Las dimensiones del Modelado Matemático y Computacional prescrito para la Gestión Ambiental

Autores/as

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v9i10.9013

Palabras clave:

Desarrollo sostenible; Método de puntos interiores; Optimización de la matriz de criterios; Método de Cramer; Relleno sanitario.

Resumen

Los numerosos trabajos científicos publicados recientemente sobre proyectos aplicados al desarrollo sostenible han considerado combinaciones de métodos como AHP (Analytical Hierarchy Process) y GIS (Geographic Information Systems), por ejemplo. Estos procedimientos permiten identificar los principales criterios de utilidad en la formulación catastral, en formato numérico, para el problema de los residuos sólidos. Este artículo presenta un Proceso de Modelado Matemático y Computacional (PM2C), que se beneficia de la respuesta manejada por el método AHP, implementando relaciones funcionales que ajustan las n dimensiones de la Matriz de Criterios. El principal objetivo de este trabajo es establecer las Soluciones Convencional y Óptima para el problema de la localización del área propicia para la construcción de un relleno sanitario. Las estrategias, matemática y computacional, emplean el Método Cramer y el Método de Puntos Interiores (Prime-dual) en la elaboración de los algoritmos. Los resultados, expresados ​​en forma analítica y gráfica, muestran los valores individuales para cada criterio involucrado en el fenómeno. La comparación entre las matrices de las soluciones denota la importancia de incorporar en los algoritmos modelados las condiciones iniciales relacionadas con los efectos sociales y económicos, y las restricciones de seguridad ambiental. A partir de estas premisas, fue posible simular escenarios que demuestran, con la mayor precisión, los mejores valores de los criterios útiles en la toma de decisiones en la selección de la zona óptima para la implementación de un relleno sanitario.

Biografía del autor/a

Denis Carlos Lima Costa, Instituto Federal de Educación, Ciencia y Tecnología de Pará - IFPA CAMPUS ANANINDEUA

#Graduação em Licenciatura em Ciências/Habilitação Matemática 1992, pesquisa incrementada na área de Geometria Diferencial, baseada nas abordagens de Carl Friedrich Gauss.

#Especialização em Física 1998, com exploração na área de Mecânica Quântica, tendo como base as Teorias de Max Planck.

#Mestrado em Geofísica pela Universidade Federal do Pará 2003, investigação em Métodos Potenciais aplicados às Bacias Sedimentares utilizando as estratégias de Fourier e Laplace.

#Doutorado em Engenharia Elétrica na área de Sistemas de Potência pela Universidade Federal do Pará 2016, pesquisa desenvolvida com aplicações de Inteligência Artificial aplicada. Emprego de sistemas inteligentes à produção, transporte e geração de Energia Elétrica a partir do Gás Natural.

# Líder do Grupo de Pesquisa GRADIENTE DE MODELAGEM MATEMÁTICA E SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL - GM²SC, vinculado ao Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará - IFPA Campus Ananindeua.

# Membro do Grupo de Pesquisa LINGUAGENS, CULTURAS, TECNOLOGIAS e INCLUSÃO - LICTI, vinculado ao Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará - IFPA Campus Castanhal, onde colabora com as linhas de Educação Matemática e Matemática Computacional.

Heictor Alves de Oliveira Costa, Instituto de Estudios Superiores de la Amazonía - IESAM/Estácio - Belém

Aluno de graduação do curso de engenharia da computação. Participa como colaborador do grupo de pesquisa Gradiente de Modelagem Matemática e Simulação Computacional (IFPA), com experiência em modelagem matemática e computacional, fazendo uso de amplo conhecimento das ferramentas de linguagens de programação Python, C, C++, Ruby, Julia, SQL, MATLAB, R, Java e Potigol. Co-autor da linguagem de programação Egua. Autor do livro Métodos Matemáticos Aplicados nas Engenharias via Sistemas Computacionais. Áreas de atuação incluem participação nos projetos Diagnostico Socioterritorial de Segurança Publica no Município de Ananindeua, e Análise de Cristais Orgânicos MBANP via espectroscopia Raman. Membro do grupo de pesquisa GRADIENTE DE MODELAGEM MATEMÁTICA E SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL - GM²SC.

Ana Paula Simões Castro, Instituto de Estudios Superiores de la Amazonía - IESAM/Estácio - Belém

Mestre pelo Programa de Pós Graduação em Biodiversidade e Evolução do Museu Paraense Emílio Goeldi. Graduada no Curso de Ciências Naturais - Habilitação em Biologia, pela Universidade do Estado do Pará (UEPA). Professora da Graduação e Pós Graduação da Faculdade Estácio Nazaré. Experiência em Consultoria Ambiental, práticas laboratoriais, EAD e Metodologias Ativas. Pesquisadora adjunta no Grupo de Pesquisa Gradiente de Modelagem Matemática e Simulação Computacional, no Instituto Federal do Pará (IFPA) e ao Grupo de Pesquisa de Teorias, Epistemologias e Métodos de Educação (EPSTEM), do Instituto de Ciências da Educação (ICED), Universidade Federal do Pará (UFPA). Membro do grupo de pesquisa GRADIENTE DE MODELAGEM MATEMÁTICA E SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL - GM²SC.

Edson Costa Cruz, Instituto Federal de Educación, Ciencia y Tecnología de Pará - IFPA

Possui graduação em Licenciatura em Matemática pela Universidade da Amazônia - UNAMA (1992), Especialista em Física Contemporânea(1998) e mestrado em Geofísica pela Universidade Federal do Pará - UFPA (2003). Atualmente é professor - Associado III do Instituto Federal do Pará - IFPA (2008). Tem experiência na área de Matemática,Física e Estatística com ênfase em Matemática Aplicada, atuando principalmente nos seguintes temas:modelagem computacional, métodos numérico e Métodos Sísmicos com ênfase em exploração de petróleo. Vice-lider do grupo de pesquisa GRADIENTE DE MODELAGEM MATEMÁTICA E SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL -  GM²SC.

Julio Leite Azancort Neto, Instituto de Estudios Superiores de la Amazonía - IESAM/Estácio - Belém

Aluno de graduação do curso de engenharia da computação. Participa como colaborador do grupo de pesquisa Gradiente de Modelagem Matemática e Simulação Computacional (IFPA), com experiência em modelagem matemática e computacional e machine learning, fazendo uso de amplo conhecimento das ferramentas de linguagens de programação Python, C, C++, JavaScript, SQL, Java. Diretor executivo e desenvolvedor da linguagem de programação Egua. Membro do grupo de pesquisa GRADIENTE DE MODELAGEM MATEMÁTICA E SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL - GM²SC.

Brennus Caio Carvalho da Cruz, Instituto de Estudios Superiores de la Amazonía - IESAM/Estácio - Belém

Aluno de graduação do curso de engenharia da computação na faculdade Estácio de Belém (IESAM) e colaborador do grupo de pesquisa Gradiente de Modelagem Matemática e Simulação Computacional (GM²SC). Possui experiência com Machine Learning e com as linguagens 
de programação Python, C# e JavaScript. Integrante da equipe de desenvolvimento da linguagem de programação Egua. Membro do grupo de pesquisa GRADIENTE DE MODELAGEM MATEMÁTICA E SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL - GM²SC.

Citas

ABNT (1997). Aterros de Resíduos não Perigosos: Critérios para Projeto, Implantação e Operação - NBR 13.896/97. Rio de Janeiro, Brasil. Disponível em: https://www.abntcatalogo.com.br/norma.aspx?ID=4829.

Andrade, A. J. B. & Barbosa, N. P. P. (2015). Combinação do Método AHP e SIG na Seleção de Áreas com Potenciais para a Instalação de Aterro Sanitário: Caso da Ilha do Fogo, na República de Cabo Verde. Revista de Geografia (UFPE) V. 32, N° 2, 248 – 266.

Bahrani, S., Ebadi, T., Ehsani, H., Yousefi, H. & Maknoon, R. (2016). Modeling Landfill Site Selection by Multi-Criteria Decision Making and Fuzzy Functions in GIS, Case Study: Shabestar, Iran. Environ Earth Sci. 75, 337.

Cao, L., Cheng, Y., Zhang, J., Zhou, X. & Lian, C. (2006). Application Of Grey Situation Decision-Making Theory in Site Selection of a Waste Sanitary Landfill. Int. J. Min. Sci. Technol. 16, 393 - 398.

Calijuri, M. L. (2002). Identificação de Áreas Para a Implantação de Aterros Sanitários com Uso de Análise Estratégica de Decisão. Informação Pública vol. 4 (2): 231-250.

Casacio, L., Lyra, C. & Oliveira, A.R.L. (2016). Interior Point Methods for Power Flow Optimization with Security Constraints. International Transactions in Operational Research. DOI: 10.1111/itor.12279. Wiley. 1-15.

Chalmers, A. (1999). What is This Thing Called Science? London: Open University Press.

Chapra, Steven C. (2018). Applied numerical methods with MATLAB for engineers and scientists. Tufts University. Fourth edition. New York, NY: McGraw-Hill Education.

Crump, T. (2002). A Brief History of Science, as Seen Through The Development of Scientific Instruments. London: Robinson.

Dias, N. L., Leal, S. de A. D., Brandi, A. C., Meneguette Jr, M., & Balthazar, J. M. (2020). Modelagem matemática em dinâmica dos fluídos: uma aplicação do método Smoothed-particle Hydrodynamics. Research, Society and Development, 9(7), e739975109. https://doi.org/10.33448/rsd-v9i7.5109.

El Baba, M., Kayastha, P. & De Smedt, F. (2014). Landfill Site Selection Using Multicriteria Evaluation in the GIS Interface: A Case Study from the Gaza Strip, Palestine. Arab. J. Geosci. 8, 7499–7513.

Gorsevski, P.V., Donevska, K.R., Mitrovski, C.D. & Frizado, J.P. (2012). Integrating Multicriteria Evaluation Techniques with Geographic Information Systems for Landfill Site Selection: A Case Study Using Ordered Weighted Average. Waste Manag. 32, 287–296.

Hayeri Y., Vosoogh, A. & Bazargan, A. (2019). The Application of Membrane Bioreactors (MBR) for the Removal of Organic Matter, Nutrients, and Heavy Metals from Landfill Leachate. In: Hussain, C.M. (Ed.), Handbook of Environmental Materials Management. Springer International Publishing, Cham, pp. 1879–1898.

Hwang, C. L. & Yoon, K. (2012). Multiple Attribute Decision Making: Methods and Applications a State of the Art Survey. Springer Science & Business Media.

Khorram, A., Yousefi, M., Alavi, S.A. & Farsi, J. (2015). Convenient Landfill Site Selection by Using Fuzzy Logic and Geographic Information Systems: a Case Study in Bardaskan, East of Iran. Health Scope 4, 1-10.

Kumar, A., Sah, B., Singh, A.R., Deng, Y., He, X. & Kumar, P. (2017). A Review of Multi-Criteria Decision Making (MCDM) Towards Sustainable Renewable Energy Development. Renewable and Sustainable Energy Reviews, v. 69, 596 – 609.

Magalhães, D. F. V., Bello, M. I. M. Da C. V., & Norberto, A. de S. (2020). Dimensionamento de geossintético para reforço de aterro sobre solo mole. Research, Society and Development, 9(8), e355985323. https://doi.org/10.33448/rsd-v9i8.5323.

Paula, J. A. A. de, Faria, Érica V. de, Lima, A. C. P., Vieira Neto, J. L., & Santos, K. G. dos. (2020). Simulação computacional do fluxo de partículas de soja em uma tremonha usando fluidodinâmica computacional (CFD) e o método dos elementos discretos (DEM). Research, Society and Development, 9(8), e448985463. https://doi.org/10.33448/rsd-v9i8.5463.

Pereira, A. S., Shitsuka, D. M., Parreira, F. J. & Shitsuka, R. (2018). Metodologia da pesquisa científica. [e-book]. 1ª Ed. Santa Maria, RS. Universidade Federal de Santa Maria – UFSM. Núcleo de Tecnologia Educacional - NTE. Disponível em: https://repositorio.ufsm.br/bitstream/handle/1/15824/Lic_Computacao_Metodologia-Pesquisa-Cientifica.pdf?sequence=1.

Priya, K.S., Burman, I., Tarafdar, A. & Sinha, A. (2019). Impact of Ammonia Nitrogen on COD Removal Efficiency in Anaerobic Hybrid Membrane Bioreactor Treating Synthetic Leachate. Int. J. Environ. Res. 13, 59 – 65.

Rezaeisabzevar, Y., Bazargan, A. & Zohourian, B. (2020). Landfill Site Selection Using Multi Criteria Decision Making: Influential Factors for Comparing Locations. Journal of Environmental Sciences, 93. 170 – 184.

Saaty, T. L. (1980). The Analytic Hierarchy Process: Planning, Priority Setting, Resource Allocation. McGraw-Hill International Book Co, New York; London.

Sener, S., Sener, E., Nas, B. & Karaguzel, R. (2010). Combining AHP with GIS for Landfill Site Selection: a Case Study in the Lake Beysehir Catchment Area (Konya, Turkey). Waste Management. 30, 2037–2046.

Stegmann, R. & Ritzkowski, M. (Eds.). (2007). Landfill Aeration. IWWG Monograph. CISA.

Uyan, M. (2014). MSW Landfill Site Selection by Combining AHP with GIS for Konya, Turkey. Environ. Earth Sci. 71, 1629–1639.

Vluymans, S., Mac Parthaláin, N., Cornelis, C. & Saeys, Y. (2019). Weight Selection Strategies for Ordered Weighted Average Based Fuzzy Rough Sets. Information Sciences.

Wu, Y., Zhou, J., Hu, Y., Li, L. & Sun, X. (2018). A TODIM - Based Investment Decision Framework for Commercial Distributed PV Projects Under The Energy Performance Contracting (EPC) Business Model: A Case in East-Central China. Energy (Basel) 11, 1210.

Yesilnacar, M.I. & Cetin, H. (2005). Site Selection for Hazardous Wastes: A Case Study from the GAP Area, Turkey. Eng. Geol. 81, 371–388.

Publicado

14/10/2020

Cómo citar

COSTA, D. C. L.; COSTA, H. A. de O. .; CASTRO, A. P. S. .; CRUZ, E. C. . .; AZANCORT NETO, J. L. .; CRUZ, B. C. C. da . Las dimensiones del Modelado Matemático y Computacional prescrito para la Gestión Ambiental. Research, Society and Development, [S. l.], v. 9, n. 10, p. e6939109013, 2020. DOI: 10.33448/rsd-v9i10.9013. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/9013. Acesso em: 27 jul. 2024.

Número

Sección

Ciencias Exactas y de la Tierra