aula 09 simulao

SIMULAÇÃO

Profª Josimar de Souza Andrade

Faculdade Pitágoras Guarapari

Simulação

O que é simulação? Tipos de simulação O computador na engenharia – simulação

computacional

O que é simulação?

No dicionário...

Simular - Fazer aparecer como real uma coisa que não o é;

• Fingir ser;• Representar com semelhança;• Imitar;• Aparentar;• Disfarçar.


Simular é submeter modelos a ensaios, sob diversas condições, para observar como eles se comportam.


Simulação é a técnica de estudar o comportamento e reações de determinados sistemas através de modelos, que imitam na totalidade ou em parte as propriedades e comportamentos deste sistema em uma escala menor, permitindo assim sua manipulação e estudo detalhado.


“Processo de elaboração de um modelo de um sistema real (ou hipotético) e a condução de experimentos com a finalidade de entender o comportamento de um sistema ou avaliar sua operação.” (Shannon, 1975)

A experimentação com modelos implica na criação de um modelo que a depender da aplicação deve representar e/ou demonstrar a forma de funcionamento do sistema real.


Através da simulação pode-se: •orientar o processo de tomada de decisão;•proceder análises e avaliações de sistema;•propor soluções para a melhoria de performance.


Com a simulação conseguimos a reprodução, em condições diferentes das reais, do funcionamento de um determinado sistema.


Isso permite a comparação de diferentes soluções sem incorrer nas despesas, demoras e riscos, algumas vezes proibitivos – em geral inevitáveis – nos ensaios em verdadeira grandeza, sob condições reais.

Simulação

Com os avanços na área de informática, modernos equipamentos e novas linguagens de programação e de simulação tem permitido empregar a técnica de simulação nas diversas áreas do conhecimento humano, fatos que têm propiciado grandes avanços.

Tais como:• Projetar e analisar sistemas industriais;• Avaliar performance de hardware e software em sistemas de

computação;• Analisar desempenho de armas e estratégias militares;• Determinar frequência de pedidos de compra para recomposição

de estoques;• Projetar e administrar sistemas de transportes como: portos e

aeroportos;• Previsão de desastres naturais;• Configurar sistemas de atendimento em hospitais, supermercados

e bancos.

Simulação

Simulação

No caso específico das engenharias, a adoção da técnica de simulação tem trazido benefícios como:

• A previsão de resultados na execução de uma determinada ação;

• A redução de riscos na tomada decisão;• A identificação de problemas antes mesmo de suas

ocorrências;• A eliminação de procedimentos em arranjos industriais

que não agregam valor a produção; e ainda...

Simulação

• A realização de análises de sensibilidade;• A redução de custos com o emprego de recursos (mão-de-

obra, energia, água e estrutura física);• A revelação da integridade e viabilidade de um determinado

projeto em termos técnicos e econômicos.

A simulação pode envolver protótipos (primeiros exemplares de um produto construído para testes), ou modelos submetidos a ambientes físicos.

No caso particular de modelos matemáticos, eles são submetidos a distúrbio matemáticos para avaliar a condição de serviço esperada.

Simulação

Convém lembrar que para simular um SFR em operação, quer por experimentação em laboratório ou em campo, quer através de formulações matemáticas, é necessário que sejam adotadas hipóteses simplificativas desta realidade física.

Simulação

Vários são os exemplos em que o recurso da simulação é altamente desejado, podendo mencionar-se:

• Desenvolvimento de um coração artificial;• Lançamento de satélite• Construção de uma grande barragem• Projeto de um avião comercial

Simulação

Tipos de simulação

Podemos classificá-las como:

• Icônica• Analógica• Matemática

Simulação Icônica

É aquela que assemelha-se à realidade.

Acontece quando o sistema físico real é representado através de modelos físicos, geralmente com dimensões diferentes das reais, com o propósito de verificar como ele funcionará.


Exemplos:• Ensaios em túnel de vento para analisar a

influência da forma de um objeto no seu arraste aerodinâmico, muito usado no projeto de carros (fórmula 1) e aviões;

• Construção em escala reduzida de uma hidrelétrica para melhor definir detalhes construtivos;


É uma solução que normalmente envolve testes com protótipos ou modelos em condições controladas, geralmente em laboratórios e nestes ensaios as características relevantes são controladas com mais rigor, pois elas que influirão severamente nos resultados.

Simulação Analógica

Nesta simulação realiza-se comparação de algo não familiar, ou difícil manipulação, com outra familiar, ou de fácil manuseio. Ou seja, faz-se um sistema comportar-se de modo análogo a outro.

Várias analogias são utilizadas na engenharia.

Simulação Analógica

Simulação Matemática

A simulação do SFR usando modelagem matemática é um instrumento de previsão muito útil, onde as características essenciais dos elementos idealizados são descritas por símbolos matemáticos. Assim, distúrbios nas variáveis envolvidas na equação simulam o comportamento do sistema representado.

Pode-se classificar este tipo de simulação como sendo simbólica.

Os modelos matemáticos para simulação são frequentemente visualizados como sendo uma função f que produz uma saída y a partir de entradas de x e parâmetros do sistema p. Assim y = f (x,p).


Modelo conceitual da cadeia produtiva de grãos destinados a exportação


Modelo conceitual do sistema unidade armazenadora de grãos


O computador na engenharia

Através de sua evolução, o computador tornou-se um importante instrumento de simulação computacional.

Atualmente, utilizam-se computadores como instrumentos de auxílio no processo de projeto na engenharia e a grande vantagem do seu uso é a possibilidade de modelagem de um SFR com poucas despesas e muita rapidez.


Há de se mencionar que o avanço tecnológico utilizado neste equipamento, seu valor de aquisição tornou-se relativamente acessível a maioria das pessoas.

O computador permite a simulação de vários casos com diferentes formas de solicitação e geometria, com relativa simplicidade e maior flexibilidade, com respostas rápidas às necessidades do consumidor e o consequente aumento da produtividade por partes das empresas


Em engenharia, o computador pode ser usado por várias atividades, tais como:

• Projeto de circuitos integrados;• Projeto de transformadores e motores

elétricos;• Projeto de sistemas elétricos;• Projeto de produtos e componentes;• Desenho técnico;• Simulação de SFR;• Automação industrial;• Cálculos estruturais;• Mapeamento de minas.


De modo geral o computador pode ser utilizado de três formas:

• Para computar resultados: Através de cálculos realizados segundo regras estabelecidas, com equações que governam a operação do SFR;


• Como banco de dados: A alta capacidade de armazenar e devolver dados quando solicitado, torna-o mais eficiente, do que qualquer outro meio conhecido de guardar informações.

• Como auxílio no desenho: tornam mais rápidas e permitem maior versatilidade na confecção de desenhos, os sistema gráficos já tem lugar garantindo nesta fase do projeto.


Em muitas situações a simulação envolve computadores para representar a dinâmica da situação. Isto é assim feito porque o uso de computadores como ferramenta de trabalho em muito facilita os cálculos, que geralmente envolvem centenas de tarefas de rotina e operações repetitivas.


Finalizando, a simulação envolve a modelagem de uma situação complexa, de forma simples e apropriada, que pode ser estudada sem o efeitos inconvenientes que usualmente acompanham um SFR.

O propósito da simulação é verificar os resultados que podem ser ocorridos do SFR, ao se operar um modelo em condições similares à realidade.

Desse modo, a implementação de modelos matemáticos de simulação a serem utilizados em computadores requerem o uso das linguagens de programação como FORTRAN, C e PASCAL ou das linguagens de simulação como SLAM, GPSS, GASP, POWERSIM, ARENA e EXTEND. Ressalta-se que para empregar os modelos de forma adequada deve-se proceder a verificação e validação.


Bibliografia

-Bazzo, W.A.; Pereira, L.T.V. Introdução à engenharia: conceitos, ferramentas e comportamentos. Florianópolis: UFSC, 2008.

-Holtzapple, M.T.; Reece, W.D. Introdução à engenharia. Rio de Janeiro: LTC, 2006

aula 09 simulao

Documents