Prof. Nelson H. T. Lemes

Sou natural de Três Corações.  Estudei na UFMG durante a graduação e pós-graduação (mestrado e doutorado em Físico-Química). Sou professor há 27 anos (contados em 2025), tendo ministrado aulas em todos os níveis de ensino, desde turmas da 8ª série do Ensino Fundamental (atual 9º ano do Ensino Fundamental I) até turmas da pós-graduação. Trabalho na Unifal desde 2009. Neste período fui coordenador de área (Química) do PIBID (Programa Institucional de Bolsas de Iniciação à Docência). Na graduação ministro aulas da disciplina de Química Geral em diversos cursos, além das disciplinas optativas: Cinética Química, Matemática para Químicos e Projetos práticos de programação científica. Na pós-graduação de Química oriento alunos no mestrado e doutorado, e ministro aula das disciplinas de Físico-Química Avançada, Mecânica Quântica e outras relacionadas a  minha área de Pesquisa. 

Currículo Lattes iD: 0937403542456185

ORCID iD: 0000-0002-1309-542X

e-mail: nelson.lemes@unifal-mg.edu.br

Web-page: https://pessoas.unifal-mg.edu.br/nelsonlemes/

Sala: Q211C 
      Instituto de Química (Prédio Q)
      Universidade Federal de Alfenas, Unifal-MG
      Rua Gabriel Monteiro Silva, 700 – Campus sede
      Alfenas, MG (37130-001)

Área de Pesquisa: Química Matemática

Descrição: Química Matemática é uma área de pesquisa que usa metodologias matemáticas não rotineiras em problemas quimicamente importantes que necessitam de novas abordagens. Em outras palavras, a Química Matemática concentra-se em ideias e conceitos matemáticos novos, adaptando e desenvolvendo estes conceitos para o uso no contexto da Química.

A química matemática é um assunto verdadeiramente interdisciplinar abrangendo todas as áreas da química e matemática, com sobreposição entre teoria, métodos numéricos, computação e química experimental. Atualmente é um campo de trabalho de importância crescente, devido ao nível de complexidade dos problemas químicos.  

Deve-se dizer que Química Matemática é uma área diferente da Química Computacional (que é uma química experimental cujo aparelho experimental é o computador e o foco é extrair dados), da Quimiometria (com enfoque grande no tratamento estatístico) ou da Química Teórica (onde a conexão com a física e não com a matemática é enfatizada). Finalmente, deve-se enfatizar que a Química Matemática distingue-se do uso de ferramentas matemáticas já consolidadas e de rotina na solução de problemas em Química.

A área de Química-Matemática é relativamente bem recente sendo uma tentativa de designar melhor o interesse de um grupo de pesquisadores que não se enquadram em trabalhos de Quimiometria, Química Teórica ou Química Computacional.

Equipe Atual:

Higor V. Monteiro Ferreira, Doutorado em andamento (início 2025/02): Aplicação do Controle PID Fracionário (FOPID) em Sistemas Térmicos com Enfoque em Eficiência Energética. Este projeto investiga a implementação prática e comparação de controladores PID clássico — um sistema de controle com realimentação ou malha fechada — e PID fracionário (FOPID) para sistemas térmicos e/ou luminosos, utilizando plataformas embarcadas como Arduino. Focado em duas aplicações principais – controle de luminosidade com LED RGB/LDR e regulação térmica em banho-maria -, o estudo busca superar as limitações do PID tradicional em sistemas complexos através do Cálculo Fracionário, que utiliza derivadas e integrais de ordem não inteira (lambda, mu) para melhorar o desempenho em processos com memória ou não-lineares. Mestrado Concluído: Projeto – Uso do Cálculo Fracionário no contexto da Química (link). TCC conlcuído: Projeto – Uso do cálculo fracionário no estudo de curvas de arrefecimento com dados coletados através de um dispositivo controlado por Arduíno(c) (link). IC conlcuído: Projeto – Uso de cálculo fracionário na construção de modelos epidemiológicos para estudo da COVID-19 (link).  

Lucas Fernando Silva Alves Novais, Iniciação Científica em adamento (início 2026/01): Aplicação do Controle PID Fracionário em Fotoreatores. Este projeto investiga a implementação prática de controladores PID fracionário (FOPID) — um sistema de controle com malha fechada — para sistemas térmicos e luminosos de fotoreatores, utilizando plataformas embarcadas como Arduino. O microcontrolador Arduino é um dispositivo, onde microcontrolador e periféricos estão “embutidos” na placa, versátil e fácil de programar, que tem encontrado muitas aplicações em robótica, eletrônica e inclusive em processos industriais. O plano de trabalho é focado no controle de luminosidade com LED RGB/LDR e regulação térmica de fotoreatores, o estudo busca superar as limitações do PID tradicional em sistemas complexos através do Cálculo Fracionário, que utiliza derivadas e integrais de ordem não inteira (lambda,mu) para melhorar o desempenho em processos com memória ou não-lineares. 

Graziela Silvestre Salvalaio, Iniciação Científica em adamento (início 2026/01): Estudo da Difusão de Corantes em Fibras no Processo de Tingimento da Indústria Têxtil Usando Cálculo Fracionário. O fenômeno da difusão está presente em nosso dia a dia em muitas situações como, por exemplo, quando percebemos o perfume de um frasco aberto; o padrão de manchas na pelagem de animais, ou ao fazer a customização de uma camiseta, num processo de amarrar e tingir, conhecido como tie-dye. O tingimento é um processo complexo, governado por diversos fenômenos simultâneos, envolvendo química, físico-química, mecânica dos fluidos e termodinâmica. Um processo eficiente requer considerar maquinário, escolha de corantes, e controle rigoroso de tempo e fluxo. A modelagem matemática é, portanto, uma ferramenta crucial, permitindo simulações que fornecem melhor compreensão dos fatores que afetam o tingimento. As atividades propostas têm por objetivo integrar a fundamentação teórica do Cálculo Fracionário com a modelagem físico-química do processo de difusão de corantes em fibras têxteis, articulando-se diretamente com o projeto “Explorando o uso do Cálculo Fracionário em problemas de Reação-Difusão”

Colaboradores:

José Paulo Carvalho dos Santos, Departamento de Matemática, Instituto de Ciências Exatas, Unifal-MG.

Luciano Sindra Virtuoso, Instituto de Química, Laboratório Química de Colóides, Unifal-MG.

Yara Luiza Coelho, Instituto de Química, Laboratório Química de Colóides, Unifal-MG.