As bombas de fluxo, além das aplicações clássicas em Engenharia, são instrumentos importantes em áreas como a biologia, farmácia e medicina. Um novo princípio para o bombeamento de fluidos está sendo estudado dentro do Departamento deEngenharia Mecatrônica e de Sistemas Mecânicos da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. O presente projeto trata deste princípio: a utilização de um atuador piezelétrico bilaminar inserido num meio fluido para geração de vazão. O objetivo deste projeto é verificar a viabilidade desta bomba piezelétrica através de simulações computacionais, estudando a sensibilidade do sistema a diversos parâmetros e realizando a otimização do mesmo de forma a maximizar seudesempenho. O software ANSYS é utilizado para a simulação computacional do problema de dinâmica de fluidos e para modelar o atuador piezelétrico bilaminar, e o software Altair Hyperstudy na etapa de otimização. O texto apresenta as metodologias empregadas e discute os resultados obtidos, de forma a analisar os fenômenos físicos em questão e validar este novo princípio proposto. / Flow pumps, besides their classical applications in Engineering, are important devices in areas such as Biology, Pharmacy and Medicine. A novel principle for fluid pumping has been studied at the Department of Mechatronic Engineering and Mechanical Systems of the Engineering School of the University of Sao Paulo. The current project deals with this principle: the use of a bimorph piezoelectric actuator in a fluid environment for flow generation. The objective of this project is to verify the viability of this pump through computational simulations, by performing a sensitivity analysis for various parameters and an optimization to maximize its performance. The ANSYS software is used for the computational fluid dynamics simulations and for modeling the bimorph piezoelectric actuator, and the Altair Hyperstudy software for the optimization. The text presents the employed methodologies and discusses the obtained data in order to analyze the physical phenomena involved and to validate this novel principle.

O avanço tecnológico faz com que simulações e experimentos computacionais sejam alternativas atraentes para estudar cientificamente princípios fundamentais de sistemas reais. Este trabalho foi desenvolvido buscando uma metodologia para encontrar um modelo de transmissão de conhecimento (competência) coerente com os comportamentos observados em campo na área de psicologia comparada que estuda primatas não humanos. O experimento visa apoiar os pesquisadores do Laboratório de Etologia Cognitiva do Instituto de Psicologia da USP que analisam os processos de aprendizagem de quebra de cocos, através da transferência de informações em um grupo de macacos prego que habitam uma ilha no Parque Ecológico do Tiete em São Paulo. O objetivo deste trabalho foi o desenvolvimento de um modelo computacional, implantado junto a uma plataforma de simulação, para avaliar experimentos virtuais de transmissão de conhecimento em macacos prego, analisando a influência de atividades periféricas sobre uma atividade específica (quebra de cocos). Além disso, a tese se propõe a discutir a coerência entre dados observados em campo e aqueles produzidos pela plataforma computacional. Embora as atividades periféricas não estejam diretamente relacionadas com a atividade específica do conhecimento a ser transmitido, contribuem indiretamente para isso, sendo este um tema de interesse da tese. O modelo desenvolvido trata tanto da proposição dos mecanismos de busca por uma matriz de transferência de conhecimento, como de um ambiente para simulação do sitio habitado pelos macacos, dando subsídios para ajuste e avaliação desta matriz (coeficientes que traduzem a importância de cada relação entre macacos nas suas diversas atividades). A plataforma computacional é alimentada com dados reais, que servem ainda como referencia para comparação com os resultados computacionais obtidos. A difusão do comportamento ocorre através da rede social considerando a proximidade entre os primatas (seus encontros). Cabe ressaltar que a simulação do comportamento dos indivíduos numa sociedade ocorre sobre um sistema matemático que não é capaz de representar suas propriedades mentais, nem de forma fiel o seu comportamento. Assim, o comportamento dos agentes são naturalmente limitados às características retratadas em modelos computacionais, de modo que os modelos mentais desses agentes e seus correspondentes comportamentos sociais são naturalmente simplificações da realidade. / Technological advances allow simulations and computational experiment to be attractive alternatives to proceed with scientific studies of some fundamental principles of real systems. This work was developed searching for a methodology to find a coherent model of knowledge (competence) transfer, in the study area of behavioral psychology of non-human primates. The experiment intends to assist researchers from the Laboratory of Cognitive Ethology of the Psychology Institute from USP, involved with the analysis of coconut break learning processes, based on knowledge transfer of a monkey group living on an island at Tiete Ecology Park, in Sao Paulo. The goal is the development of a computational model, implemented on a simulation platform, to assess virtual experiments on knowledge transfer in monkeys, evaluating the influence of peripheral activities on another specific one (coconut break). Furthermore, this thesis discusses the coherence between real and simulated data. Although secondary activities are not directly related to the specific one, there are evidences that they play a contribution role, a subject of this thesis too. The developed model considers both, the mechanism used to evolve and evaluate the knowledge transfer matrix (whose coefficients reflect the importance of each monkey relationship in their various activities). The computational platform is feed with real data, used also as a reference for comparison with simulation results. The behavior diffusion is performed inside a social network considering primates proximities (meetings). It is worth mentioning that the simulation runs on top of mathematical substrate not able to take into account all mental properties neither with fidelity all nuances of the social behavior. Therefore, the behavior of the agents in the simulation stage is constrained by those characteristics embedded in the used computational models, in such a way that their mental models and consequent behavior are naturally simplifications of the reality.

The architectural design becomes a challenge when considering the climate variables. Some of them act directly on users thermal comfort, such as temperature, humidity wind speed and solar radiation. Knowing that different regions may have different climatic conditions and that architecture should be designed according to the climate characteristics, the use of a standard architectural design for the whole country seems an inappropriate choice, particularly in the Brazilian context. The direct incidence of sunlight through windows can cause visual discomfort resulting from blurring, and/or thermal discomfort in warm climates. On the other hand, excessively shaded openings may produce dark spaces, increasing electricity consumption for lighting. Especially in classrooms, visual and/or thermal discomfort may interfere in the learning process and affecting students performance. The Standard Design of the Technical School of MEC - SDTS-MEC is part of Brazil professionalization program and is designed to be deployed throughout the Brazilian territory. This paper evaluates the shading and natural ventilation performance of the teaching/administrative block of SDTS-MEC building, which concentrates the most occupied environments, the classrooms. A characterization the object of study and parametric analysis of shading and natural ventilation were carried on. For the shading analysis, six different locations and eight guidelines were considered. For the analysis of natural ventilation, eight models were considered, each under a different wind incidence. The analysis of the shading devices showed that 15% are appropriate, 9% excessive and 76% insufficient. The results of natural ventilation analysis showed that among eight simulated wind incidences, two of them (with 45° incidence) displayed a higher pressure differential between opposite facades of the teaching/administrative block. These facades contain most apertures, representing greater potential for air movement inside the classrooms. It was observed that the PET-MEC requires adjustments to be deployed. The adjustment simple in sun protection angle of the brizes, and the choice of the most appropriate guidance in relation to solar radiation and prevailing winds, can improve the thermal performance of the project. Finally, a framework containing a set of recommendations for the implantation of the project considering the sunlight and natural ventilation performance were presented. / A concepção de projetos arquitetônicos torna-se um desafio diante das variáveis climáticas encontradas. Dentre essas estão as que atuam diretamente no conforto térmico dos usuários: a temperatura, umidade e velocidade do ar, e a radiação solar. Sabendo que cada lugar apresenta diferentes condições climáticas e que a arquitetura deve ser projetada de acordo com o clima, o uso de projetos padrão parece uma escolha inadequada para as regiões com climas diferentes, como no caso do Brasil. A incidência direta de raios solares, por meio das janelas, pode causar desconforto visual resultante do ofuscamento, ou desconforto térmico nos climas quentes. Por outro lado, aberturas excessivamente sombreadas podem gerar a necessidade do consumo de energia elétrica com iluminação artificial. Especialmente em escolas, o desconforto visual ou térmico nas salas de aula pode interferir no aprendizado e no desempenho das atividades escolares de alunos e professores. O Projeto Padrão de Escola Técnica do MEC – PPET-MEC é parte do Programa Brasil Profissionalizado e foi desenvolvido para ser implantado em todo o território brasileiro. Este trabalho avalia o desempenho quanto à insolação e à ventilação natural do bloco pedagógico/administrativo do PPET-MEC, onde se concentra a maior parte dos ambientes de permanência prolongada, as salas de aula. O método adotado baseia-se em análises paramétricas do sombreamento e da ventilação natural no PPET-MEC. Para a análise da insolação foram consideradas seis localidades distintas do Brasil, e oito orientações relativas à insolação. Para a análise da ventilação natural foram simulados oito modelos tridimensionais, cada um sob uma incidência de vento diferente. Os resultados da análise de insolação mostraram que as proteções solares analisadas são 15% adequadas, 9% excessivas e 76% insuficientes. Os resultados da análise de ventilação natural mostraram que das oito incidências de vento simuladas, duas incidindo a 45° apresentaram maior diferença de pressão entre as fachadas opostas do bloco pedagógico/administrativo nas quais está localizada a maior parte das aberturas, o que representa maior potencial para a movimentação do ar no interior das salas de aula. Observou-se que o PPET-MEC requer adaptações para ser implantado. O simples ajuste no ângulo de proteção solar dos brizes, e a escolha das orientações mais adequadas em relação à insolação e aos ventos dominantes, pode melhorar o desempenho térmico do projeto. Por fim foi elaborado um quadro de recomendações para a implantação do projeto quanto à insolação e à ventilação natural.

As bombas de fluxo, além das aplicações clássicas em Engenharia, são instrumentos importantes em áreas como a biologia, farmácia e medicina. Um novo princípio para o bombeamento de fluidos está sendo estudado dentro do Departamento deEngenharia Mecatrônica e de Sistemas Mecânicos da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. O presente projeto trata deste princípio: a utilização de um atuador piezelétrico bilaminar inserido num meio fluido para geração de vazão. O objetivo deste projeto é verificar a viabilidade desta bomba piezelétrica através de simulações computacionais, estudando a sensibilidade do sistema a diversos parâmetros e realizando a otimização do mesmo de forma a maximizar seudesempenho. O software ANSYS é utilizado para a simulação computacional do problema de dinâmica de fluidos e para modelar o atuador piezelétrico bilaminar, e o software Altair Hyperstudy na etapa de otimização. O texto apresenta as metodologias empregadas e discute os resultados obtidos, de forma a analisar os fenômenos físicos em questão e validar este novo princípio proposto. / Flow pumps, besides their classical applications in Engineering, are important devices in areas such as Biology, Pharmacy and Medicine. A novel principle for fluid pumping has been studied at the Department of Mechatronic Engineering and Mechanical Systems of the Engineering School of the University of Sao Paulo. The current project deals with this principle: the use of a bimorph piezoelectric actuator in a fluid environment for flow generation. The objective of this project is to verify the viability of this pump through computational simulations, by performing a sensitivity analysis for various parameters and an optimization to maximize its performance. The ANSYS software is used for the computational fluid dynamics simulations and for modeling the bimorph piezoelectric actuator, and the Altair Hyperstudy software for the optimization. The text presents the employed methodologies and discusses the obtained data in order to analyze the physical phenomena involved and to validate this novel principle.