Navegando por Assunto "Mathematical modeling"

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Abordagem probabilística para caracterização do sistema de marcação de sequenciamento multiplex na plataforma ABI SOLID
(Universidade Federal do Pará, 2011-07-01) LOBATO, Fábio Manoel França; SANTANA, Ádamo Lima de; http://lattes.cnpq.br/4073088744952858
Os sequenciadores de nova geração como as plataformas Illumina e SOLiD geram uma grande quantidade de dados, comumente, acima de 10 Gigabytes de arquivos-texto. Particularmente, a plataforma SOLiD permite o sequenciamento de múltiplas amostras em uma única corrida (denominada de corrida multiplex) por meio de um sistema de marcação chamado Barcode. Esta funcionalidade requer um processo computacional para separação dos dados por amostra, pois, o sequenciador fornece a mistura de todas amostras em uma única saída. Este processo deve ser seguro a fim de evitar eventuais embaralhamentos que possam prejudicar as análises posteriores. Neste contexto, o presente trabalho propõe desenvolvimento de um modelo probabilístico capaz de caracterizar sistema de marcação utilizado em sequenciamentos multiplex. Os resultados obtidos corroboraram a suficiência do modelo obtido, o qual permite, dentre outras coisas, identificar faltas em algum passo do processo de sequenciamento; adaptar e desenvolver de novos protocolos para preparação de amostras, além de atribuir um Grau de Confiança aos dados gerados e guiar um processo de filtragem que respeite as características de cada sequenciamento, não descartando sequências úteis de forma arbitrária.
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Alfabetização científica em ambiente de modelagem matemática
(Universidade Federal de Mato Grosso, 2017-06) SOUZA, Ednilson Sergio Ramalho de; ESPÍRITO SANTO, Adilson Oliveira do
Discussões sobre Alfabetização Científica têm sido comuns em publicações da área de ensino de Ciências e algumas da Educação Matemática. No entanto, a revisão de literatura mostra que poucos trabalhos abordam esse tema em associação com a Modelagem Matemática. Nosso objetivo é discutir sobre Alfabetização Científica em ambiente de Modelagem Matemática. Para isso buscamos respostas a duas perguntas principais: Quais habilidades são necessárias aos alfabetizados cientificamente? e Como elas emergem em práticas de Modelagem Matemática? Por meio de pesquisa bibliográfica verificamos que tais habilidades surgem em complexidade crescente conforme ocorre a transição entre as etapas de Modelagem e conforme ocorre a participação efetiva dos estudantes nessas etapas. O estudo gerou um quadro de referência que pode ser consultado por professores interessados em promover Alfabetização Científica em ambiente de Modelagem Matemática.
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Cinética de secagem do camarão-da-amazônia (macrobrachium amazonicum) por refractance window
(Universidade Federal do Pará, 2023-10-19) ROSA, Matheus Yury de Oliveira; RODRIGUES, Antonio Manoel da Cruz; http://lattes.cnpq.br/7524720020580309
Na região amazônica, os camarões de água doce estão distribuídos por toda a extensão das subbacias hidrográficas. O Macrobrachium amazonicum, conhecido popularmente como Camarão-da-Amazônia, é a espécie com a maior produção na região e apresenta o maior potencial para a pesca e para a aquicultura. A captura e a comercialização é uma das principais e/ou única fonte(s) de renda para diversas famílias, sobretudo as ribeirinhas, em virtude do destino final dessa produção, com o escoamento em portos do Pará e do Amapá. Embora o camarão seja conhecido por seu alto valor nutricional, essa característica pode ser afetada quando esse alimento não passa por um método de conservação adequado ao prolongamento da sua vida útil. Dada a importância desse alimento, é necessária a busca por novas tecnologias, como o uso do etanol no pré-tratamento de alimentos – que tem a capacidade de agir na dissolução das membranas celulares, alterar a estrutura da amostra a ser desidratada, melhorar a transferência de umidade e reduzir o tempo da secagem, quando atrelado a secagem por Refractance Window (RW), método que é conhecido, na literatura, como uma inovação tecnológica, tendo em vista as suas vantagens, quais sejam: retem compostos bioativos; preserva a qualidade e o aumento da vida útil do produto; possui eficiência energética; depende de um menor custo operacional; e é ambientalmente viável. O objetivo desta dissertação foi avaliar o desempenho do método de secagem por RW associado ao pré-tratamento com etanol assistido por agitação mecânica e ultrassom no processo de desidratação de uma matriz de origem animal (Camarão-da-Amazônia – Macrobrachium amazonicum). Simultaneamente, buscou-se determinar parâmetros de transferência de massa e as propriedades termodinâmicas que controlam o processo de secagem. As amostras (abdômen descascado) foram pré-tratadas com etanol 100% (1:18) em agitação mecânica (PTAG) e em ultrassom (PTUS), por 10 minutos, além da amostra sem o pré-tratamento (SPT). Logo, as amostras passaram pelo processo de secagem em RW sob as temperaturas de 50, 70 e 90ºC. Os parâmetros dos modelos matemáticos de Dincer & Dost, de Crank e de Motta Lima e Massarani foram estimados por meio do Software Origin 2023. As análises foram realizadas em duplicata com a utilização da análise de variância (ANOVA) e o teste de Tukey a 5% de probabilidade. Além disso, a qualidade do ajuste, para os dados experimentais da cinética de secagem (CS), foi estimada pelo coeficiente de variação (R²) e pelo Chi-quadrado (X²). Após a obtenção dos dados, a determinação de umidade apontou que, com a temperatura de 90ºC, as amostras PTAG (12,93 ± 0,16%) e PTUS (11,86 ± 1,59%) apresentaram os menores teores de umidade final. Por meio da ANOVA, os resultados mostram que as amostras ASPT e PTUS apresentaram diferença significativa, por outro lado, a amostra PTAG não apresentou diferença significativa (p<0,05) entre as temperaturas. Acerca da modelagem matemática da CS, o modelo de Motta Lima e Massarani foi o que apresentou o melhor ajuste aos dados experimentais, com R² ≥ 0,98 e valores reduzidos de X² para todas as temperaturas. As propriedades termodinâmicas foram calculadas a partir dos dados obtidos pelo modelo de Dincer & Dost, tais como: Energia de ativação (Ea) com variação entre o intervalo de 42,97 – 30,37 kJ/mol; valores de entalpia (ΔH) positivos, que houve necessidade de energia na forma de calor para a ocorrência da secagem; e a entropia (ΔS) com valores negativos, que indica que o processo ocorreu sem o aumento, significativo, da desordem no sistema. Evidenciou-se que a combinação de pré-tratamento com etanol assistida por AG e US, atrelada à secagem por RW, reduziu notavelmente o tempo necessário para a secagem do Camarão-da-Amazônia.
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Considerações sobre a modelagem matemática em uma perspectiva de educação matemática
(Universidade Federal do Pará, 2013-04) BURAK, Dionísio; KLÜBER, Tiago Emanuel
Neste artigo apresentamos uma discussão teórica sobre a Modelagem Matemática numa perspectiva de Educação Matemática, concebida como uma Ciência Humana e Social. Nesse contexto, buscamos estabelecer relações e justificar os encaminhamentos da Modelagem, conforme entendida por Burak (2004) e em harmonia com o entendimento de Educação Matemática. O que se busca, em termos metodológicos, é o encaminhamento ordenado das ideias, cruzando elementos do quadro teórico apresentado e a visão de Modelagem discutida, bem como exemplificando o desenvolvimento das etapas da Modelagem Matemática.
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Estudo do processo de salga e secagem de camarão (Litopenaeus vannamei) cultivado no estado do Pará
(Universidade Federal do Pará, 2011-08-10) CORREA, Ana Cristina Leite; CORRÊA, Nádia Cristina Fernandes
Realizou-se o estudo de duas formas de conservação de alimentos, salga e secagem, no camarão oriundo de cultivo no Estado do Pará. O processo de salga foi realizado em salmouras com concentrações de 36% m/m a 80ºC e 38% m/m a 100ºC, utilizando o camarão in natura com casca e sem casca, com e sem agitação para avaliar a influência destas variáveis durante o processo. O processo de secagem foi realizado em camarão pré-cozido/salgado da Fazenda Nossa Senhora de Fátima, localizada no município de Curuçá/Pará, nas temperaturas de 60ºC, 80ºC e 100ºC. Com relação ao tratamento da salga, os fatores que mais influenciaram no processo foram a concentração e a agitação; quanto ao processo de secagem, observou-se um tempo de secagem menor para a temperatura de 100ºC. Foi proposta uma modelagem matemática ao processo de salga a partir da Lei de Fick. O melhor ajuste para o processo foi realizado com o camarão sem cabeça e casca, com agitação (R2 =0,99), os valores de difusividade efetiva variaram de 0,9x10-8 a 2,0x10-8. A cinética da secagem do camarão foi ajustada com os modelos de Henderson e Pabis, Midilli et al., Newton, Page e Wang e Singh. O modelo de Midilli et al. apresentou melhor ajuste aos dados cinéticos de secagem do camarão nas temperaturas de 80ºC e 100ºC.
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Modelagem e controle de uma incubadora neonatal
(Universidade Federal do Pará, 2013-08-08) BRAGA JÚNIOR, Gilson Fernandes; BARREIROS, José Augusto Lima; http://lattes.cnpq.br/1246564618922453
Este trabalho apresenta uma introdução sobre a história da neonatologia, a conceituação e a modelagem matemática do sistema térmico de uma incubadora neonatal, contendo a relação da mesma com um recém-nascido quanto a trocas térmicas, a partir da primeira lei da termodinâmica. É apresentado o método que foi utilizado para a linearização (Séries de Taylor) e os pontos de operação calculados para o sistema linear obtido no formato de espaço de estados, e a partir deste foi obtida uma representação em função de transferência. A partir da modelagem matemática do sistema, foi realizado um teste em malha aberta para verificar as características do mesmo, como estabilidade, constante de tempo e convergência para um valor final desejado, e como o sistema real opera em malha fechada, foi também realizado um teste com o sistema nesta configuração contendo um ganho unitário de malha. O comportamento do sistema não linear foi comparado ao do sistema linearizado através de suas curvas de resposta temporal a uma entrada degrau para a verificação da validade da representação linear, e após a sua validação, diagramas de bode foram gerados para diferentes parâmetros do modelo, para observar-se o efeito desta variação no comportamento dinâmico da planta, e foi percebido que o comportamento do modelo não é alterado de forma substancial para a variação dentro das faixas verificadas. Um controlador proporcional e integral (PI) foi então projetado para a eliminação do erro de regime permanente presente resposta temporal do sistema.. Testes sob diversas condições de operação foram realizados no sistema linear assim como as curvas de variação de temperatura foram obtidas com o controlador aplicado no modelo não linear, sendo os resultados considerados satisfatórios para este tipo de aplicação. Este trabalho foi realizado com o auxílio da ferramenta computacional Simulink do software Matalb®.
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Modelagem matemática articulada à Teoria Ator- Rede em uma casa de farinha em Breves-Pa
(Universidade Federal do Pará, 2022-03-17) OLIVEIRA, Luiz Antonio Ribeiro Neto de; SOUZA, Elizabeth Gomes; http://lattes.cnpq.br/6420273024357999; https://orcid.org/0000-0001-7119-0348
Esta tese teve como objetivo geral, configurar uma abordagem para desenvolver atividades de modelagem matemática que fosse articulada à Teoria Ator-Rede. Espera-se apresentar a Modelagem Matemática como um campo de estudos que trata da construção de modelos matemáticos, a partir de redes sociotécnicas, ou seja, de relações simétricas e híbridas entre os atores humanos e não-humanos, constituintes de determinada cultura. E atender a questão da intransferibilidade de sentido de realidades de uma cultura a outra. Os objetivos específicos decorrentes foram: articular elementos da Teoria Ator-Rede a elementos da Modelagem Matemática para delinear a referida configuração, e construir modelos matemáticos a partir da prática de produção de farinha, em uma casa de farinha no município de Breves, articulados à Teoria Ator-Rede, como uma proposta para a referida configuração. Como consequência, obteve-se uma abordagem que possibilita a professores e estudantes a investigação de problemas a partir de práticas socioculturais com o intuito de construírem um modelo matemático, não necessariamente regido por conteúdos escolares ou acadêmicos, que represente a referida prática. A descrição realizada na eleita casa de farinha com foco em relações entre humanos e não-humanos, de maneira híbrida e simétrica, é caracterizada como uma das etapas iniciais para atividades de modelagem matemática. Nas etapas seguintes, identificam-se práticas matemáticas sobre as quais devem ser identificadas questões a serem resolvidas por meio de configuração de diplomodelos matemáticos. O processo para se chegar aos diplomodelos matemáticos, a partir de práticas socioculturais deve ser orientado pelas seguintes etapas: prática performada, descrição sociotécnica, figurações matemáticas, identificação de problemas, configuração matemática e socialização de móvel imutável.
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Modelagem Matemática escolar: uma organização praxeológica complexa
(Universidade Federal do Pará, 2019-02-28) SODRÉ, Gleison de Jesus Marinho; GUERRA, Renato Borges; http://lattes.cnpq.br/3199659904537033; https://orcid.org/0000-0002-9228-2337; http://lattes.cnpq.br/3199659904537033; https://orcid.org/0000-0002-9228-2337
Este trabalho questiona o ciclo de modelagem matemática como técnica da tarefa de modelar matematicamente problemas em contextos concretos a partir da noção de organização praxeológica complexa concebida à luz da Teoria Antropológica do Didático. Propõe novas técnicas de modelagem que preservam o caráter cíclico e a partir de experimentação empírica, propõe o ciclo investigativo de modelagem matemática.
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O papel dos saberes não matemáticos na modelagem matemática: o estudo do cálculo do imposto de renda
(Universidade Federal do Pará, 2018-04-10) ESPÍRITO SANTO, Cláudia Fernandes Andrade do; GUERRA, Renato Borges; http://lattes.cnpq.br/3199659904537033; https://orcid.org/0000-0002-9228-2337
Este trabalho trata do papel dos saberes não matemáticos para o uso de modelos matemáticos sobre problemas em contextos concretos. É usado o Modelo Praxeológico Estendido com base na Teoria Antropológica do Didático para análise do cálculo do Imposto de Renda Pessoa Física. Resultados preliminares obtidos apontam a indispensabilidade dos saberes não matemáticos da situação para o uso pertinente dos modelos matemáticos em situação.
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A perspectiva da criança em atividades de modelagem matemática nos anos iniciais
(Universidade Federal do Pará, 2018-02-20) ALVES, Lília Cristina dos Santos Diniz; SOUZA, Elizabeth Gomes; http://lattes.cnpq.br/6420273024357999; https://orcid.org/0000-0001-7119-0348
O objetivo desta pesquisa foi constituir uma atividade de modelagem com crianças e na perspectiva delas, dando voz e vez às crianças na constituição da atividade de modelagem matemática, respeitando os seus modos de ser e estar no mundo. Esta pesquisa é orientada teórico-metodologicamente pela concepção de criança substanciada principalmente em Walter Benjamim, Kohan e Sarmento, para quem a criança é concebida como produtora e portadora de cultura, social e historicamente construída e sujeito da sua relação com o mundo. Discorremos sobre alguns conceitos de criança e infância, bem como apresentamos um breve estudo sobre algumas pesquisas que delineiam atividades no âmbito da Modelagem nos anos iniciais. Trata-se de uma pesquisa de natureza qualitativa. Para a coleta de dados, recorremos às técnicas e instrumentos adequados à pesquisa com crianças para abordar o tema violência dentro da proposta de Modelagem Matemática. A coleta de dados ocorreu em uma Escola Estadual de Ensino Fundamental e Médio, localizada em um bairro periférico da cidade de Belém-PA. Os participantes da pesquisa foram 16 crianças entre 5 e 8 anos de idade, que compunham uma turma do 1º ano dos anos inicias do ensino fundamental. Os resultados da pesquisa propiciaram debates relevantes sobre o tema violência em contextos diferentes, suscitando temas matemáticos e não matemáticos, e obtiveram como produto final discussões, criações e desdobramentos que vislumbraram a perspectiva da criança, de modo a demonstrar sua capacidade de produzir, interagir e intervir na proposta da atividade por intermédio de sua cultura material, culminando com uma atividade de Modelagem Matemática constituída com as crianças, a qual foi socializada para o público da escola e para a família.
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Saberes não matemáticos articulados às práticas sociais com modelagem matemática no ensino básico: o caso da educação fiscal na formação de professores
(Universidade Federal do Pará, 2023-07-06) ESPIRITO SANTO, Claudia Fernandes Andrade do; PEREIRA, José Carlos de Souza; http://lattes.cnpq.br/8936346019682861; https://orcid.org/0000-0003-4797-0023; AG ALMOULOUD, Saddo; http://lattes.cnpq.br/9168215683139657; https://orcid.org/0000-0002-8391-7054
A presente pesquisa tem por objetivo investigar as condições e restrições institucionais existentes que impactam na necessidade da compreensão das funções do papel de saberes não matemáticos presentes em modelos matemáticos, relacionados às situações concernentes à Educação Fiscal, usando como exemplo o Imposto de Renda para Formação Inicial e continuada de Professores. Nosso quadro teórico principal está fundamentado na Teoria Antropológica do Didático (TAD), com o intuito de responder ao seguinte questionamento: “quais condições e restrições institucionais existem e como estas impactam na compreensão de saberes não matemáticos presentes em modelos matemáticos, em situações que envolvam tributos e impostos, tendo o Imposto de Renda Pessoa Física (IRPF) como elemento investigativo para a formação inicial e continuada de professores?” Nessa perspectiva, a investigação tem como foco a razão de ser do fundamento do IRPF e da Educação Fiscal, considerando o referencial bibliográfico, contribuindo para o enfoque da formação dos professores com suas habilidades e competências no uso da modelagem matemática, resultando na produção do Modelo Epistemológico de Referência (MER). Para responder à questão de estudo, desenvolvemos um Percurso de Estudo e Pesquisa para a Formação de Professores (PEP-FP), mediante o desdobramento de sete sessões de estudo e pesquisa com estudantes (alunos em formação inicial e continuada) do curso de Licenciatura Integrada em Educação em Ciências, Matemática e Linguagens, da Universidade Federal do Pará (FEMCI/IEMCI/UFPA) e outras instituições do país. Entende-se que as pesquisas sob a ótica da TAD, evidenciam a sua relevância para estudar e analisar os problemas docentes, que muitas vezes são procedentes dos Modelos Epistemológicos Vigentes (MEV). Procedeu-se a investigação qualitativa, com uma abordagem metodológica do estudo documental bibliográfico, analisando as novas bases curriculares, os parâmetros curriculares, leis e normativas, dissertações e teses, baseado no modelo praxeológico da TAD, no sentido dado por Castela e Romo Vázquez, que trata da participação de outros saberes, inclusive práticos em modelos matemáticos sobre práticas que no nosso caso, envolvem o direito tributário, contabilidade e a Matemática, constituindo-se em uma ferramenta imprescindível para prover uma resposta para o questionamento colocado sobre a modelagem matemática, a partir do modelo praxeológico que foi apresentado. Usamos também as dialéticas das perguntas e respostas que surgiram de uma forma natural, e a dialética das mídias e dos meios, para a análise. Constatamos, nos resultados da pesquisa, que o PEP-FP favoreceu para a formação inicial e continuada dos professores, uma vez que os participantes conseguiram elaborar propostas didáticas relativas ao objeto de pesquisa, a Educação Fiscal. Considerando os procedimentos usados na pesquisa, observamos a produção de condições favoráveis na utilização do Modelo Epistemológico de Referência no Percurso de estudos. Analisando o Modelo Epistemológico Vigente, destacamos as restrições que não podem ser omitidas e estudadas para a construção do nosso Modelo Epistemológico Alternativo.
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Simulação in silico da produção de biogás em biodigestores em série utilizando o software octave
(Universidade Federal do Pará, 2023-09-04) OLIVEIRA, Gabriellen Kelly Amaral de; RODRIGUES, Antonio Manoel da Cruz; http://lattes.cnpq.br/7524720020580309
O presente trabalho teve como objetivo principal abordar a produção de biogás e explorar o uso da simulação computacional como uma ferramenta de análise. A pesquisa se concentra em avaliar a eficiência de diferentes substratos e parâmetros de operação em sistemas de biodigestores, visando a geração de biogás, com o auxílio do software Octave, uma linguagem de programação matemática e ambiente de desenvolvimento. No estudo, foram analisadas biomassas de grande ocorrência no bioma amazônico: cacau, açaí e coco, comparando-se duas abordagens de produção: fase única e múltiplas fases. Os resultados revelaram que o sistema de múltiplas fases apresentou os melhores desempenhos. Para a biomassa de cacau, foi alcançada uma produção máxima de biogás de 776,56 mL/gSVad. No caso dos resíduos de açaí, um rendimento notavelmente mais alto, de 834,4 mL/gSVad. Quanto aos resíduos de coco, a produção atingiu 376,9 mL/gSVad. Esses resultados reforçam a eficiência da abordagem em múltiplas fases em comparação com a fase única, evidenciando seu potencial para maximizar a produção de biogás. Além disso, a utilização de resíduos orgânicos como fonte de biogás contribui para a redução de resíduos e a geração de energia limpa, destacando-se como uma alternativa viável e sustentável no contexto da produção de energia renovável.