AULA 7– SIMULAÇÃO E OTIMIZAÇÃO
Apresentação baseada em exemplos e conteúdos de aulas do Prof. Sergio Scheer
e Profa. Juliani Piai.
Profa. Cecília de Castro Bolina
 O que é simular ? É submeter modelos a ensaios,
sob diversas condições, para observar como eles se
comportam.
 Por que Simular? A solução de problemas exige,
normalmente, que se construam ou se criem modelos
abstratos do SFR, para que seja possível algum tipo de
análise. Com a simulação se consegue a reprodução do
funcionamento de um sistema em condições diferentes
das reais: comparação de diversas soluções.
 Icônica
 Analógica
 Matemática
 Todos visam representar o comportamento do
Sistema Físico Real!
 Experimentação e protótipos.
 Em escala reduzida.
 Em ambiente controlado.
 Permite diversas soluções e comparações destas. Em
bom exemplo deste modelo são as geometrias usadas
em túneis de vento para verificar o seu arraste
aerodinâmico.
 É
quando se pode tirar
conclusões
sobre
algo
desconhecido
ou
muito
complexo através de sua
comparação com algo mais
simples ou mais tangível.
Este método é bastante
utilizado em sistemas eletroeletrônicos, onde grandezas
de difícil visualização espacial
como uma resistência elétrica
podem ser ilustradas como
uma mola mecânica.
 É aquela que usa conhecimentos básicos de matemática e
física para modelar fenômenos e prever resultados. Esse
método é o que o engenheiro normalmente usa naturalmente,
eventualmente sem perceber, quando dimensiona um motor
que movimentará uma esteira, um pistão que empurrará uma
peça
em
uma
linha
de
montagem
ou
uma
bomba hidráulica para succionar água de um poço artesiano.
 São os sistemas CAE (Computer Aided Engineering). Permitem
a análise de componentes que não existem ainda fisicamente,
usando como base para cálculo uma representação
matemática de uma geometria CAD (Computer Aided
Design) chamada de malha. Este tipo de simulação permite
um grande nível de detalhe e uma grande acuracidade nos
resultados, sendo usado em quase todas as grandes empresas
como um instrumento para o dimensionamento e validação de
projetos ainda antes de sua manufatura.
 OTIMIZAÇÃO: É o processo de procura por uma
solução que forneça o máximo benefício segundo
algum critério, ou seja, é a busca da condição ótima.
 Procura de melhores soluções:
 – Peso: reduzir custos de produção, transporte ou
armazenamento.
 – Resistência: mais eficiência, menos material.
 – Rendimento: diminuição de perdas ou aumento de
produção.
 Exemplos:
maximizar a potência de um motor,
minimizar o custo de confecção de uma placa de
circuito impresso, minimizar o caminho para atingir
um determinado objetivo, entre outros.
 Exemplos de uso no cotidiano:
 Melhorar a disposição nos livros numa prateleira;
 Melhorar a disposição dos móveis numa sala;
 Traçar
o melhor caminho para chegar a um
determinado local pelas ruas da cidade;
 Ajustar a temperatura da água do chuveiro;
 Afinar um violão, procurando-se um tom determinado,
etc.
 Atos de otimização pelo emprego sistemático de
técnicas específicas:
 Uso de materiais em estruturas: materiais adequados;
 Circuitos elétricos: menor gasto de energia possível;
 Circuitos de fluídos: avaliação dos itens que poderão
estar presentes na canalização;
 Conservação de energia: menor gasto possível de
combustível; determinar a potência adequada de
refrigeração dos motores propulsores.
 Diversas técnicas de otimização;
 Não há um método único e direto para se encontrar a
melhor solução para todos os problemas. A experiência
e a criatividade do engenheiro em muito o ajudarão na
tarefa da escolha do método de otimização que deve
ser empregado em cada caso.
 Por evolução - máq. a vapor, teclado, automóvel.
 Por intuição - arte x técnica.
 Por tentativa - processo iterativo.
 Gráfico – leiaute/corte.
 Analítico – forma e peso de estruturas.
 Presente no dia-a-dia das pessoas. Na área técnica, a
arte está relacionada, por ex., com a habilidade para ter
boas soluções mesmo que não se conheça uma
justificativa com base científica para explicar o
problema.
 Relacionado ao fato do projeto ser um processo
iterativo.
 Como
num projeto a primeira solução não é
normalmente satisfatória, são realizadas novas
tentativas até que o valor ótimo seja atingido.
 Uso de esquemas ou desenhos de um SFR na procura
da melhor solução. Exemplo: otimização de uma placa
de circuito impresso, ajustando os componentes de
forma a torná-la menor.
 Ligado à evolução tecnológica. Exemplos: máquina à
vapor (T. Savery, Newcomen, J. Watt c/patente);
disposição das letras no teclado (C. L. Sholes, J.
Densmore c/ QWERTY, A. Dvorak); o automóvel
através dos tempos.
 O mais recente, sendo baseado no desenvolvimento
matemático e computacional. Exemplos: programação
linear e não-linear, cálculo diferencial, teoria do
controle.
 Material: http://simulacao.net/apoio-academico/
 http://simulacao.net/livros/