A proposta da cooperação científica surge da possibilidade de combinar meus conhecimentos em métodos de pontos interiores, e os conhecimentos da Profa. Lamghari na solução de problemas inteiros ou mistos na área de mineração, especialidade dela. O surgimento dos métodos de pontos interiores para programação linear não alterou inicialmente a abordagem de solução de problemas de programação inteira por métodos do tipo branch and bound. A razão para a não utilização de métodos de pontos interiores parece ser a eficiência dos métodos do tipo simplex na solução dos subproblemas. Uma das poucas exceções consiste no problema de geração de colunas, mas mesmo neste caso sem muita repercussão entre os pesquisadores da área. Mais recentemente, foi demonstrado que os métodos de pontos interiores são superiores na solução problema relaxado e dos subproblemas que métodos do tipo simplex em algumas aplicações de branch and cut/price tais como variações de problemas de transporte, problemas de corte e de empacotamento. Desde então, a classe de problemas onde a aplicação de métodos de pontos interiores apresenta resultados superiores vem aumentando com a realização de novas pesquisas.Não parecem existir ainda trabalhos que combinam métodos de pontos interiores e branch and cut/price na área de mineração. A colaboração com a Profa. Lamghari e seu grupo de pesquisa com nosso próprio grupo em métodos de pontos interiores pode render avanços científicos importantes.O tema de pesquisa proposto pode gerar resultados com potencial de publicação em revistas de alta qualidade na área de pesquisa operacional ou programação matemática, além de trabalhos em congressos. Essa cooperação pode também envolver alunos de pós-graduação com eventuais tema de dissertação e/ou tese voltados para essa pesquisa integrada.

Este projeto pretende apresentar um método para detecção de falhas em trocadores de calor a partir da monitoração de dados de temperatura que são medidos e usados em processos de controle em ambiente industrial. Neste processo é importante ter um modelo numérico como uma réplica digital que se comunique com o controle do processo. Ferramentas de calibração Bayesiana orientada por estes dados é uma forma muito bem vinda para realizar este processo, uma vez que um trocador de calor tem muitos parâmetros incertos e exige uma modelagem estocástica, em especial, no momento de estimar o coeficiente global de transferência de calor. O projeto de IC da bolsista Vitória propõe realizar esta calibração usando o método de Monte Carlo em Cadeia de Markov (MCMC) para amostrar as distribuições dos parâmetros a calibrar. No entanto, o método MCMC exige o conhecimento e proposta de uma forma para a função verossimilhança; isto motivou o desenvolvimento de métodos mais recentes de calibração que não precisam ter este conhecimento na sua implementação. O método de Computação Bayesiana Aproximada (ABC) é uma destas técnicas que tem sido bastante popular. Neste sentido, este estágio no Institut FEMTO-ST tem como motivação implementar este método no problema desta IC. O Prof. Teloli (FEMTO-ST, Besançon) já vem trabalhando recentemente com esta formulação e tem grande experiência neste tipo de abordagem. Espera-se um grande enriquecimento científico e cultural na Bolsista Vitória nas 4 semanas de estágio durante as férias de julho (curso de graduação em Engenharia Mecânica da UNESP). Por fim, é importante destacar que espera-se neste período a escrita de um artigo científico conjunto, uma vez que se constatou que o método ABC ainda não é usado na solução de problemas inversos em trocadores de calor, até o conhecimento dos envolvidos neste projeto. A proposta apresenta todo o detalhamento do plano de trabalhos a ser desenvolvido durante o estágio.

O objetivo do presente trabalho é a modelagem numérica do escoamento de gás ao redor de uma placa plana com ângulo de ataque zero com base no modelo cinético proposto por Bhatnagar, Gross e Krook para a equação não-linear de Boltzmann. A influência da interação gás-superfície na solução do problema será analisada usando o núcleo de espalhamento proposto por Cercignani e Lampis, o qual permite a escolha de dois coeficientes de acomodação das moléculas gasosas na superfície, especificamente um coeficiente de acomodação de momentum tangencial e outro de energia. O método de velocidades discretas será utilizado para a solução numérica do problema proposto. Para contornar o problema numérico inerente a descontinuidade da função de distribuição de velocidades moleculares nas proximidades das bordas da placa (leading and trailing edges), um esquema numérico proposto pela Prof. Irina Graur e seu grupo, baseado no método TVD (Total Variation Diminishing) será implementado no código numérico. A técnica tem a vantagem de permitir a solução do problema no regime não-estacionário e, então, obter a solução estacionária como um caso limite. Como resultados, o coeficiente de arrasto na placa e os campos de escoamento ao redor da placa serão calculados numericamente em um amplo intervalo de número de Knudsen e número de Mach. Alguns resultados serão comparados com dados disponíveis na literatura. A etapa de comparação será feita com dados obtidos via método de Monte Carlo visando analisar o intervalo de número de Mach para o qual o método de Monte Carlo é valido (geralmente os dados da literatura se restringem aos regimes supersônico e hipersônico devido a restrições do método de Monte Carlo). A escolha de pares de coeficientes de acomodação permitirá analisar a influência da interação gás-superfície na solução do problema e discutir as peculiaridades inerentes ao escoamento rarefeito.

O presente projeto de pesquisa tem como objetivo principal a aplicação de calibração bayesiana e de modelos informados por física no projeto de coletores piezelétricos de energia possuindo múltiplos graus de Liberdade, com geometria fan-folded. A pesquisa se insere na área de estruturas inteligentes que utilizam os denominados materiais piezelétricos que podem ser usados tanto para atuação em técnicas de controle estrutural quanto em sensoriamento para monitoração de sinais dinâmicos. O escopo do projeto se insere no tema Vibration Piezoelectric Energy Harvesting, que busca projetar dispositivos eletromecânicos, empregando para tanto materiais piezelétricos, que sejam capazes de converter sinais de vibração estrutural de um dado ambiente dinâmico em tensão eléctrica útil, especialmente naqueles casos onde os componentes espectrais principais dos sinais vibratórios se localizam na faixa de frequências correspondente a 0-100 Hz que comumente engloba a maioria dos fenômenos vibratórios denominados ambientais.Mais especificamente, será realizada a calibração Bayesiana do modelo de fan-folded, a partir dos resultados experimentais do ensaio das peças presentes no Laboratório de Dinâmica da EESC-USP, que representam fan-foldeds com 2 a 5 vigas, com espessuras de 1 e 2 mm. Em seguida, o modelo calibrado será utilizado para gerar dados para treinar um metamodelo, que será informado também pela física do sistema. Esse metamodelo será utilizado como um surrogate model, a fim de diminuir o custo computacional elevado que seria requerido pelo uso do modelo numérico como função de fitness da otimização.Também, a fim de alcançar uma aplicação prática para o estudo, propõe-se o ensaio de uma estrutura sujeita a vibrações, com geração de energia por meio dos fan-foldeds.

Investigar a aplicação de isolantes na área de dosimetria luminescente envolve explorarminerais usando técnicas como Termoluminescência (TL) e Luminescência Opticamente Estimulada (OSL). Dentre esses minerais, o feldspato - grupo dos materiais aluminossilicatos (MTO8, M = Ca, Na, K; T = Al, Si), destaca-se pela sua potencial aplicação na área de dosimetria e datação. No entanto, muitos mecanismos permanecem desconhecidos ou desafiadores modelar. Para estudar os processos de recombinação e tempo de vida da armadilha, OSL resolvida no tempo (TR-OSL) torna-se crucial. Este projeto visa estudar TR-OSL em cristais de amazonita do Brasil, dadas suas potenciais aplicações em dosimetria retrospectiva e datação. A Divisão de Pesquisa Física da Universidade Técnica da Dinamarca (DTU) apoiará esta investigação.

O uso de compostos em processos industriais para atender à demanda da população resultou na contaminação dos recursos hídricos. Essas substâncias não são removidas com eficiência pelo processo clássico de tratamento de água e esgoto. Para isso, é utilizada a tecnologia eletroquímica, que produz agentes oxidantes, como o percarbonato (C2O62-) e os radicais hidroxila (*OH), capazes de decompor os poluentes. Para superar as desvantagens do atual método industrial de produção desses agentes, estamos estudando maneiras de produzi-los de forma ecológica, sem o uso de solventes orgânicos. Essa produção alternativa é baseada em processos oxidativos avançados eletroquímicos (POAEs), que geram percarbonato por meio de oxidação anódica (OA) com eletrodos de alto sobrepotencial para evolução de oxigênio, enquanto o peróxido de hidrogênio é gerado por meio da reação de redução de oxigênio (RRO), que ocorre no cátodo do sistema. Com base nos estudos realizados até o momento, este projeto visa otimizar a produção dessas duas espécies oxidantes simultaneamente, em diferentes compartimentos, utilizando a mesma corrente, reduzindo assim os custos de energia do processo e tornando-o mais atraente. Os testes serão realizados com diferentes configurações de cátodo (eletrodos de difusão de gás - EDG) e ânodos (diamante dopado com boro - BDD e ânodo dimensionalmente estável - DSA), a fim de encontrar o método mais eficiente.

Recentemente, foram desenvolvidas ligas de alta entropia (HEAs) compostas por cinco ou mais elementos em proporção próxima à equimolar. Esses materiais têm sido reconhecidos por sua alta resistência mecânica, elasticidade e resistência à corrosão, o que tem atraído atenção na área biomédica. No entanto, as ligas de alta entropia atualmente desenvolvidas necessitam de propriedades mecânicas, eletroquímicas e biológicas ajustadas para uso como biomateriais. Isto torna o desenvolvimento de novas ligas HEA para uso específico como biomateriais um campo promissor. Além disso, a síntese mecânica é um dos métodos mais eficientes e sustentáveis para preparar HEAs porque pode aumentar a solubilidade sólida e produzir microestruturas homogêneas a partir de partículas de pó. Neste cenário, este projeto visa desenvolver a liga de alta entropia recentemente desenvolvida Ti-30Zr-28Nb-5Mn-1.5Al-5Fe (% em peso) através de síntese mecânica de pós metálicos comercialmente puros e compará-la com a amostra produzida por fusão a arco de argônio, em termos de densidade, composição de fases, microestrutura e propriedades mecânicas selecionadas. Em seguida, será avaliada a potencial aplicação biomédica da amostra obitda por síntese mecânica em contraste com a produzida por fusão a arco tradicional.

A busca por métodos de dessalinização e abrandamento da água tem crescido exponencialmente ao longo dos anos, à medida que a água potável se torna um recurso cada vez mais escasso em todo o mundo. Nesse sentido, a tecnologia de Deionização Capacitiva (CDI) tem recebido atenção especial devido ao seu baixo consumo e alta eficiência energética. Semelhante à tecnologia de supercapacitores, a deionização capacitiva utiliza eletrodos polarizados de forma reversa para remover íons de um meio aquoso, que são então retidos na camada dupla elétrica (DCE) quando o líquido percola por ela. Com o objetivo de viabilidade comercial e acesso universal a essa tecnologia, eletrodos comerciais de feltro de carbono (CFE) da Kynol® serão usados neste projeto. Após testes anteriores em nosso grupo de pesquisa, verificou-se que o potencial de carga zero (Epcz) do CFE (0,05 V vs. Ag/AgCl) estava muito próximo do potencial de curto-circuito (E0 = 0,02 vs. Ag/AgCl), indicando que o material é adequado para ser usado tanto como cátodo quanto como ânodo, uma vez que a repulsão de co-íons é minimizada. No entanto, do ponto de vista da eficiência energética, seria favorável usar materiais em uma configuração assimétrica de Epcz, ou seja, com cargas superficiais da mesma polaridade que os terminais de polarização do circuito, a fim de maximizar a eletrossorção de íons nos eletrodos positivo e negativo. Portanto, este projeto BEPE tem como objetivo auxiliar o projeto principal FAPESP, propondo métodos, em colaboração com um grupo de pesquisa no exterior com expertise no campo, para modificar corretamente e subsequentemente analisar os eletrodos, tornando-os assimétricos pela adição de grupos funcionais específicos em sua superfície.

Baterias de lítio-enxofre estão sendo intensamente investigadas por apresentarem alta capacidade de carga, densidade de energia e baixo custo. No entanto, essa categoria de baterias de conversão apresenta uma desvantagem principal, conhecida como efeito shuttle, que reduz a capacidade de carga da bateria ao longo dos ciclos, resultando no fim da vida útil do dispositivo após um número de ciclos relativamente menor que as baterias de lítio-íon. Dessa forma, vários estudos têm explorado alternativas para superar esta desvantagem como, por exemplo, o desenvolvimento de novos materiais hospedeiros para acomodar enxofre em sua estrutura, incluindo-se materiais carbonáceos, que têm demonstrado bom desempenho na adsorção de polissulfetos de lítio. A adição de sulfetos e óxidos metálicos também tem proporcionado uma alta adsorção de polissulfetos de lítio, contribuindo para aumentar a ciclabilidade da bateria. Em relação a materiais cerâmicos derivados de polímeros, os mesmos têm sido pouco investigados como hospedeiros de enxofre para baterias de lítio-enxofre. Alguns têm consistido no estudo de carbonitreto (SiCN), óxicarbonitreto (SiOCN) e óxicarbeto (SiOC) de silício. No entanto, com exceção do trabalho recentemente conduzido pelo autor dessa proposta que investigou a aplicação de SiOC como hospedeiro de enxofre, materiais cerâmicos derivados de polímeros de baixo custo, como polisiloxanos, ainda não foram investigados. Com base nesses resultados, esses materiais têm demonstrado eficiência e são altamente promissores para esta aplicação. Recentemente, o uso de SiOC como hospedeiro proporcionou uma retenção de H 34% de sua capacidade de carga após 300 ciclos, o que é um valor considerável para baterias de lítio-enxofre. O objetivo do presente projeto consiste em explorar aplicações de materiais cerâmicos nos cátodos de baterias de lítio-enxofre, principalmente a contribuição da dopagem de metais em estruturas cerâmicas derivadas de precursores poliméricos, particularmente SiOC, tendo como meta contribuir para a viabilização de aplicações práticas de baterias de lítio-enxofre.

Para atender às preocupações ambientais atuais, a redução da poluição e a reutilização e recuperação de recursos têm sido objeto de diversos estudos. Um dos objetivos do desenvolvimento sustentável é melhorar a qualidade da água, reduzindo a poluição e minimizando a liberação de produtos químicos e substâncias perigosas. Os micropoluentes orgânicos (MPO) estão entre os poluentes mais importantes nas águas residuais. Eles incluem medicamentos para humanos e animais, hormônios naturais, produtos cosméticos, desinfetantes e pesticidas. Nos últimos anos, vários MPO têm sido observados em concentrações significativas nas águas residuais. Devido à persistência de alguns micropoluentes nos sistemas convencionais de tratamento de efluentes, a presença desses compostos em recursos hídricos tornou-se uma preocupação, devido aos efeitos prejudiciais que esses compostos podem causar à saúde humana e ambiental. Este estudo se concentra especificamente na utilização de um digestor anaeróbio de fluxo ascendente (UASB) para o tratamento de águas residuais. Esse tipo de processo tem demonstrado eficácia no tratamento de micropoluentes em comparação com um processo de digestão convencional. A partir de dados experimentais obtidos em um reator em escala laboratorial, o estudo abordará a modelagem do bioprocesso, especialmente a dinâmica de degradação dos micropoluentes. O simulador a ser desenvolvido para este sistema será um modelo matemático simplificado. A possibilidade de um modelo do tipo "caixa-preta" usando técnicas de aprendizado de máquina (como redes neurais) também será explorada. Este estudo representa um primeiro passo para a otimização do funcionamento do bioprocesso visando à maximização da degradação dos MPO.