Em projetos de edificações e plantas industriais, o número de casos de análise de escoamento cresce rapidamente. Combinando 5 alternativas de implantação, 4 condições de aberturas e 16 direções de vento, chega-se a 320 casos. A 4 horas por caso, são 53 dias por simples aritmética. Os cronogramas de projeto não esperam por isso; por isso, na prática, a maioria calcula alguns casos selecionados e estima o restante.
A questão é “quais casos escolher”
Engenheiros experientes geralmente escolhem bem. Mas é difícil explicar a terceiros a base dessas escolhas, e quando uma comissão de análise pergunta “por que vocês analisaram apenas estas condições?”, a resposta soa frágil. O problema maior é que existem combinações que a intuição não percebe. Na prática, encontram-se com frequência zonas em que cada variável isolada não apresenta problema, mas o desempenho piora bruscamente em uma combinação específica.
O papel do modelo substituto (Surrogate Model)
O modelo substituto aprende com um pequeno número de resultados de análises detalhadas para prever de forma aproximada os resultados das demais condições. O ponto-chave é que as previsões do modelo substituto não são usadas como conclusões. O modelo substituto é, estritamente, um mapa que mostra onde é preciso olhar com atenção.
Fluxo de trabalho na prática
- Etapa 1 — Amostragem inicial · Selecione 20–40 casos que cubram uniformemente o espaço das variáveis de projeto e execute CFD detalhado neles. Use técnicas de preenchimento de espaço, como o hipercubo latino, e não seleção aleatória.
- Etapa 2 — Treinamento do modelo substituto · Construa uma superfície de resposta com os resultados iniciais e quantifique o erro de previsão por validação cruzada. Se o erro exceder a tolerância, adicione amostras.
- Etapa 3 — Varredura de todo o domínio · Use o modelo substituto para percorrer todas as combinações em segundos e identificar zonas de risco e zonas candidatas ao ótimo.
- Etapa 4 — Análise detalhada seletiva · Recalcule com CFD detalhado apenas as fronteiras das zonas de risco e 10–20 candidatos ao ótimo para confirmá-los.
- Etapa 5 — Verificação e relatório · Compare os resultados das análises detalhadas com as previsões do modelo substituto e informe no relatório o intervalo de confiança do modelo.
Benefícios reais e limites
Em uma análise de implantação de conjunto realizada pela DINETT, as análises detalhadas caíram para 54 casos, contra 320 no cálculo exaustivo. O prazo de análise foi reduzido aproximadamente à metade e o número de condições analisadas na verdade aumentou. Nesse processo, foram descobertas duas combinações de risco que a intuição não teria selecionado.
Os limites, porém, são claros. Onde o comportamento físico muda de forma descontínua — por exemplo, condições em que ocorre separação súbita do escoamento —, as previsões do modelo substituto podem errar muito. Por isso, as áreas de baixa confiabilidade do modelo substituto devem sempre ser verificadas com análise detalhada, e é importante não deixar esse julgamento para a automação.
A IA é usada para ampliar o escopo da revisão, não para tirar conclusões. As determinações finais devem se basear nos resultados das análises detalhadas e no julgamento da engenharia, e os relatórios devem indicar claramente quais casos são análises detalhadas e quais são previsões.
Por onde começar
Nem todo projeto precisa dessa abordagem. Com menos de 50 casos, o cálculo exaustivo é mais simples e seguro. A abordagem faz sentido quando há três ou mais variáveis, mais de 100 combinações e um cronograma de projeto apertado.
Além disso, incorporar esse fluxo de trabalho a uma organização exige scripts de automação de análises e um sistema de gestão de resultados. A DINETT apoia os clientes até a transferência de procedimentos e modelos, para que possam operá-lo com capacidade própria.
Este artigo foi elaborado com base na experiência prática da divisão de Simulação de Engenharia da DINETT. Para aplicações específicas ou consultoria sobre projetos, entre em contato pela Consulta de serviços.
