As dimensões das Modelagens Matemática e Computacional prescrevidas à Gestão Ambiental

Autores

DOI:

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

Palavras-chave:

Desenvolvimento sustentável; Método dos pontos interiores; Otimização da matriz de critérios; Método de Cramer; Aterro sanitário.

Resumo

Os inúmeros trabalhos científicos, recentemente divulgados, sobre projetos aplicados ao desenvolvimento sustentável, têm considerado uma combinação de métodos como o AHP (Analytical Hierarchy Process) e o GIS (Geographic Information Systems), por exemplo. Esses procedimentos possibilitam a identificação dos principais critérios, úteis na formulação cadastral, em um formato numérico, para o problema dos resíduos sólidos. O presente artigo apresenta um Processo de Modelagem Matemática e Computacional (PM2C), que se beneficia da resposta gerenciada pelos métodos AHP e GIS, implementando relações funcionais que ajustem as n dimensões da Matriz de Critérios. O trabalho tem como objetivo predominante estabelecer as Soluções Convencional e Ótima para o problema da localização da área propícia à construção de um aterro sanitário. As estratégias, matemática e computacional, empregam o Método de Cramer e o Método dos Pontos Interiores (Prime-dual) na confecção dos algoritmos. Os resultados, expressos nas formas analítica e gráfica, exibem os valores individuais para cada critério envolvido no fenômeno. A comparação, entre as matrizes das soluções, denota a importância da incorporação das condições iniciais, relacionadas aos efeitos sociais e econômicos, e das restrições de segurança ambiental, nos algoritmos modelados. Fundamentado nessas premissas, foi possível a simulação de cenários que demonstram, com altíssima precisão, os melhores valores dos critérios úteis à tomada de decisão da seleção da área ótima para a implantação de um aterro sanitário. 

Biografia do Autor

Denis Carlos Lima Costa, Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Pará

#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 Estudos Superiores da Amazônia – 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 Estudos Superiores da Amazônia – 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 Educação, Ciência e Tecnologia do Pará

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 Estudos Superiores da Amazônia – 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 Estudos Superiores da Amazônia – 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.

Referências

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.

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Publicado

14/10/2020

Como 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 . As dimensões das Modelagens Matemática e Computacional prescrevidas à Gestão 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.

Edição

v. 9 n. 10

Seção

Ciências Exatas e da Terra

Licença

Copyright (c) 2020 Denis Carlos Lima Costa; Heictor Alves de Oliveira Costa; Ana Paula Simões Castro; Edson Costa Cruz; Julio Leite Azancort Neto; Brennus Caio Carvalho da Cruz

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