo o circuito pronto, é necessário configurar
o ambiente web da Cosm para que os dados do sensor
sejam capturados. Para tanto, basta acessar o site da Cosm
e fornecer as informações básicas. Com o cadastro
efetuado, deve-se ir à página “My API Keys” para criar
uma chave de acesso e um número de feeds que permitirá
fazer o upload dos dados. Esses números são necessários
quando for enviar os dados através do Arduino.
Figura 5: Sensor de umidade e temperatura do ar.
Fonte: o autor.
2.3 Cosm API
O serviço baseado na nuvem da Cosm, conhecido
antigamente como Pachube, é um serviço para
gerenciamento de dados de sensores. De acordo com
Charalampos Doukas (2012) o serviço de cloud
computing, ou computação na nuvem, da Cosm provê
uma API leve para envio de dados diretamente dos
sensores e um ambiente web que permite a visualização
dos dados em forma de gráficos.
Por fim, um código criado por Tom Igoe, Usman
Haque e Joe Saavedra em 2010 e atualizado por Thalis
Antunes em 2012, denominado de “V2.ino”, é carregado
no Arduino para conectar o dispositivo com a versão 2.0
da API do Cosm. Com o código é possível criar instâncias
que acessem e controlem o sensor e a comunicação com a
API.
Cosm é uma plataforma que fornece conexão
entre produtos e dispositivos de modo a prover controle,
bem como o armazenamento de dados. Ela funciona tendo
como alicerce um conceito idealizado em meados de 1980
no Massachusetts Institute of Technology (MIT),
chamado Internet das Coisas (do inglês Internet of Things)
que, segundo o portal Inovação Tecnológica, representa a
interação dos objetos físicos por intermédio de uma
simples conexão com a Internet.
3. Resultados e Discussão
As e apresentam a interface gráfica fornecida
pelo site da Cosm que possibilita ao usuário visualizar, em
forma de gráfico, as informações alimentadas pelo
módulo Arduino. Os resultados apresentados nessas
figuras foram obtidos em testes realizados das 12 horas e
30 minutos do dia 18 de agosto de 2012 até as 13 horas do
dia 19 de agosto de 2012.
2.4 Montagem do circuito, configuração do serviço e
programação do Arduino
Dois terminais do sensor RHT03 (sensor de
temperatura e umidade do ar), identificados como VCC e
GND podem ser alimentados com tensão entre 3.3 e 6
Volts: logo, são ligados nos terminais de 5V e de GND
(conhecido como “terra”) do Arduino. O terceiro
terminal fica encarregado de gerar as informações de
temperatura e umidade, onde foi conectado na entrada A0
do Arduino, conforme .
Figura 7: Gráfico de apresentação dos dados de temperatura do ar.
Fonte: https://cosm.com/feeds/66879
41
REVISTA PESQUISA & EXTENSÃO – VOLUME 2, NÚMERO 1, 2012 – ISSN 2236-7160
O ambiente web, que faz o intermédio coma API
do serviço na nuvem, possui ferramentas e recursos
interessantes. Caso seja necessária mais flexibilidade no
manuseio dos dados, eles são disponibilizados em três
formatos: Javascript Object Notation (JSON), Extensible
Markup Language (XML) e Comma-Separated Values
(CSV), os quais podem ser utilizados como dados de
entrada para um aplicativo.
Figura 8: Gráfico de apresentação dos dados de umidade do ar.
Fonte: https://cosm.com/feeds/66879
4. Considerações Finais
Para a realização desses testes preliminares, a
montagem do módulo central com os sensores e a conexão
com a Internet foi feita em laboratório, com observação
cuidadosa do ambiente em torno da construção e
comunicação entre as tecnologias. Dentro desse
ambiente, os resultados mostraram-se satisfatórios,
apresentando uma boa estabilidade na conexão entre o
dispositivo Arduino e o ambiente web da Cosm. A
apresenta a janela de monitoramento da porta serial do
ambiente de desenvolvimento do Arduino versão 1.0.1,
onde se pode observar o recebimento dos valores da
temperatura e da umidade adquiridos e tratados pelo
Arduino através do sensor RHT03. A leitura e seu
respectivo envio são feitos periodicamente a cada 20
segundos.
Este trabalho consistiu no desenvolvimento e
integração de um sistema embarcado de hardware livre
com conceitos e serviços de computação na nuvem. O
resultado dessa integração foi aplicado no problema de
monitoramento de ambientes. Com os resultados obtidos
nos testes realizados, verificou-se que o sistema alcançou
o desempenho esperado e demonstrou-se que a ideia é
viável para entrar em uma nova fase de testes em campo.
Dessa forma, conclui-se que os objetivos do trabalho
foram alcançados.
Para a continuidade do projeto, propõe-se a
realização de novos experimentos no sistema
desenvolvido, colocando-o em um ambiente real e nãocontrolado. Utilizando os dados gerados por esses novos
testes será possível comparar o desempenho desse modelo
de sistema com os demais modelos existentes hoje para
monitoramento de sensores.
Agradecimentos
Os autores agradecem primeiramente ao
produtor rural Carlos Humberto Souza Mendes pelo seu
apoio técnico e financeiro para o desenvolvimento do
projeto. Também agradecem aos colegas da Faculdade de
Ciência e Tecnologia de Montes Claros e ao professor
Júlio César Guedes Antunes, pela contribuição técnica no
desenvolvimento deste trabalho.
Figura 9: Valores de temperatura e umidade do ar que foram
encontrados pelo sensor periodicamente.
Fonte: o autor
42
REVISTA PESQUISA & EXTENSÃO – VOLUME 2, NÚMERO 1, 2012 – ISSN 2236-7160
Referências Bibliográficas
CRUZ, Tadeu Macryne Lima. Estratégia de
Monitoramento e Automação em Sistemas de
Irrigação Utilizando Dispositivos de Comunicação em
Redes de Sensores Sem Fio. UFCE, 2009. 84f.
Dissertação (Mestrado) – Programa de Pós-graduação em
Engenharia Agrícola, Universidade Federal do Ceará,
Fortaleza, 2009.
Equipe Cosm. Portal de Serviços em Monitoramento e
Armazenamento de Dados Baseado no Conceito da
Internet das Coisas. Disponível em:
<https://cosm.com/about_us> Acesso em: 08 ago.
2012.
DOUKAS, C. Introducing Cosm as a Cloud Service.
In: building internet of things with the Arduino,
Lexington: 2012. p.[212]-269.
Pachube Client: Código aberto. Versão 2. Disponível
em: <http://arduino.cc/en/Tutorial/
PachubeClient?from=Tutorial.CosmClient > Acesso
em: 08 ago. 2012.
Abstract: When the environment is carefully observed, it becomes possible to see the world differently. Based on this
principle, one can say that in the agricultural field the same thing happens and, if the knowledge about it is thorough, it is
plausible the idea of optimizing the work of the farmer and generate technical content for researchers of environmental
agencies. This article proposes a model of monitoring environments using some computational technologies and services
that, integrated, may contribute to the acquisition of information from the place where the system is located. The
combination of open source hardware embedded technology with a data storage service based on the cloud may become a
powerful ally in the study of Nature.
Keywords: Cloud Computing. Open Hardware. Embedded Systems. Monitoring environments.
43
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REVISTA PESQUISA & EXTENSÃO – VOLUME 2, NÚMERO 1, 2012 – ISSN 2236-7160
ARTIGO
DESENVOLVIMENTO DE SOFTWARE DE GERENCIAMENTO E CONTROLE DE VOLUME DE ÁGUA EM RESIDÊNCIAS
1
Renato Dourado Maia, 2Antônio Fábio Andrade Santos, 3Marcos Vinícius Oliveira* Lopes, 4Marla
Núbia Santos Magalhães* e 4Lucas Souza de Queiroz
1
Mestre em Engenharia Elétrica, Professor da Faculdade de Ciência e Tecnologia de Montes Claros –
FACIT, 2Engenheiro de Controle e Automação – SAGA, 3Acadêmico do Curso de Engenharia de
Produção – FACIT, Acadêmico de Curso de Engenharia de Controle e Automação – FACIT, *Bolsista
de Iniciação Científica PIBIC/FAPEMIG/FACIT
Resumo: O objetivo deste projeto de pesquisa é oferecer ao mercado uma alternativa de medição
individualizada de água visando à transparência e justiça na sua cobrança. Como resultado, espera-se uma
redução do consumo, pois cada cliente pagará somente o que consome, estimulando-se, assim, o uso
consciente. Com a população mundial crescendo a cada dia, os impactos da humanidade sobre os recursos
naturais são evidentes. Nesse contexto, este trabalho aborda exatamente um desses recursos mais
importantes, a água. Com a utilização da medição individualizada, cada residência conhecerá o volume
consumido e pagará uma tarifa proporcional a esse consumo, podendo minimizar os desperdícios e perceber
uma economia financeira real. Em virtude das grandes discussões mundiais sobre meio ambiente e
sustentabilidade, desenvolver um software de controle e gerenciamento de água contribuirá para evitar o
desperdício desse bem tão importante para a vida humana.
Palavras-chave: Individualização. Água. Medição. Software.
A
utilização de um sistema individualizado de
medição embarcado com softwares de controle e medição
do volume de água permitirá análises mais precisas dos
gastos, com a consequente detecção de pontos de
vazamentos e até a identificação dos apartamentos que
consomem ou desperdiçam água (GOMÊS, 2007). Isso
tornará possível, inclusive, a realização de trabalhos de
conscientização mais direcionados para que as pessoas
utilizem a água de forma racional.
1. Introdução
A água é um recurso natural de grande valor
econômico, pois é indispensável para a vida humana.
Com o crescimento populacional, o consumo desse
recurso vem aumentando consideravelmente. A má
utilização está provocando sua escassez e, em função
disso, ocorrem conflitos e, por todo o planeta, há
discussões que têm como objetivo amenizar a poluição das
fontes e o desperdício. Como resultado dessas discussões,
são propostas alternativas, simples ou tecnológicas, para a
utilização mais consciente da água (CAVALCANTI,
1999).
2. Metodologia
2.1. Área de Estudo
É possível observar com frequência o
desperdício de água em edificações coletivas. Nesse
contexto, o sistema coletivo de medição e distribuição em
apartamentos é muito discutido, visto que constitui uma
forma injusta de cobrança do volume que se consome por
apartamento. Com esse modelo é difícil economizar e, ao
mesmo tempo, pagar menos pelo consumo da água, pois
fazer com que todas as pessoas do prédio procurem evitar
o desperdício de água não é uma tarefa trivial. Como esse
sistema não contribui para evitar a má utilização da água,
a individualização da cobrança pela utilização do recurso
se apresenta como uma definitiva solução,
proporcionando ganhos significativos em economia e
fazendo com que as pessoas se tornem mais conscientes
em suas rotinas diárias, uma vez que, ao evitar o
desperdício, o consumo será reduzido e,
consequentemente, o valor cobrado na conta será
significativamente menor.
A pesquisa está sendo desenvolvida nos
laboratórios da Fundação Educacional Montes Claros –
FEMC, com o auxilio técnico das empresas Saga Medição
e Ética Individualizadora e Administradora de Água em
Condomínios.
2.2. Procedimento
A metodologia adotada na pesquisa segue as três
diretrizes básicas de desenvolvimento de projeto:
concepção, protótipo e lote piloto.
Na fase de concepção, foram levantadas todas as
variáveis envolvidas na obtenção do resultado esperado.
Algumas dessas variáveis estavam sob controle e outras
precisaram de alguns ajustes para se adequar ao objetivo.
Foi pesquisada a viabilidade e também a possibilidade de
se obter sucesso com a implementação do método. Nessa
fase de concepção é que foi descoberta a grande
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REVISTA PESQUISA & EXTENSÃO – VOLUME 2, NÚMERO 1, 2012 – ISSN 2236-7160
possibilidade de se obter uma significativa economia de
água aplicando-se as proposições do projeto. A Figura 1
ilustra a instalação hidráulica de uma edificação
individualizada.
fez o consumo ser reduzido, de acordo com um
levantamento realizado sete meses após a individualização, para 94m³ por mês, ou seja, em pouco tempo
chegou-se a uma economia de 67%. O gráfico
apresentado na Figura 2 representa o volume de água consumido pelo condomínio citado no decorrer dos meses:
pode-se notar que a proposta é funcional e pode garantir
uma utilização mais consciente da água.
Figura 2: Consumo de água no Conjunto Habitacional Jaraguá.
Figura 1: Exemplo de hidrômetros instalados em um apartamento.
A questão da economia da água está ligada ao
comportamento das pessoas: sem a individualização, a
utilização da água é coletiva e, portanto, a economia de
cada um pouco reflete no pagamento do valor global, pois
ao final é feita uma divisão do valor coletivo em quotas
iguais; com a individualização, uma vez que cada
apartamento fará o pagamento individual do seu consumo,
as medidas de economia adotadas pelas pessoas terão
reflexo direto no pagamento da água, o que fará com que a
água seja consumida de forma mais consciente.
O protótipo foi a fase mais técnica do projeto, na
qual são estudados os aspectos de implementação do que
foi identificado na fase de concepção. O protótipo está
sendo elaborado e o sistema computacional está sendo
desenvolvido a partir de um software de gerenciamento no
qual é possível cadastrar os condomínios, apartamentos e
medidores, além de gerenciar dinamicamente todos os
dados referentes ao consumo, perfil, pagamentos, dentre
outros. O protótipo está sendo desenvolvido e alguns
ajustes estão sendo necessários para que a versão final esteja consolidada, de forma que seja o mais isenta possível
de falhas.
Pode-se perceber que, no Brasil, é raro encontrar
um método automatizado de individualização do gerenciamento do volume de água em apartamentos em
funcionamento, haja vista que a maioria dos meios de
individualização existentes são manuais: são instalados
hidrômetros em cada apartamento e a medição é efetuada
com a visita de um responsável que coleta os dados e os
armazena de maneira manual. Mesmo com esse método,
percebe-se uma diminuição na utilização desse recurso e o
aumento da consciência ambiental dos condôminos em
preservar este bem tão especial e importante para a vida, a
água.
O lote piloto será a fase do projeto que se dará em
sua fase de conclusão e será o momento de teste do
protótipo. Nessa fase serão realizados os testes em campo
do sistema e será feita uma observação do funcionamento
em caráter contínuo. Após a finalização dessa fase, com
todos os ajustes já realizados, o projeto inicial chega ao
fim, com o seu objetivo alcançado.
3. Resultados e Discussão
O software, programa de gerenciamento do
volume de água em residências, pode sanar os problemas
gerados pelo deslocamento de um colaborador para
monitorar os hidrômetros e também permitir um maior
controle dos gastos, com a possibilidade de gerar relatórios, promover um gerenciamento preciso do volume
total de cada apartamento, além de outras possibilidades
de integração, uma vez que os dados seriam coletados,
transmitidos e armazenados sem a necessidade da
O resultado esperado com o desenvolvimento
deste projeto é a economia da água. Os resultados finais
ainda não foram obtidos, pois o projeto está em fase de
desenvolvimento, mas já se podem constatar alguns
resultados parciais: os ganhos em economia são significativos, visto que a individualização da cobrança no
Conjunto Habitacional Jaraguá A-2 Bloco 17 (São Paulo),
que antes da individualização consumia 287m³ por mês,
46
REVISTA PESQUISA & EXTENSÃO – VOLUME 2, NÚMERO 1, 2012 – ISSN 2236-7160
intervenção humana, o que reduziria a probabilidade de
ocorrência de falha. Secundariamente, o software será um
detector de vazamentos e problemas na tubulação,
evitando dessa forma desperdícios – tarefa que os métodos
manuais convencionais dificilmente executam.
Os autores agradecem à Fapemig, pelo apoio
financeiro, à Faculdade de Ciência e Tecnologia de
Montes Claros e às empresas Saga Medição e Ética
Individualizadora pelo suporte.
4. Considerações Finais
Referências Bibliográficas
Agradecimentos
Os resultados, ainda que parciais, mostram que a
individualização promove economia significativa no consumo da água em edificações coletivas. A
individualização automatizada irá contribuir ainda mais
para essa finalidade, uma vez que as informações a
respeito do consumo da água estarão mais disponíveis e
serão atualizadas de forma dinâmica. O Brasil possui uma
condição muito favorável no que diz respeito à
disponibilidade desse recurso natural. Entretanto, se o
consumo não for racional, grandes dificuldades para obter
água com qualidade poderão surgir no futuro. Essa
iniciativa de buscar uma forma de minimizar os desperdícios e desenvolver uma consciência ambiental nas pessoas
por meio de uma cobrança individual reflete diretamente
nos hábitos de cada ser humano, que precisa ser lembrado
com frequência sobre a importância de economizar água.
CAVALCANTI, C.A. Medição Individualizada de
Água em Apartamentos. Editora Comunicarte,
Recife,1999.
GOMES, P.L.; SANGOI,O.I.M. Avaliação da
Submedição de Água em Edificações Residenciais
Unifamiliares: o caso das unidades de interesse social
localizadas em Campinas, no estado de São Paulo, 2007.
Abstract: The objective of this research project is to offer the market an alternative to individ¬ual metering of water
aiming at transparency and fairness in charging that, as a result, the con¬sumption economy, because each customer will
pay only what it consumes, thus stimulating the conscious use. With the world population growing every day the impact of
humanity on natural resources are evident and this methodology addresses exactly one of these most important
re¬sources, water. Using this methodology each resident will know the volume consumed and will pay a rate proportional
to this consumption, minimize waste and can realize real financial sav¬ings. Because, the big global discussions about the
environment, develop software control and management of water contribute to not waste this good so important to human
life.
Keywords: Individualization. Water. Management, Software.
47
48
REVISÃO
REVISTA PESQUISA & EXTENSÃO – VOLUME 2, NÚMERO 1, 2012 – ISSN 2236-7160
HARDWARE EVOLUTIVO
APLICAÇÕES EM PROBLEMAS DE ENGENHARIA
1
João Carneiro Netto e 2Carlos Valério Soares Brito*
Mestre em Engenharia Elétrica, Professor da Faculdade de Ciência e Tecnologia-FACIT, Acadêmico
do Curso de Engenharia de Computação da Faculdade de Ciência e Tecnologia-FACIT, *Bolsista de
Iniciação Científica PIBIC/FAPEMIG/FACIT
1
Resumo: Os sistemas envolvidos no desenvolvimento tecnológico atual tendem, cada vez mais, a exigir dos
projetistas técnicas eficazes, tanto em nível de hardware como de software. O Hardware Evolutivo tem
como base o uso de circuitos eletrônicos reconfiguráveis e algoritmos genéticos. Apesar de envolver uma
área de pesquisa relativamente nova, tem atraído a atenção da comunidade científica de forma a intensificar
o seu estudo, buscando aplicar essa idéia na resolução de problemas e na inovação de soluções tecnológicas.
Este artigo apresenta uma revisão bibliográfica das bases que definem o EHW e da situação atual das
pesquisas relacionadas a este, bem como dá margem a possíveis aplicações a serem feitas a partir de então e
expõe as expectativas para a utilidade dessas aplicações.
Palavras-chave: Hardware Evolutivo. Algoritmos Genéticos. Circuitos Eletrônicos Reconfiguráveis.
1. Introdução
2. Hardware Evolutivo
A adaptação é certamente a chave que
possibilitou a sobrevivência de organismos vivos na Terra
por milhões de anos. Essa característica presente na
natureza tem sido durante os últimos tempos, objetivo de
estudo de cientistas da computação, a fim de dominar o
que é chamada computação evolutiva.
2.1 Descrição e desenvolvimento
Hardware Evolutivo, segundo conceito
introduzido por De Garis (1991), é o uso da Computação
Evolutiva para síntese e implementação de circuitos
eletrônicos (geralmente em aplicações envolvendo
evolução em chips reconfiguráveis) capazes de resolver
problemas do mundo real. No que se refere à evolução
artificial existem duas formas de aplicá-la ao Hardware
Evolutivo: extrínseca e intrínseca. Conforme Thompson
(1995), na evolução extrínseca o algoritmo produz uma
configuração baseada na avaliação por simulação em
software do hardware reconfigurável, sendo que somente
a configuração final é transferida para o hardware real. Na
evolução intrínseca, cada configuração nova gerada pelo
algoritmo evolucionário é transferida para o hardware
real, onde é avaliada em sua execução. O segundo método
permite que as restrições impostas pelo hardware possam
ser superadas automaticamente e que todas as suas
características possam ser avaliadas na resolução do
problema, logo esse método se demonstra mais eficaz que
o primeiro.
A essência da idéia, portanto, é buscar inspiração
nos processos naturais e aplicá-los na área da computação.
Essa busca tem produzido técnicas de programação, como
Algoritmos Evolutivos, para atuarem juntamente com
circuitos integrados reconfiguráveis, como os FPGAs2. O
Hardware Evolutivo consiste em integrar a característica
de evolução dos seres vivos em prol da tecnologia, através
do uso de algoritmos que imitam os processos de
reprodução, mutação, recombinação e seleção entre
outros, até que o sistema alcance uma estrutura que
satisfaça as especificações previamente estabelecidas.
Este artigo aborda a área de Hardware Evolutivo
(Evolvable Hardware – EHW), com o emprego de
algoritmos genéticos como técnica evolutiva. Em resumo,
nas palavras de Thompson (1995), “Hardware Evolutivo
é um circuito eletrônico reconfigurável que pode ser
alterado por um processo adaptativo como um algoritmo
genético”.
Por volta de 1980, foram usadas técnicas
evolutivas para otimização e roteamento de componentes
em placas de circuito impresso (Heicken e König, 1980).
Em Louis e Rawlis (1991), foram utilizados Algoritmos
Evolutivos para interligar portas digitais que poderiam
resolver um problema específico, tal como uma função de
paridade. Com o surgimento dos FPGAs em 1990,
circuitos mais complexos puderam ser evoluídos,
tendência impulsionada pela empresa Xilinx, fabricante
de FPGAs, que introduziu a Unidade de Processamento
Reconfigurável, viabilizando a capacidade de
2
Field Programmable Gates Arrays - são dispositivos que consistem de
uma matriz de blocos lógicos, formada por blocos de entrada e saída, e
conectada por fios de interconexão, onde todos esses itens são
reconfiguráveis.
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REVISTA PESQUISA & EXTENSÃO – VOLUME 2, NÚMERO 1, 2012 – ISSN 2236-7160
interconectar células em nível de porta arbitrariamente
com muitas topologias flexíveis. No final da década de
1990, aplicações reais para EHW foram criadas, tais
como: rede neural em chip capaz de reconfiguração
autônoma, chip analógico para celulares, chip para
compressão de dados em uma impressora fotográfica(
Higuchi et al, Levy et al, 2000) entre outros.
posicionamento e roteamento, quando é feita a atribuição
de componentes particulares do circuito integrado aos
componentes lógicos do projeto. No roteamento é
realizada a atribuição de trilhas e elementos
programáveis, utilizando dos recursos de interconexão
disponíveis para comunicação entre os componentes.
Continuando o processo, geralmente são feitos, com uso
de simuladores, a verificação e teste na fase inicial do
projeto e na fase de configuração do dispositivo.
Finalmente é gerado um arquivo de configuração que será
gravado e carregado no dispositivo alvo. Devido à ampla
gama de aplicações que os FPGAs proporcionam graças a
sua arquitetura flexível e mais avançada, eles são
considerados os mais importantes circuitos integrados
reconfiguráveis.
Em Higuchi et al (1994), foi proposta uma
arquitetura de Hardware Evolutivo e descrita uma série de
experimentos como um multiplexador, contador binário e
uma máquina de estados finita. Em Higuchi et al (1996),
circuitos digitais foram evoluídos para reconhecimento
de padrões e foi confirmado através do Exclusive-or
Problem, que EHW pode reconhecer padrões de funções
não-lineares separáveis. Em 1996, Thompson evoluiu
intrinsecamente um circuito em um FPGA. Esse
experimento, publicado em Thompson (1996), é um
marco histórico na área e impulsionou o desenrolar dos
estudos sobre o Hardware Evolutivo.
2.3 Algoritmos Evolutivos
Segundo Zebulum, et al (2002), desde os anos
40, cientistas da computação buscam utilizar mecanismos
naturais como metáforas para problemas de caráter
computacional, como exemplo muito popular podemos
citar as redes neurais artificiais. No final dos anos 50,
cientistas começaram a desenvolver novos modelos para a
computação, com a mesma essência de se basear no
comportamento natural dos organismos vivos. Esses
novos modelos inicialmente possuíam os problemas de
otimização como principal aplicação. Com o tempo,
surgiram algoritmos que, baseados em princípios
similares, constituíam poderosas ferramentas que foram
aplicadas em uma ampla variedade de problemas, as quais
foram denominadas Algoritmos Evolucionários.
2.2 Circuitos integrados Reconfiguráveis
Os PDLs3 foram introduzidos no mercado nas
últimas décadas com o diferencial de não possuírem uma
configuração interna padrão, dando ao seu projetista a
liberdade de moldar a programação utilizada de acordo
com o seu desejo e necessidade. No âmbito que envolve o
Hardware Evolutivo, existe uma família de dispositivos
lógicos programáveis conhecidos como os HCPLDs ,
esses englobam os dispositivos CPLDs e os FPGAs. Os
FPGAs são ferramentas com características altamente
compatíveis com os conceitos e propostas do Hardware
Evolutivo. Os projetos possuem uma entrada, geralmente
implementada em uma linguagem de descrição de
hardware HDL (Hardware Description Language). A
entrada também pode ser descrita como um diagrama
esquemático com uma ferramenta gráfica de projeto
assistido por computador, substituindo a programação
comum em texto. Segundo Costa (2006), a fase de
desenvolvimento desses projetos identifica diversas
etapas. Primeiramente é realizada uma otimização das
expressões booleanas e o mapeamento, em que as
equações são convertidas em células da biblioteca da
tecnologia usada. As próximas etapas envolvem o
4
5
A ideia de aplicar o princípio biológico da
evolução natural para sistemas artificiais foi assim
continuamente se tornando mais consistente, e sob essa
perspectiva, novos campos que propunham a união entre a
ciência computacional e processos naturais ganharam
olhares atentos. Usualmente agrupados sobre o termo
Algoritmos Evolucionários (evolutionary algorithms –
Eas), encontramos os domínios dos algoritmos genéticos,
estratégias de evolução, programação evolutiva e
programação genética. Um desses domínios, que envolve
os algoritmos genéticos, é considerado um exemplo
genérico no desenvolvimento da evolução artificial. A
busca pela aplicação dos melhores padrões de regras e
métodos, e modelar algoritmos para obter os melhores
resultados possíveis na busca por uma solução qualquer, é
considerada uma arte por muitos.
3
Programmable Logic Devices - São dispositivos semicondutores que
podem ser programados para executar uma funcionalidade específica.
4
High Complex Progammable Logic Devices - Dispositivos de alta
capacidade que tipicamente contém mais de 600 portas lógicas; os mais
modernos atingem mais de 250.000 portas.
A essência dos algoritmos genéticos está na
repetição de determinados procedimentos em uma
população de tamanho constante de indivíduos, que
5
Complex Progammable Logic Devices - São dispositivos programáveis
e reprogramáveis constituídos por células capazes de realizar uma
função lógica universal de n-variáveis( multiplex, memória, array ANDOR, etc.).
50
REVISTA PESQUISA & EXTENSÃO – VOLUME 2, NÚMERO 1, 2012 – ISSN 2236-7160
representam possíveis soluções para o problema. Esses
procedimentos são nada mais do que instruções que
representam os processos naturais que sujeitam
organismos vivos a evoluírem. Logo um algoritmo
genético irá simular essas condições naturais de forma
adaptada para determinado problema representado no
algoritmo, e com o uso de processos como mutação,
cruzamento e seleção, aliados a definições de instruções
paralelas que melhoram a eficiência da busca por um
resultado ótimo, efetuará o treinamento da população até
que um fator preestabelecido seja satisfeito. Comparando
aos outros EAs, segundo Soares (1997), os algoritmos
genéticos vêm ganhando popularidade, estando presentes
em diversos trabalhos de pesquisadores em aplicações
variadas e áreas diferentes como síntese de circuitos
analógicos, síntese de protocolos, gerenciamento de
redes, problemas de otimização complexos e autômatos
auto-programáveis. O sucesso da aplicação desses
algoritmos em problemas de otimização pode ser
explicado através da análise de algumas características
típicas desse grupo de Algoritmos Evolucionários. Ao
contrário dos outros domínios de EAs, que controlam as
variáveis diretamente, os algoritmos genéticos utilizam da
manipulação de código, explorando a semelhança entre
boas soluções através da sua codificação. Como a procura
pelo melhor resultado é feita a partir de uma população de
pontos, a probabilidade de cair numa solução local se
reduz. Algoritmos genéticos usam operadores
estocásticos e não regras determinísticas, ou seja, os
operadores genéticos agem baseados em uma
probabilidade, não com regras definidas. Devido os
algoritmos genéticos geralmente tratarem de um grande
número de variáveis, populações elevadas, e um alto
número de gerações para cobertura do espaço de
soluções, esses possuem um custo computacional alto,
que é uma desvantagem.
controle e locomoção de um robô bípede e outro
para restauração da mobilidade de um robô
quadrúpede.
• O projeto de arquiteturas reconfiguráveis
abrange uma ampla gama de aplicações. Em
Temperature- Adaptative Circuits on
Reconfirurable Alalog Arrays (Stoica, et. Al,
2007), os autores apresentam uma nova arquitetura
reconfigurável, denominada de Reconfigurable
Alanog Array (RAA) e um circuito integrado. Esse
foi utilizado para mapear um circuito analógico
que se adapta a temperaturas extremas. Uma
adaptação direcionada por evolução foi realizada
em um circuito integrado RAA, guiado por um
algoritmo genético implementado em um FPGA
colocado com o RAA em temperaturas extremas.
O experimento demonstrou a adaptação do circuito
sobre uma grande faixa de temperaturas desde 180ºC até 120ºC.
• A NASA (National Aeronautics and Space
Administration) vem empregando o
desenvolvimento de sistemas baseados em FGPAs
para reparação e reconfiguração de circuitos que
sofreram danos. As reparações são realizadas
automaticamente e são de grande importância na
exploração espacial que necessita de um
mecanismo eficiente que proteja os circuitos
eletrônicos de impactos de partículas de alta
energia. A NASA também vem explorando o uso
de sistemas evolutivos, com o uso de algoritmos
que possam projetar e otimizar sistemas sem que
seja especificado exatamente como fazer isso.
• Outra bem-sucedida aplicação no emprego de
técnicas evolutivas está na otimização de
parâmetros, como em Parameter Optimization of
an On-chip Voltage Reference Circuit using
Evolutionary Programming (Nam,et. al, 2001).
Neste trabalho os autores utilizam da programação
evolucionária aplicada à otimização de parâmetros
de projeto de um circuito regulador de tensão. A
determinação de parâmetros no projeto de um
circuito exige do projetista a atenção para muitos
fatores simultaneamente. Quanto mais preciso for
o circuito requerido, mais complexa se torna a
otimização dos parâmetros. A programação
evolucionária foi então utilizada como método
efetivo de encontrar bons valores de parâmetros
para os elementos de um circuito regulador de
tensão para o uso em circuitos integrados VLSI
(Very large Scale integration) de memórias SRAM
(Static Random Access Memory) e DRAM
(Dynamic Random Access Memory). Os resultados
das simulações provaram que esse método fornece
boa performance e pode ser usado como método
efetivo para projeto de circuitos.
3. Aplicações
Aplicações do uso de técnicas evolutivas na
tecnologia já foram criadas. Seguem alguns exemplos:
• O EHW vem sido usado no projeto de redes
neurais com capacidade para reconfiguração
autônoma. Em (Berenson, Estévez e lipson, 2005),
por exemplo, os autores apresentam um método
para evoluir e implementar redes neurais artificiais
em FPAA, dispositivos que
possuem
características desejáveis em aplicações espaciais,
pois oferecem pequeno espaço e baixo consumo.
Foram evoluídos controladores efetivos para
várias diferentes morfologias de robôs, e
demonstrou-se eficácia na evolução de
controladores baseados em redes neurais: um para
6
Field Programmable Analog Arrays - Circuitos programáveis
analógicos que devido as suas características permitem que também
sejam empregados em aplicações de Hardware Evolutivo.
51
REVISTA PESQUISA & EXTENSÃO – VOLUME 2, NÚMERO 1, 2012 – ISSN 2236-7160
• Técnicas evolutivas vem sendo usadas na
otimização global de circuitos complexos como
demonstrado em A Hybrid Evolutionary
Programming Method for Circuit Optimization
(Damavandi, 2005). O algoritmo de programação
evolucionária gera uma população em torno de
regiões do espaço de busca que podem conter um
mínimo, mas com sobreposição. O algoritmo de
clusterização foi usado para identificar essas
regiões dinamicamente. De forma a aumentar a
velocidade de otimização, a programação
evolucionária foi combinada com um eficiente
método de busca baseado em gradiente. A busca
local é realizada do centro de cada cluster
identificado de forma a encontrar o mínimo da
região rapidamente. O algoritmo híbrido também
pode reduzir o espaço de busca por evitar áreas que
já haviam sido identificadas, o que aumenta a
velocidade de otimização e prevê a convergência
prematura. O algoritmo obteve boa performance
em vários problemas de benchmark, incluindo uma
minimização de uma função teste e otimização
global de um diplexer de RF (radiofrequência)
complexo.
Referências Bibliográficas
CASILLO, L. A. Projeto e Implementação em FPGA
de Um Processador com Conjunto de Instrução
Reconfigurável Utilizando VHDL. Disponível em:
<ftp://ftp.ufrn.br/pub/biblioteca
/ext/bdtd/LeonardoAC.pdf>
DEHON, André; HAUCK, Scott. Reconfigurable
Computing. Ed. Elsevier Inc, 2008. 908p, il.
FERRARI, A. B. F; SKLIAROVA, I. S. Introdução a
Computação Reconfigurável. Disponível em:
<http://www.ieeta.pt/~iouliia/Papers/2003/1_SF_ET
Set2003.pdf>
INÁCIO, MAURÍLIO; FACULDADE DE CIÊNCIA E
TECNOLOGIA DE MONTES CLAROS. Controlador
de Robô Baseado em Hardware Evolutivo, 2007. 71p.
Projeto de Graduação.
INÁCIO, MAURÍLIO; UNIVERSIDADE FEDERAL
DE MINAS GERAIS. Programação Evolucionária
Aplicada em Hardware Evolutivo. Belo Horizonte,
Dezembro de 2007. 36p. Programa de Pós-Graduação em
Engenharia Elétrica – PPGEE.
MIRANDA, M. N. M. Algoritmos Genéticos:
fundamentos e aplicações. Disponível em:
http://www.nce.ufrj.br/GINAPE/VIDA/alggenet.htm
4. Considerações Finais
O Hardware Evolutivo tem demonstrado ser um
ramo promissor, e as expectativas, até então, são que ele
possa ser cada vez mais utilizado no controle de falhas em
sistemas, detecção e reparação de erros ou danos para a
indústria eletrônica, por exemplo. Na exploração espacial
essa área tem atraído grande atenção e com certeza
métodos que exploram o Hardware Evolutivo serão cada
vez mais utilizados dadas as possibilidades de se criarem
sistemas adaptativos. Os desafios a serem superados para
a exploração de novas utilidades e melhoramento do
Hardware Evolutivo em aplicações reais ainda existem.
Contudo esse é um caminho que vale a pena ser
percorrido, se analisarmos os resultados obtidos até hoje.
OLIVEIRA, J. R. de O; JUNGBECK, M. J; CAMPOS,
T. J de C. Programação Genética Aplicada ao
Desenvolvimento de Hardware Evolutivo. Disponível
em: <http://www.lti.pcs.usp.br/robotics /grva/
publicacoes/outras/cba2004-cdrom/cba2004/pdf/1279.pdf>
SILVA, B. de A. S.; TOLEDO, C. F. M. T; LACERDA,
W. S. L. Síntese de Circuitos Digitais Utilizando
Computação Evolutiva. Disponível em:
<http://www.labplan.ufsc.br/congressos/CBA2010/Art
igos/65847_1.pdf>
TORTATO, J. T. J; LOPES, H. S. L.; KUGLER, M. K.
Desenvolvimento de Uma Rede Neural LVQ em
Linguagem VHDL Para Aplicação em Tempo-Real.
Disponível em: http://tupi.elcom.nitech.ac.jp
/publications/cbrn2003_mauricio_kugler.pdf
Abstract: The systems involved in technological development today are increasingly demanding designers of effective
techniques both in hardware and software. The Evolvable Hardware is based on the use of reconfigurable electronic
circuits and genetic algorithms. Although involving a relatively new area of research, has attracted the attention of the
scientific community in order to intensify its study, seeking to apply this idea in problem solving and innovation of
technological solutions. This article presents a literature review of the bases that define the EHW and the current status of
research related to this, and gives rise to possible applications to be made thereafter and outlines expectations for the
usefulness of these applications.
Keywords: Evolvable Hardware. Genetic Algorithms. Reconfigurable Electronic Circuits.
52
GERAL
REVISTA PESQUISA & EXTENSÃO – VOLUME 2, NÚMERO 1, 2012 – ISSN 2236-7160
COMPUTAÇÃO E SUSTENTABILIDADE: DESENVOLVIMENTO DE UM
JOGO DIGITAL EM DEFESA DO MEIO AMBIENTE
Fellipe Gomes Versiani
Acadêmico do Curso de Engenharia de Computação da Faculdade de Ciência e Tecnologia - FACIT
Resumo: O veloz desenvolvimento tecnológico da sociedade implicou em um abalo à harmonia ambiental,
sendo os impactos negativos notados e enfatizados apenas no final da década de 80, fixando-se o conceito de
sustentabilidade no contexto social. No entanto, é possível por meio de aperfeiçoamento de técnicas
computacionais, produzir alternativas para soluções de problemas ambientais em prol da sustentabilidade.
Uma dessas técnicas surgiram de mainframes em bases militares, técnicas de programação aplicadas para
desenvolvimento de jogos digitais. Aliada aos jogos digitas, a cultura sustentável pode-se arraigar de forma
consistente, sobremaneira, quando destinadas às novas gerações. Visando minimizar impactos negativos
provocados pela globalização, foi desenvolvido um jogo digital através de técnicas computacionais
direcionadas para a Geração Z. Jogos são ferramentas lúdicas que se moldam às necessidades da geração em
questão, tornando divertido o aprendizado. Para analisar a efetividade desse projeto, em se tratando de
introduzir uma cultura sobre a importância da conservação do meio ambiente, foram realizadas
observações, analisando o grau de imersão e satisfação de seus jogadores.
Palavras-chave: Geração Z, Jogos Digitais Educativos, Sustentabilidade.
área da psicopedagogia. Congressos, seminários e
diferentes pesquisas científicas são realizados acerca do
tema, estimulando novos conceitos e soluções para os
desafios emergentes.
1. Introdução
A Revolução Industrial, iniciada no século
XVIII, na Inglaterra, provocou a substituição de
trabalhadores por máquinas. Com isso, acelerou o
processo produtivo, propiciando maior circulação de
riquezas, aquecendo a economia e gerando grande
transformação no meio ambiente.
1.1 Nova Geração
Há uma gama de expressões designadas para se
referir a jovens e crianças nascidos desde 1995: Geração
Z, Geração Milênio e Geração Net. Ainda que se possa ter
uma diferença sutil dessa conceituação entre países, seja
por motivos culturais, seja por acontecimentos históricos,
em se tratando de exercer um sistema educativo eficaz por
meio de tecnologia, a análise geracional fornece hipóteses
e desenvolve estratégias para que se aproveite o máximo
da nova geração em prol da sustentabilidade.
Como alternativa para contornar o problema da
degradação ambiental, numa postura voltada à
sustentabilidade, cita-se, por exemplo, emprego de
tecnologias que possam inibir ou amenizar os efeitos
nocivos à natureza, sobretudo tecnologias que possam
conscientizar as pessoas em defesa do meio ambiente.
Será que profissionais da computação podem
fazer uso das diversas técnicas computacionais, como de
jogos digitais, para auxiliar a introdução de um paradigma
cultural em defesa do meio ambiente, partindo do
ambiente escolar e comunitário?
Ensejando utilizar-se dos benefícios dos jogos
digitais no processo educativo, isto é, no desenvolvimento
cognitivo, social e afetivo das crianças (PIAGET apud
MOITA, 2007), aproveitando o impacto influenciador de
tal tecnologia para a nova geração, este artigo pretende
contribuir para formulação de soluções referentes ao
desafio de implantar uma cultura pautada no
desenvolvimento sustentável, através da educação escolar
e comunitária.
Em uma pesquisa concluída pela Target Group
Index, em 2010, indica-se que há uma progressão
positiva, quando se diz respeito à proteção ao meio
ambiente. Nessa pesquisa, em 2001, 47% da Geração Z
entrevistada afirmaram ter interesse com a proteção ao
meio ambiente, enquanto em 2010, 81% concordaram
que proteger o meio ambiente é importante.
Comprovando também a facilidade com equipamentos
tecnológicos, a pesquisa salienta que mais de 50% dessa
geração possuem videogames, além do fato de que, para
essa geração, o celular e internet são tecnologias
indispensáveis para o cotidiano (SAWAIA, 2011).
Trabalhar a favor de um aprendizado diferente
das escolas tradicionais, a exemplo, por meio de jogos
digitais educativos, faz-se necessário preencher lacunas,
resultantes de dúvidas do conjugar conhecimentos da área
de Engenharia de Computação e afins, às sabedorias da
Para lidar com a nova geração, segundo a
psicóloga Paula Pessoa Carvalho, é necessário que
educadores criem dinamismo e criatividade, repelindo os
métodos tradicionais de ensino, que são pouco
produtivos, pois demonstram incapazes de despertar o
53
REVISTA PESQUISA & EXTENSÃO – VOLUME 2, NÚMERO 1, 2012 – ISSN 2236-7160
principalmente, disponibilizar um crescimento
empresarial aos seus funcionários. Gamification é uma
maneira de fazer com que coisas entediantes possam se
tornar divertidas, através de jogos digitais. A
International Business Manchines, IBM, exemplo, há
duas décadas já utiliza tal processo em treinamento
empresarial (YURI et al., 2011).
total interesse dessa geração. Em conformidade, diante do
estudo do Comitê de Promoção da Indústria de
Desenvolvimento de Jogos Eletrônicos no Brasil,
organizado pela Associação Brasileira das
Desenvolvedoras de Jogos Eletrônicos (Abragames), em
2004, os jogos digitais foram tidos como boas ferramentas
educativas, de alto potencial, haja vista que criam
ambientes construtivos participativos para os usuários,
diferentemente de ambientes passivos, como num filme
ou música (CARVALHO et al., 2004).
A informática na educação no ensino educativo
atual é minimamente aproveitada e consequentemente
pouco se explora dos demais sentidos das crianças, uma
vez que essas apenas escutam e escrevem, agindo o tempo
todo de forma passiva, e não como sujeitos do processo
educativo, tal qual sugere a melhor metodologia e
didática. Os Jogos educativos mesclados à educação
poderão aumentar o potencial de aprendizado, de forma
implícita e não forçada. Chamado de aprendizado
tangencial (MATTAR, 2010), acredita-se que o ensino
baseado em estratégias indiretas de aprendizagem são
mais eficientes.
Entretanto, a educação não acompanha a
tecnologia como o deveria. O inverso também ocorre,
poucos profissionais de computação preocupam-se com
questões educacionais. Isso talvez se explica devido à
dificuldade de alguns professores em lidar com materiais
lúdicos; pouca influência da tecnologia na grade
curricular de cursos de licenciatura; escassez de interesse
dos profissionais da computação no desenvolvimento de
softwares educativos eficientes, tanto para o aluno, quanto
para o seu tutor; falta de estrutura e valorização na área
pedagógica e de tantos outros desafios que devem ser
superados, a fim de uma maior compatibilidade entre o
ensino e a nova geração.
2.
Metodologia
2.1 Desenvolvimento de jogo ambiental e educativo
Na tentativa de testar o que se fundamentou nesse
estudo, desenvolveu-se um jogo educativo, voltado para a
educação ambiental no âmbito do ensino fundamental nas
redes pública e privada. O mencionado jogo digital foi
apresentado no evento X da Semana da Engenharia da
Instituição de Ensino Superior Faculdade de Ciência e
Tecnologia de Montes Claros (FACIT). Na oportunidade,
em visitação ao evento testaram o software, em média, 20
crianças e jovens com idades entre 4 e 15 anos.
Na tese de que novas tecnologias em salas de aula
estimulam e despertam na Geração Z o interesse pelo
aprendizado, deveriam os profissionais da computação e
educadores, o quanto antes, trabalharem a favor de um
enlace entre tecnologia e educação que permita um
aperfeiçoamento na estrutura do ensino atual.
1.2. Informática na educação: jogos digitais educativos
Diversas conjecturas se completam e
intensificam a potencialidade dos jogos aplicados à
educação, como: edutainmen e, gamification.
2.2 Equipamentos
Antes de tudo foi necessário um computador que
atendesse os pré-requisitos dos softwares e ferramentas de
auxílio para o desenvolvimento do game, como: sistema
operacional: Windows 7 Home Basic; compilador:
MinGW 4.5.2; linguagem de programação: C/C++;
linguagem de marcação: XML; bibliotecas: Allegro 4.4.2,
AllegroFont 2.0.5, AllegroPNG 1.2 e TinyXML 2.3.4;
Integrated Development Environment (IDE): Dev-C++
4.9.9.2 e Code Blocks 10.05; editor de mapa: Tiled
0.6.2; editor de texto: Notepad++ 5.9; editor de
imagens: Paint.NET 3.5.8; compactador de imagens:
OptiPNG 0.6.5.
Nomeado como edutainment, o entretenimento
educativo, não pode ser confundido com técnicas
específicas para recreação dos alunos em escolas. Essa
arte, e possivelmente, um futuro nicho profissional,
otimiza a curva de aprendizado para um crescimento
profissional em diferentes contextos: empreendedorismo,
estratégias militares, cirurgias médicas e manuais
complexos. Embora, numa visão pessimista, possa causar
uma diferença grande entre as classes econômicas, uma
vez que a aquisição de tecnologias não está disponível a
toda sociedade, beneficiando somente uma classe mais
privilegiada economicamente.
Renomadas empresas e organizações, cada vez
mais, adotam um processo chamado de gamification como
estratégia, a fim de superar metas de vendas, mas
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REVISTA PESQUISA & EXTENSÃO – VOLUME 2, NÚMERO 1, 2012 – ISSN 2236-7160
2.3 Procedimentos
ticks” é um método usado para estabilizar a velocidade de
processamento do software, mesmo que em computadores
de diferentes poder de processamento.
Foi traçado um plano de desenvolvimento do
game antes de fazer a sua implementação, o game design
document. Foi feito um registro de como os cenários
gráficos estariam dispostos na tela, quais figuras seriam
utilizadas, como seria seu enredo, quais seriam os
softwares de apoio a serem utilizados, dentre outros.
Uma classe de timers também foi utilizada, para
auxiliar no desenvolvimento dos desafios impostos nos
mini-games dentro do jogo desenvolvido. Além disso,
várias rotinas de mouse e teclado também foram
manipuladas, para maior interação entre o usuário e o
game. Certos efeitos, como fade in e fade out (que fazem
imagens, respectivamente, surgirem e desaparecerem
lentamente da tela) foram empregados para proporcionar
um jogo mais realista e profissional, bem como a
simulação de chuva, utilizando primitivas gráficas.
Escrevendo em linguagem de programação
C/C++, o código-fonte foi compilado com auxílio de um
dos compiladores do MinGW. Para desenvolvê-lo foi
instalado no sistema operacional corrente, Windows 7, a
IDE Code Blocks, utilizada a maior fatia de tempo. O
primeiro passo após instalação e configuração do
compilador na IDE foi instalar o devpak allegro com um
plugin do Code Blocks e fazer o seu processo de linkagem.
Esses procedimentos foram repetidos para instalação das
demais bibliotecas: AllegroFont, AllegroPNG e
TinyXML.
Após a programação do jogo, uma ferramenta de
compactação de imagens foi utilizada, através do prompt
de comandos, chamada OptiPNG, gerando assim, um
melhor desempenho no jogo. Por fim, testes de detecção
de erro foram realizados, visando não comprometer a
qualidade de imersão dos jogadores.
Após, um planejamento foi elaborado para
controle de versões, tendo em vista a importância de
prevenir erros advindos ao longo do desenvolvimento do
programa. A padronização das variáveis feita no game foi
consequentemente implementada, pois também é
considerada uma boa prática de programação. Conforme
o desenvolvimento do programa tornou-se viável a
modularização do código-fonte. Essa seguimentação
otimizou o desenvolvimento do jogo, uma vez que
facilitou a identificação de trechos importantes do código,
por exemplo, do tratamento de colisões entre personagem
e objetos e características específicas dos cenários do
jogo. Todos esses métodos citados, bem como
comentários feitos no software e a organização de seus
arquivos, auxiliaram o desenvolvimento ágil do projeto.
3. Resultados e Discussão
Percebeu-se, nesta pequena apresentação
ocorrida na segunda semana de Junho de 2011 (figura 01 e
02), que os jogadores aparentaram alto interesse e
concentração durante os desafios impostos pelo jogo
(figura 03), proporcionando um aprendizado tangencial
(MATTAR, 2010) relativo à proteção ambiental. O
software se mostrou uma interessante ferramenta lúdica
voltada para educação ambiental. Acredita-se que, se
utilizado como material complementar em salas de aula ou
extraclasse, contribuirá para que seus usuários adotem
atitudes compatíveis com o desenvolvimento sustentável,
melhorando seu desempenho como cidadãos educados
ecologicamente.
Feita a edição com o Paint.NET para criação dos
chipsets do game, esses foram importados para o software
de edição de mapas 2D, o Tiled, a fim de desenhar o
cenário do game e exportar o cenário no formato XML
para se interagir diretamente com o software. O
Notepad++ foi utilizado especificamente para
interpretação desse arquivo XML, gerado pelo Tiled.
Técnicas de programação de jogos foram
empregadas, algumas delas: Double Buffer, Scrolling e
um “controlador de ticks”. Double Buffer foi uma das
técnicas empregadas no game para contornar o que se
chama de flicker, que é o desaparecimento momentâneo e
perceptível dos gráficos da tela. Scrolling é uma técnica de
jogos que permite a movimentação do cenário, dando a
impressão de locomoção do personagem. O Scrolling
basicamente é um algoritmo de rolagem de cenário que
proporciona uma sensação cinética. O “controlador de
Figura 01: Imagem do jogo desenvolvido.
Fonte: acervo do autor.
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REVISTA PESQUISA & EXTENSÃO – VOLUME 2, NÚMERO 1, 2012 – ISSN 2236-7160
4. Considerações Finais
Esse software, se aplicado como instrumento
educativo lúdico, certamente auxiliará os alunos na
construção de atitudes ecológicas (capacidade de reciclar,
plantar, racionar energia, dentre outros), que em larga
escala, isto é, disseminada num contingente considerável
de crianças, contribuirão para o nascedouro de cidades
ecologicamente sustentadas, pois composta por cidadãos
que foram educados e ensinados neste sentido. É preciso
cuidar do ambiente a nossa volta e ficar em alerta para os
impactos ambientais decorrentes da ação humana, com
intuito de restabelecer essa harmonia. Quem tem a ganhar
com essa estratégia é a comunidade e geração por vir,
além de todo ecossistema.
Figura 02: Imagem do "desafio da reciclagem" do jogo desenvolvido.
Fonte: acervo do autor.
Agradecimentos
Agradeço à Dr. Tátilla Gomes Versiani e Giane
Christina Dantas da Silveira pelo apoio durante a
elaboração do artigo e à Faculdade de Ciência e
Tecnologia de Montes Claros (FACIT), pelo espaço para
apresentação do software no evento da X Semana da
Engenharia, em Montes Claros - Minas Gerais, que
ocorreu na segunda semana de Junho de 2011.
Figura 03: Jogo apresentado às crianças durante a X Semana da
Engenharia da FACIT.
Fonte: acervo do autor.
A computação deve ser mais ativa no contexto
educativo visando servir de instrumento facilitador de
aprendizado. Por isso, mais congressos e seminários com
o tema de informática na educação estão surgindo,
projetos como sistemas operacionais personalizados para
ensino estão sendo elaborados (como o Edubuntu e o
Linux Educaional) e jogos digitais estão sendo cada vez
mais adotados como apoio a aprendizagem de disciplinas
específicas.
Já que, atualmente, o mercado de jogos digitais
produz uma receita financeira maior em comparação à
cinematográfica e de concertos nos Estados Unidos
(NOVAK, 2010) e de tantos outros fatores citados em
capítulos anteriores, convêm, desenvolver projetos de
cunho educativo, para que se possa estabelecer uma
cidadania sustentável.
Dia a dia, diversos países estão desenvolvendo
jogos pedagógicos e com resultados bastante positivos. E
ainda afirmam: “caberia ao governo incentivar e fomentar
para que modelos de ambientes lúdico-pedagógicos
fossem criados, promovendo especialmente o
desenvolvimento de jogos educativos” (CARVALHO et
al., 2004, p. 46).
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REVISTA PESQUISA & EXTENSÃO – VOLUME 2, NÚMERO 1, 2012 – ISSN 2236-7160
Referências Bibliográficas
CARVALHO, Marcelo Nunes de et al. Plano Diretor da
Promoção da Indústria de Desenvolvimento de Jogos
Eletrônicos no Brasil. São Paulo: Abragames, 2004.
NOVAK, Jeannie. Desenvolvimento de Games. São
Paulo: Cenage Learning, 2010.
MATTAR, João. Games em Educação: como os nativos
digitais aprendem. São Paulo: Pearson Prentice Hall,
2010.
MOITA, Filomena. Game On: jogos eletrônicos na
escola e na vida da geração @. Campinas: Alinea, 2007.
SAWAIA, J. Gerações Y e Z: juventude digital.
Disponível em: <http://www4.ibope.com.br/
download/geracoes%20_y_e_z_divulgacao.pdf>
Acesso em: 09 ago. 2012.
YURI, Flávia et al. O Jogo só Está Começando, Bem
Vindo a Era do Gameficação: mais e mais empresas se
valem dos jogos para selecionar e treinar pessoas. Como
isso pode afetar sua carreira e o jeito de trabalhar. 2011
março, época. Disponível em: <http://bracademy.
com.br/portal/images/flippingbok/epoca001/epoca.05.2
011.pdf> Acesso em: 07 ago. 2012.
Abstract: The fast technological development of society resulted in a concussion for environmental harmony, and the
negative impacts noted and emphasized only at the end of the 80, setting up the concept of sustainability in the social
context. However, it is possible through improvement of computational techniques to produce alternative solutions to
environmental problems for sustainability. One of these techniques have military bases in mainframe programming
techniques applied to digital game development. Allied games to digital, sustainable culture can take root consistently,
greatly, when intended for new generations. In order to minimize negative impacts caused by globalization, has developed
a digital game through computational techniques targeted to Generation Z. Games are play tools that shape the needs of the
generation in question, making learning fun. To analyze the effectiveness of this project, when it comes to introducing a
culture about the importance of conserving the environment, observations were made by analyzing the degree of
immersion and enjoyment of its players.
Keywords: Generation Z. Digital Educational Games. Sustainability
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EXTENSÃO
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A PARTICIPAÇÃO DA FACIT NO PROJETO UNIVERSITÁRIO CIDADÃO
1
Luiz Fernando Oliveira Maia, 1Paulo Fernando Rodrigues Matrangolo, 2Laércio Rocha Franco,
2
Ludmilla Louise Cerqueira Maia Prates
1
Mestre em Agroquímica, Professor da Faculdade de Ciência e Tecnologia-FACIT, 2Acadêmicos do
Curso de Engenharia Química da Faculdade de Ciência e Tecnologia-FACIT
Resumo: A extensão universitária é vista como articuladora do ensino e pesquisa, vinculando as
universidades e a sociedade de forma fecunda, oportunizando a contribuição do conhecimento na
transformação da realidade, envolvendo docentes, discentes e comunidades no sentido comum de aprender
e enriquecer a produção do conhecimento. Sendo assim, o objetivo do artigo é apresentar as ações
desenvolvidas pelos estudantes de engenharia química da Faculdade de Ciência e Tecnologia de Montes
Claros – FACIT durante a execução do projeto universitário cidadão mostrando a relevância da extensão,
sob o prisma da universidade e da sociedade, como também os resultados do desenvolvimento dessas
atividades em municípios carentes do Norte e Nordeste de Minas Gerais.
Palavras-chave: Extensão. Universitários. Cidadão.
endógenos são potencializados através de novos
pensamentos produtivos, destacando-se o conhecimento,
a informação e o desenvolvimento experimental”.
1. Introdução
As instituições de ensino superior (IES) têm
papeis relevantes na realização de pesquisas com o intuito
de diminuir as desigualdades econômicas e sociais,
promovendo o desenvolvimento regional e reforçando seu
compromisso social, através da difusão dos
conhecimentos oriundos dessas pesquisas (OLIVEIRA et
al., 2008).
Em Minas Gerais, destaca-se a importância de
políticas públicas no combate a pobreza, como as ações de
programas como o Saúde em Casa, Ensino Fundamental
de 9 anos, Poupança Jovem, Travessia e Proacesso, entre
tantos outros, que repercutem diretamente na vida da
população mais pobre, melhorando os indicadores de
educação e saúde e de geração de renda (VILHENA,
2012).
Desta forma, as IES têm passado por processos
de grandes cobranças, pois recai sobre ela a difícil tarefa
de promover a formação de cidadãos que sejam capazes de
enfrentar e resolver os problemas da sua época.
Com a finalidade de combater as desigualdades
regionais e sociais de renda no Norte de Minas, no
Jequitinhonha e no Mucuri, o Governo do Estado criou a
Sedvan (Secretaria de Desenvolvimento dos Vales do
Jequitinhonha e Mucuri e do Norte de Minas) destinada a
atender às demandas dessas regiões mais pobres do
Estado, sendo fundamental para redirecionar o
crescimento do Estado e desenvolver os municípios do
semiárido castigados pelas secas (VILHENA, 2012).
Nesse sentido, as práticas extensionistas
aproximam sociedade com as IES ajudando-a a sanar suas
deficiências, como também apresentando novos rumos de
crescimento e modernização. Diversas são as
possibilidades de atuação via extensão, como: práticas de
serviço, assistência técnica, ensino de extensão, difusão
cultural, entre outros. Essa função tem grande poder de
influência no cumprimento da formação de um novo
paradigma de conhecimento, pois amplia e fortalece o
vínculo com a sociedade (CHATEAUBRIAND, et al.,
2004).
Sendo assim, o projeto Universitário Cidadão é
uma ação do Governo do Estado por meio da Sedvan e da
Assessoria de Articulação, Parceria e Participação Social,
da Governadoria. A ideia é a inclusão do estudante
universitário em políticas sociais para desenvolver ações
que estimulem a participação do jovem no enfrentamento
das desigualdades sociais, por meio do conhecimento
adquirido em seu curso de formação profissional.
As ações englobadas da extensão são
instrumentos eficientes na transferência de tecnologias
que podem ser agentes estimuladores de efeitos
desenvolvimentistas em âmbito regional. Essa dinâmica
tem ganhado cada vez mais espaço em programas sociais
de governos. É o que afirma SICSÚ (1997, p. 65)
Os investimentos do Governo de Minas para a
viabilização desse projeto foram de R$ 1 milhão. Os
estudantes e professores responsáveis pela execução do
projeto atenderam a população dos 12 municípios de
menor Índice Mineiro de Responsabilidade Social
(IMRS), no Norte e nos Vales do Jequitinhonha e do
“Contudo, o que deve ser ressaltado é que a
tendência atual de maior ênfase à extensão universitária e
de sua inserção nos principais programas de
desenvolvimento regional vem ao encontro dos novos
rumos do planejamento regional em que fatores
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Mucuri: Pedra de Maria da Cruz, Bonito de Minas,
Mamonas, Montezuma, Virgem da Lapa, Rubelita,
Palmópolis, Santo Antônio do Jacinto, Itaipé, Setubinha,
São João do Manteninha e Nova Belém.
FACIT durante a execução do projeto universitário
cidadão nas cidades de Pedra de Maria da Cruz, Bonito de
Minas, Rubelita e Virgem da Lapa.
Criado pela Fundação João Pinheiro, o Índice
Mineiro de Responsabilidade Social reúne 40 indicadores
relacionados às dimensões saúde, educação, renda,
segurança pública, meio ambiente e saneamento, cultura e
esporte e finanças municipais. Sendo assim, uma das
metas do projeto Universitário Cidadão é possibilitar a
coleta de informações complementares que permitam a
construção de um cenário mais realista das condições
socioeconômicas dos municípios mineiros enriquecendo
ainda mais o IMRS (PINTO, 2011).
2. Metodologia
O projeto Universitário Cidadão, parceria da
Sedvan com o Instituto Travessia e com apoio das
instituições de ensino superior que atuam na região dos
Vales do Jequitinhonha, Mucuri e Norte de Minas,
selecionaram equipes interdisciplinares que visitaram
doze municípios, que apresentavam baixo índice de
desenvolvimento humano. As cidades foram distribuídas
por seis rotas (tabela 1) no norte e nordeste de Minas
Gerais. Cada equipe de estudantes e professores foram
responsáveis pelo trabalho em duas cidades durante 15
dias no período de 16 a 30 de julho de 2011.
As equipes multidisciplinares que atenderam os
12 municípios integrantes do projeto foram formadas por
estudantes universitários e professores de universidades
do Norte e Nordeste de Minas. Participaram do projeto, a
Universidade Federal dos Vales Jequitinhonha, Mucuri
(UFVJM); Universidade Estadual de Montes Claros
(Unimontes); Faculdades Unidas do Norte de Minas
(FUNORTE), Faculdade de Cidade e Tecnologia de
Montes Claros (FACIT); Faculdade de Saúde Ibituruna
(FASI); Faculdade Prisma; Faculdade Vale do Gorutuba
(FAVAG); Faculdades Integradas Pitágoras (FIPMOC);
Faculdades Santo Agostinho (FASA); Faculdade
Presidente Antônio Carlos (UNIPAC/Bocaiúva – Teófilo
Otoni); Instituto de Ciências Agrárias (ICA/UFMG);
Instituto Federal de Educação (IFNMG/ Januária –
Salinas) e Faculdades Unificadas Doctum.
Tabela 1: Localidades atendidas
Rota
Cidades
1
Bonito de Minas e Pedras de Maria da Cruz
2
Mamonas e Montezuma
3
Rubelita e Virgem da Lapa
4
Palmópolis e Santo Antônio do Jacinto
5
Itaipé e Setubinha
6
Nova Belém e São João do Manteninha
As atividades realizadas nas cidades foram
desenvolvidas por 120 alunos e 30 professores. Os
universitários receberam ajuda de custo do Governo de
Minas de R$ 150, pagos em parcela única. Antes de irem a
campo, os alunos foram capacitados e conheceram a
metodologia de trabalho, os objetivos do projeto, as
propostas de ações e as localidades de atuação. Cada
município recebeu uma equipe interdisciplinar de 35
acadêmicos de todas as IES envolvidas.
A Faculdade de Ciência e Tecnologia de Montes
Claros - FACIT foi representada pelos universitários do
curso de Engenharia Química. A FACIT destaca a
importância do projeto universitário cidadão para o
crescimento profissional e pessoal dos seus alunos,
promovendo a integração entre os acadêmicos,
professores e sociedade e, ao mesmo tempo, exercitando
ações concretas de cidadania. O projeto ainda proporciona
o protagonismo juvenil, permitindo que o estudante
universitário apreenda conhecimento empírico para sua
inserção no mercado de trabalho.
A atuação da FACIT no universitário cidadão,
por intermédio dos alunos do curso de engenharia
química, foi realizado através de oficinas para fabricação
de produtos de limpeza. Os estudantes levaram para as
comunidades atendidas, materiais e procedimentos para a
produção de detergentes, água sanitária, amaciante de
roupas e desinfetante, acessíveis economicamente e
bastante demandados no mercado. Além disso,
orientações eram repassadas à comunidade para uso
correto dos produtos e incentivos a elaboração de
cooperativas para comercialização local garantindo uma
renda extra ao fim do mês.
A FACIT por meio de programas de iniciação
científica e projetos de extensão tem promovido o acesso à
pesquisa cientifica e extensão universitária, abrindo
caminhos para docentes e discentes na busca de soluções
inovadoras para os mais diversos problemas da
humanidade, preparando profissionais com maior
competência científica e autonomia profissional.
Este artigo relata as atividades que foram
desenvolvidas pelos estudantes de engenharia química da
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REVISTA PESQUISA & EXTENSÃO – VOLUME 2, NÚMERO 1, 2012 – ISSN 2236-7160
Os acadêmicos da FACIT foram distribuídos por
duas rotas (1 e 3) tendo um professor como coordenador.
O grupo foi supervisionado por funcionários da
Sedvan e do Instituto Travessia que zelavam pelo bom
andamento do projeto em cada localidade.
deficiências e necessidades urgentes para o fornecimento
de água de qualidade para a população atendida, usinas de
reciclagem e compostagem de lixo e comunidades
ribeirinhas desprovidas de saneamento básico.
As oficinas técnicas foram realizadas em
comunidades urbanas e rurais escolhidas pelas prefeituras
dos municípios com base na situação sócio-econômica dos
moradores. A população era atendida em escolas, centros
de apoios (ex: Crás), ginásios poliesportivos, praças
dentre outros lugares.
Para o desenvolvimento das atividades para
produção de materiais de limpeza, os moradores eram
divididos em grupos e acompanhados por um estudante
que os auxiliava na execução do procedimento. Os
equipamentos (vidrarias, reagentes, materiais de
segurança e roteiros experimentais) necessários para a
formulação dos produtos eram dispostos em mesas onde
eram executados os trabalhos.
Figura 1: Oficinas de produtos de Limpeza realizadas nos Municípios
de Rubelita e Virgem da Lapa
Nos municípios de Bonito de Minas e Pedras de
Maria da Cruz (rota 1) o grupo de estudantes da
engenharia química composto por Bruno Magalhães Silva
e Laércio Rocha Franco do sexto período, Daniela Duarte
Oliveira e Núbia Ribeiro Silva do oitavo período e Fabíola
Medeiros da Costa do décimo período, coordenado pelo
professor Paulo Matrangolo, ressalta a importância de
realização de projetos como esse em regiões carentes do
estado. O projeto é uma via de mão dupla, já que a
comunidade é contemplada com a prestação de serviços
pelos universitários, e por outro lado, os alunos têm a
oportunidade de colocar conceitos e aprendizados antes
vistos apenas na teoria, na sua real função, que é o
trabalho e o retorno para a comunidade.
3. Resultados e Discussão
O projeto Universitário Cidadão oferece a
oportunidade de aliar a teoria à prática, em cidades
marcantes por contrastes sociais. O retorno para os
estudantes, com o contato direto com outra realidade bem
diferente das suas, é ainda maior do que os benefícios
gerados com as ações junto às comunidades atendidas,
assim destacam as experiências vividas pelo grupo
coordenado pelo professor Luiz Fernando composta dos
alunos, Ludmilla Louise, Maria Clara Alves, Helberth
Júnnior, Ravel Santos e Valdemir Soares, todos do
décimo período do curso de Engenharia química que
visitaram as cidades de Rubelita e Virgem da Lapa (rota
3).
Nesses municípios, a capacitação para
fabricação de produtos de limpeza foi realizada em
escolas públicas, quadra poliesportiva, crás e salões
cedidos pelas prefeituras. Através de uma abordagem
instigante, os estudantes ajudaram a população urbana e
rural no desenvolvimento dos materiais de limpeza, em
contrapartida tiveram uma recepção muito calorosa
devido às atividades desenvolvidas nas comunidades.
Todo o processo foi acompanhado com registros
fotográficos como mostram as imagens da figura 1.
Figura 2: Oficinas de produtos de Limpeza realizadas nos Municípios de
Bonito de Minas e Pedras de Maria da Cruz
Outras atividades foram desenvolvidas pelo
grupo de estudantes e professor nos municípios visitados
como demanda solicitada pelas prefeituras locais. Dentre
as quais, visitas técnicas em estação de tratamento de água
e esgoto com registros fotográficos e análise de suas
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As oficinas técnicas foram realizadas em centros de
apoios, escolas e praças. Tanto as comunidades urbanas
como rurais foram atendidas. As imagens da figura 2
mostram o momento das realizações das oficinas nesses
municípios. Ao final das oficinas os acadêmicos
destacavam o pequeno custo de produção dos produtos
para a população como é o caso do litro de água sanitária
que ficaria em torno de R$ 0,40, viabilizando a montagem
de uma pequena cooperativa pelos moradores e a garantia
de um aumento na renda familiar.
4. Considerações Finais
As informações coletadas durante a realização do
projeto irão apoiar a construção de um conjunto de índices
sintéticos para cada uma das dimensões do IMRS. Assim,
o governo terá mais condições de propor e colocar em
prática políticas públicas que efetivamente gerem ações
que modifiquem as condições socioeconômicas dos
municípios mineiros.
A FACIT destaca a importância de inserir-se em
ações que promovam e garantam valores democráticos,
igualdade e desenvolvimento social, contribuindo para o
resgate da cidadania, ao mesmo tempo conduzam ao
desenvolvimento sustentável e à melhoria das condições
de vida das populações.
Complementando as ações do Universitário
Cidadão, os acadêmicos de outras instituições
participantes, desenvolveram atividades diversas, como
orientação familiar sobre prevenção de doenças,
alimentação saudável, necessidade de atividade física;
palestras educativas sobre o Estatuto da Criança e do
Adolescente e capacitação dos conselheiros tutelares;
campanhas contra abuso de álcool e outras drogas;
palestras sobre o uso racional dos recursos hídricos e
ambientais entre outros.
Referências Bibliográficas
CHATEAUBRIAND, A. D.; ANDRADE, E. B.;
MELO, P. P. A Extensão Universitária como
Instrumento de Cidadania, Organização Comunitária
e Desenvolvimento Sustentável. Anais do 2º Congresso
Brasileiro de Extensão Universitária. Belo Horizonte,
2004.
Após 15 dias de trabalho intenso, o projeto
Universitário Cidadão promoveu um seminário de
combate à pobreza realizado em Belo Horizonte, no mês
de setembro. Durante o evento, além de conhecer o
diagnóstico e ações de superação da pobreza
desenvolvidas pelo Governo de Minas, as instituições de
ensino superior e seus alunos debateram sobre novas
propostas de enfrentamento da pobreza nas comunidades
durante os trabalhos de campo, desenvolvidos pelo
projeto. A proposta do seminário foi promover a atuação
intensa e direta, dos estudantes de ensino superior, por
meio de ações denominadas de interação social,
contemplando a realidade, as carências e demandas dos
municípios.
OLIVEIRA, R. A.; CARNIELLO, M. F.; TADEUCCI,
M. R. Promoção do Desenvolvimento Regional
Através de Atividades Extensionista: O caso da UFT.
VII Congresso Nacional de Excelência em Gestão. Rio de
Janeiro, 2008.
PINTO, H. Universitátio Cidadão Envolve 700
Estudantes e 21 Municípios. Hoje em dia, Belo
Horizonte, 08 agosto, 2011, p. 8 a 11.
SICSÚ, A. B. O Papel da Extensão Universitária no
Desenvolvimento Regional: considerações sobre o caso
brasileiro. Revista de Ciência e Tecnologia Política e
Gestão para a Periferia - RECITEC, v. 1, n. 1, jan./dez,
Recife, p. 52-67, 1997.
VILHENA, R. Disponível em: <http://blogrena
tavilhena.blogspot.com.br/2012/02/reducao-da-pobrezaem-minas-e-resultado.html> Acesso em: 16 de agosto,
2012.
Abstract: University extension is seen as an articulator of education and research, linking universities and society so
fruitful, allowing the contribution of knowledge to transform reality, involving teachers, students and communities
common sense to learn and enrich the knowledge production. Therefore, the aim of the paper is to present the activities
developed by chemical engineering students of the Faculty of Science and Technology of Montes Claros - FACIT during
the execution of national university project shows the importance of the extension, through the prism of the university and
society, as well as the results of these development activities in needy cities North and Northeast of Minas Gerais.
Keywords: Extension. University. Citizen.
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Distribuição Gratuita
FACULDADE DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE MONTES CLAROS - FACIT
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Pe