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Utilizando o SCILAB na Resolu. -o de Problemas da Engenharia Qu’ ca mica – Versao: 0. 1 Lu• Claudio Oliveira Lopes IS Curitiba – Paran’ – Brasil a Sum ‘ rio a 1 Introdu,-o ca 2 Introdu,-o a Programa, -o Computacional ca ca 2. 1 Pequena Hist’ ria do Hardware 2. 2 Algoritmos . hist ‘ ria da Linguage 2. 4 Construa-o de u propriedades de um Estrutura Geral de u de Controle de Fluxo gor PACE org7 Sv. ipe to view nut*ge . 2. 3 Pequena os 50 anos o ca . ca 2. 5 2. 5. IA . 2. 6 Estruturas Scilab . ca 2. 7 Aspectos B” sicos para a Programa. -o em Scilab . a 2. 8 Defini, -es B • sicas co a 3 0 Ambiente do SCILAB 3. Interface Gr’fica do Ambiente Scilab . . a 3. 2 Iniciando o Uso do Scilab . 3. 3 Aspectos B’ sicos . escalares . a 3. 3. 1 Coment’ rios e . a 3. 3. 2 Express -es e Vari’veis o a 3. 3. 3 Dados do tipo list . 3. 3. 4 Arquivo diary . 3. 3. 6 Fun,-es . . 3. 3. 5 Operadores para Matrizes . . co 3. 4 Scilab: Prime Swipe to nex: page Primeiros Passos . 3. 4. 1 Carregando vari . a 3. 4. 2 Operares de entrada/ leitura de dados co 3. 4. 3 Opera. -es de sas co Ida/ escrita de dados . 3. 4. Operas -es Simb ‘ licas no Scilab . co 0 3. 5 Programa. -o . ca 3. 5. 1 Fun,-es 2. 2. 3. 4. 5. 5. 7. 8. 12. 13 15 15 18 20 20 20 PAGF ga 8. 12. 3…. 15 15 1820 2020 20 22 22 23 24 24 28 30 37 38 39 41 424346 48 48 55 55 57 66 66 69 73 74 4 Utilizando o SCILAB na Engenharia Qu’ Imica 4. 1 Sistemas de Equa,-es Alg bricas Lineares Problemas de Valor Caracter’ Istico . Sistemas de Équa, -es Algr bricas N -o Lineares . co e a 4. 3. 1 Aplica. -es Engenharia Qu’ co a . co e 4. 2 . 4. 3 mica . 4. 3. 2 C’ Iculo do Volume pela Équa, -o de Estado de Redlich-Kwong . a ca 4. Sistemas de Equa,-es Diferenciais Ordin ‘ rias(EDO) . . co a 4. 4. 1 EDO: problema de Valor Inicial (PVI) 4. 42 EDO: Problema de Valor no Contorno (PVC) .. . 4. 5 Introdu. -o Otimiza: o . ca a ca 4. . 1 Ajuste de Modelos: M’ todo dos M’ e Inimos Quadrados Ajuste de Modelos a Dados Experimentais . Solua-o de equaa-es alg ‘ brico-diferenciais 4. 5. 2 4. 6 ca co e 4. 7 Solu,-o de Equa,-es Diferenciais Parciais (EDPs) por diferen,as finitas ca co c 5 Aspectos Complementares 78 5. 1 Sistemas de Controle .. 79 5. 1. 1 Representa, -o de Modelos Lineares no scilab . 9 5. 1. 1 Representa, -o de Modelos Lineares no Disponibilidade de convers-o ca a de scripts Matlab em . 79 ca 5 Conclus-o a Ap- ndice A RESUMO INCOMPLETO DAS FUNCOES DO SCILAB e ndice g – Licensa do Scilab e c Refer- ncias Bibliogr•ficas e a 84 86 100 104 Lista de Figuras 1 23456789 1011 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Estrutura:o para a Solu,-o de Problemas . Problema 1: Fluxograma. . Estruturas Condicionais.. Estruturas de c dlgos usando . ca ca o co SCILAB: Ambiente de interas-o com usu rio. SCILA3: Item “Fil€do Menu…

SCIPAD: Editor para constru,-o de scripts no Scilab. Scilab. scripts Matlab para Scilab. de vari’ veis do Scilab.. comando getvalue figura para inclus-o em arquivos Latex.. . Janela do conversor de . Janela do browser . a Exemplo de . Geras -o de . ca a Exemplo de figura usando o estilo gr•fico novo.. . ca a Exemplo de figura usando o estilo gr’fico a Comportamento do fator de novo…. ….. …… compressibilidade (z) com a Press-o reduzida (Pr ) a Diagrama de fases: Exemplo 3 Dirq -o: Exemplo 4 . de PVC usando diferensas finitas Solua-o de EADS no Scilab . Campo de . . ca Solu. -o ca C • lula de discretiza,-o usada para resolver a Eq. de Laplace . e ca Solu,-o da Eq. de Laplace por diferen,as finitas – 3D . … cac Solu,-o da Eq. de Laplace por diferenaas finitas – contornos. . 69 10 15 16 16 18 19 3436 5260 51 67 75 76 78 79 Lista de Tabelas 1 234567 8 problema 1: pseudo-c’digo . Operadores de Uso Comum Fun,-es gr’ ficas b sicas do Scilab . . . co aa Exemplo de utiliza, -o da funa-o fsolve . . ca ca Exemplo de utiliza, -o da fun,-o ode ca ca Exemplo 2 de utiliza, -o da funa-o ode ca ca Exemplo 3 de utiliza. o da funa-o ode: Retrato de ca ca Exemplo 4 de utilizas -o da funs-o fchamp caca fase utiliza, -o da fun,-o fchamp . 60 1 Introduz-o ca Introdu,-o ca … caca…. 81337 49 57 58 59 SCILAB (Scientific Laboratory)l um ambiente gr•fico para c ‘Iculo cient” ea a Ifico dispon’ Ivel gratuitamente2 desde 1994 e desenvolvido desde 1990 por pesquisadores do “Institut Nationale de Recherche en Informatique et en Automatique – INRIA)” e “Ecole Nationale des Ponts et Chauss ” e” (ENPC) na Fransa3 . O Scilab foi desenvolvido para ser um sistema aberto onde e c o usu ” rio pode definir novos tipos de dados e opera. es; possui centenas de fun,-es matem ticas a co co a com a possibilidade de intera. -o com programs em v’ rias linguagens com o C e Fortran; tem uma ca a sofisticada estrutura de dados que inclui objetos como funa -es racionais, polin- mios, listas, sistemas co o lineares, etc. , possui um interpretador e uma linguagem de programa: o (estruturada) pr ‘ pria. ca o A utiliza, -o do Scilab d ‘ -se internacionalmente nos ambientes acad- micos e ndustriais, asslrn o ca a e Scilab ‘ uma plataforma em constante atualiza. -o e aperfei. oamento.

Ele possui v’ rias bibliotecas e ca c a de funs-es, destacando-se: co • Biblioteca Gr fica 2-D Ele possui v’ rias bibliotecas e ca c a de fun,-es, destacando- se: co • Biblioteca Gr’fica 2-D e 3-D e Anima. -o aca ‘ • Algebra Linear • Polins mios e Fun. -es Racionais o co • Integra, -o: Equa, -es Diferencias Ordin ‘ rias (ODEPACK) e Equas- es Alg brico- Diferenciais ca co a co e (DASSL) ca • Modelagem e Simula. -o (Scicos) • Controle Cl ‘ ssico e Robusto a ca co ca a aa • Otimiza, -o (Inequa. es Matriciais Lineares -LMI, Otimiza. o Diferenci ‘vel e N -o Diferenci vel • Processamento de Sinais • Processamento de Imagens • Grafos e Redes (Metanet) • Scilab para Arquitetura Paralela • Estat’ Istica • Rede Neuronal • L’ gica Nebulosa (Fuzzy Logic) o ‘ • Controle Otimo Discreto • Interfaces com Softwares de Computa, -o Simb ‘ lica (Maple , MuPAD) ca o pron ‘ ncia em sintaxe fon • tica internacional “sail&b”. u ee Veja detalhes da licen. a no Ap-ndice l. c e 3 Desde 16 de maio 2003, com um time de especialistas dedicados pertencentes a um cons ‘ rcio de institui. es e o c- empresas que ser’ respons vel pelo desenvolvimento, evolu,ao e promo,ao do Scilab. Informa. oes adicionais est-o a a c- c- c- a dispon’ Iveis em http://www-rocq. inria. fr/scilab/. 21 2 Introdus-o a programas-o Computaclonal ca ca 2 • Interface com Tck/Tk • muitas outras contribui,-es. co Existem distribui. -es Scilab com c’ digo fonte dispon ‘ para a maioria das plataformas compuco o Ivel tacionais. O Scilab possui recursos similares ‘queles existentes no MATLAB e outros ambientes a para c’ Icul PAGF 7 ga tacionais. O Scilab possui recursos similares queles existentes no MATLAB e outros ambientes a para c’ Iculo cient’ a fico.

Esse texto se refere a vers-0 3. 0 do Scilab. A base eletr- nica do projeto SCIa o lab encontra-se em http:,’/wvm. scilab. org, nesse endere. o pode-se encontrar atualiza. -es relativas c co ao Scilab, informares, documenta, -o e um conjunto de endere,os relativos utiliza. -o do Scilab co ca c a ca em W rias ‘ reas de conhecimento. Esse documento n-o tem a ambi,-o de ser um documento coma a a ca pleto sobre a utiliza, -o do Scilab na resolu,-o de problemas da Engenharia Qu’ ca ca mica, seu objetivo principal ‘ apresentar o potencial dessa plataforma como alternativa ao Matlab nas avalia. es e co num ” ricas usuais as atividades relaclonadas Engenhana Qu e a mica. Essa apostila ‘ a primeira parte de material mais amplo que tenho em desenvolvimento sobre e o Scilab. Existem outros materiais dispon’ ‘veis sobre o assunto e podem ser encontrados no site do Scilab. O Introduction to Scilab: User s Guide (Scilab. Group, 1998) ‘ uma fonte para o primeiro e contato com esse ambiente, esse material assim, procurar ser uma vers-o pessoal dos conhecimentos aa b ‘sicos do Scilab. Acredito no princ’ de que h’ grandes campos para aperfei. amento quando se a Ipio a c compartilha informas-es, assim, forne,o meu endere,o eletr- nico Icol@ufu. br) para que voc- possa co c c o e me ajudar, enviando cr- Iticas, elogios ou sugest-es que servi PAGF 8 OF ga possa co c co e me ajudar, enviando cr” [ticas, elogios ou sugest-es que servir -o para o aprimoramento de vers-es o a o posteriores desse material. Introdu. -o a Programa. -o Computacional ca ca A automatiza:o de tarefas, procedimentos e processos ‘ um aspecto importante da sociedade ca e moderna.

Na Engenharia Qu ‘ mica, o aperfei,oamento tecnol’ gico alcan,ado tem em alguma parte c o c do seu processo de desenvolvimento elementos fundamentais de an ‘ lise e da obten,-o de descris-es ca co e execu. -o de tarefas feitas seja com extrema rapidez, complexidade, repetis -o eficiente ou precis-o. ca ca a Situas -es prop’ co Icias para a sua automatiza: o, ou seja, realizadas por uma m quina especialmente ca a desenvolvida para este fim e conhecida como computador (Guimar-es & Lages, 1994). As ultima d’ cadas presenciou um processo de desenvolvimento simult- neo e interativo de ‘ ea m’ quinas (hardware) e dos elementos que gerenciam a sua execu,-o autom ‘tica (software). Aa ca a parcela embnon ria mais elementar de execus-o de tarefas ‘ o que se chama de algoritmo. Antes a ca e de se iniciar estudo • interessante se avaliar a trajet ria de desenvolvimento das ferramentas de e o mesma natureza que aquela que comp-e o objetivo desse mini-curso. o 2. 1 Pequena Hist ‘ ria do Hardware o A lista a seguir apresenta uma rela. o dos acontecimentos principais que resultaram no desenca volvimento das plataformas de an ‘ lise que conhecemos hoje. a • 17 principais que resultaram no desenca volvimento das plataformas de an’ lise que conhecemos hoje. a • 1700 ac Povos Mesopot-micos (primeiras tabuadas, base 60) a ‘ • 1200 dc Abaco chin-s 1514 Bast-es de Napier (logaritmos) e o • 1 633 R gua de C” Iculo (Oughtred ) e a 2. 2 Algoritmos • 1642 M quina de Calcular Mec- nlca (Blaise pascal) a a • 1822 M ‘ quina de Diferen. s (Charles Babbage) a c • 1833 M ‘ quina Anal • a ‘tica (program • vel) a o • 1880 Perfuradora de Cart-es (Herman Hollerith) – Criou a Tabulating Machine Company (futura IBM) • 1939 Computadores Bell rer (encomenda do ex- rcito americano) a ee • 1941 Z3 (m ‘ quina que usa sistema bin rio) constru ‘ por Konrad Zuse a a Ida • 1944 Calculadora Autom ‘ tica de Seq- encia Controlada (MARK I) a ue • 1946 ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator ) • 1949 EDSAC Electronic Delay Storage Automatic Calculator ) • 1951 UNIVAC I (Computador Autom ‘tico Universal) a • 1953 10 IBM (IBM 701) • 1955 IBM 705 (mem • ria de n cleos de ferrite) o u • 1958 IBM 709 (entrada e sa’ de dados paralelamente aos c’ Iculos) Ida a Ivel • 1959 IBM 7090 (transistorizado compatr com o IBM 709) • 1961 IBM 360 (modular) c • 1971 Intel lanza primeiro microprocessador • anos 80 – computador pessoal at’ 1 milh-o de transistores e a • Para se entrar nos aspectos centrais da utiliza, -o do Scllab na resolu,-o de problemas, apresenta-se ca ca nas pr xima se, -es uma base para que se possa desenvolver tarefas aut