Projeto, construção e analise de células de carga de placa e de anel

Iniciamos o presente trabalho fazendo um estudo comparativo entre duas células de carga de compressão, ambas em formato cilíndrico, possuindo internamente, à meia altura do corpo, uma placa engastada. Estas duas células de carga são de aço SAE 1045; para uma delas adaptamos um modelo matemático teórico, através do qual foram pré-determinadas as suas dimensões, objetivando em comportamento ótimo no que se refere às distribuições de tensões e deformações, esta denominamos de Célula de Carga I. Na outra, denominada de Célula de Carga II, alteramos algumas dimensões, com a finalidade de comparar seu comportamento em relação à primeira. Também, no transcorrer do trabalho analisamos e comparamos os resultados matemáticos com os valores práticos encontrados. Frente aos resultados obtidos neste estudo prévio, projetamos, construímos e analisamos cinco outras células de carga (Células de Carga III, IV, V, VI e VII), em termos de geometria, material e tratamento térmico, visando o aperfeiçoamento de tais transdutores de força no que concerne a usinagem, resposta de sinal elétrico, limitações e aplicações industriais.

Cartas adaptativas de controle : desenvolvimento de metodologia para implementação em processos de manufatura

As cartas de controle estatístico têm sido utilizadas com sucesso no monitoramento do desempenho de processos industriais. Diversas modificações nas cartas tradicionais de Shewhart vêm sendo propostas na literatura. Tais modificações visam adaptar as cartas de controle ao monitoramento de processos com características especiais; entre elas, destacam-se as cartas de controle adaptativas. As cartas são ditas adaptativas quando pelo menos um de seus parâmetros (tamanho de amostra, intervalo de amostragem e coeficiente dos limites de controle) pode variar durante o monitoramento do processo. A determinação dos valores dos parâmetros das cartas de controle pode considerar aspectos estatísticos, econômicos ou uma combinação de ambos. Os modelos estatístico-econômicos consideram, além de indicadores de desempenho estatístico, os custos associados ao controle. A implementação de cartas adaptativas baseadas neste tipo de modelo, devido a sua complexidade, é melhor conduzida por meio de uma metodologia de planejamento. Neste trabalho, após uma revisão da literatura sobre cartas tradicionais e adaptativas, incluindo o projeto econômico das mesmas, propõe-se uma metodologia para o planejamento da implementação de cartas adaptativas de controle para monitorar processos onde cartas de controle tradicionais estão sendo utilizadas A metodologia é composta de cinco passos gerais, detalhados na dissertação, e foi elaborada a partir de um estudo de caso em uma indústria do setor automotivo, no qual se utilizou um modelo estatístico-econômico. No estudo de caso, o significado e a forma de determinação dos parâmetros do modelo econômico são detalhados. Os resultados do estudo de caso são comparados quanto aos custos operacionais para as cartas adaptativas e tradicionais de controle de processo. Os resultados obtidos indicaram ser preferível o uso de cartas adaptativas ao uso de cartas tradicionais para monitorar o processo estudado, principalmente no caso de pequenas variações na média da característica de qualidade monitorada. Embora de natureza genérica, a metodologia proposta pode ser facilmente adaptada para contemplar diferentes aplicações industriais.

Geração de sistemas supervisórios a partir de modelos orientados a objetos

Este trabalho aborda o tema da geração de sistemas supervisórios a partir de modelos orientados a objetos. A motivação para realização do trabalho surgiu com o estudo de sistemas supervisórios e de ferramentas de suporte à modelagem de sistemas usando orientação a objetos. Notou-se que nos primeiros, apesar de possuírem como principal objetivo a visualização de estados e grandezas físicas relacionadas a componentes de plantas industriais (nível de um tanque, temperatura de um gás, por exemplo), os modelos computacionais utilizados baseiam-se em estruturas de dados não hierárquicas, nas quais variáveis de contexto global e não encapsuladas, as chamadas “tags”, são associadas às grandezas físicas a serem visualizadas. Modelos orientados a objeto, por outro lado, constituem uma excelente proposta para a criação de modelos computacionais nos quais a estrutura e semântica dos elementos de modelagem é bastante próxima a de sistemas físicos reais, facilitando a construção e compreensão dos modelos. Assim sendo, a proposta desenvolvida neste trabalho busca agregar as vantagens do uso de orientação a objetos, com conceitos existentes em sistemas supervisórios, a fim de obter-se ferramentas que melhor auxiliem o desenvolvimento de aplicações complexas. Classes e suas instâncias são usadas para modelagem de componentes da planta industrial a ser analisada. Seus atributos e estados são associados às grandezas físicas a serem visualizadas. Diferentes formas de visualização são associadas às classes, aumentando assim o reuso e facilitando o desenvolvimento de sistemas supervisórios de aplicações complexas. A proposta conceitual desenvolvida foi implementada experimentalmente como uma extensão à ferramenta SIMOO-RT, tendo sido denominada de “Supervisory Designer”. A ferramenta desenvolvida estende o modelo de objetos e classes de SIMOO-RT, permitindo a adição de informações específicas para supervisão – tais como as definições de limites para os atributos. A ferramenta foi validada através do desenvolvimento de estudos de casos de aplicações industriais reais, tendo demonstrado diversas vantagens quando comparada com o uso de ferramentas para construção de sistemas supervisórios disponíveis comercialmente).

Avaliação da vida em fadiga de ganchos

O objetivo deste trabalho foi estudar o comportamento em fadiga de um gancho reduzido do tipo empregado como conector/desconector para plataformas flutuantes de extração de petróleo. Ganchos são componentes mecânicos muito utilizados em aplicações industriais e dimensionados segundo os critérios da mecânica estática. A sua utilização em estruturas offshore é recente e requer a avaliação de seu desempenho em fadiga. A influência de tensões residuais compressivas na seção mais solicitada do gancho foi avaliada nos ensaios. Estas tensões foram geradas por um teste de carga que implica em um esforço de tração que ultrapassa o limite elástico do material. A região da superfície do gancho que sofreu deformação plástica fica comprimida pelo restante do material do gancho carregado no regime elástico que tenta retornar. O mesmo efeito é observado na autofretagem de tubos ou shot peening de componentes aeronáuticos. Foram utilizados ganchos DIN 0.12, que apresentam dimensões reduzidas, para a caracterização mecânica através de ensaios de fadiga e a determinação da curva de Wöhler. Esses ensaios envolveram a comparação entre os ganchos que sofreram a carga de pré-teste (com tensões residuais) e os que não sofreram. Também foi avaliada a influência de defeitos de fundição na vida em fadiga dos ganchos. Os ganchos foram caracterizados metalurgicamente através de análise microestrutural e tamanho de grão ASTM utilizando-se Microscopia Óptica e Eletrônica de Varredura. Foram efetuadas medições de tensões residuais através do Método do Furo em ganchos instrumentados com extensômetros resistivos elétricos. As tensões residuais compressivas induzidas pelo teste de carga tiveram grande influência nos testes de fadiga, aumentando a performance dos ganchos e assegurando sua integridade estrutural.

Estudo de acoplamento de luz a sistemas multicamadas : plasmons de superfícies e guias de onda

O acoplamento de radiação óptica em sistemas multicamadas tem sido objeto de diversas pesquisas, não somente acadêmicas, mas também para aplicações industriais, tanto na área de sensores ópticos, como na de processadores ópticos e na de comunicações ópticas. Existe uma variedade de técnicas que são exploradas nestes estudos. Nesta tese, focalizamos nossa atenção no acoplamento de radiação laser ou mesmo de luz branca incoerente a um filme tipo multicamadas e estudamos os mecanismos físicos que governam as reflexões e as perdas por absorção nas multicamadas, efeitos que normalmente não parecem quando a incidência ocorre diretamente do ar para o filme. A técnica que exploramos é conhecida como reflexão interna total atenuada, ATR. A presença de um filme fino metálico permite o estudo experimental de plasmons de superfície e do acoplamento a modos guiados do sistema multicamadas. Além dos estudos experimentais, apresentamos um cálculo teórico iterativo para a refletividade dos filmes do tipo multicamadas para um número qualquer de camadas, que apresenta vantagens computacionais no ajuste dos dados experimentais ou em simulações. Esta contribuição não necessita as aproximações encontradas em um grande número de trabalhos que envolvem sistemas mais simples. Apresentamos também o cálculo do fluxo de energia dentro de cada camada individual do sistema, o que nos permite determinar o tipo de modo acoplado e a sua localização. O método foi aplicado a diversos sistemas, quando uma das camadas foi modificada. Estes estudos foram realizados como função do ângulo de incidência e do comprimento de onda da radiação incidente para uma variedade de sistemas multicamadas. Nossa simulação teórica se mostra bastante adequada e útil para a projeção de sistemas multicamadas complexos com camadas metálicas e dielétricas para sensores óticos.

Estudo da influência do CIO2 sobre membranas de poliamida para osmose inversa

Água de alta pureza é utilizada para uma grande variedade de aplicações industriais, como na geração de vapor de alta pressão, na indústria de componentes eletrônicos e na fabricação de medicamentos. Os processos de separação por membranas (PSM), em particular a osmose inversa (OI), estão sendo cada vez mais utilizados na desmineralização de águas de uso industrial. As vantagens dos PSM, em relação aos processos convencionais, são que estes ocorrem sem mudança de fase, operam na temperatura ambiente e são altamente seletivos e modulares. Estes processos apresentam algumas limitações ao seu uso, sendo a principal o fouling das membranas, o qual pode ser devido à precipitação de substâncias, à adsorção ou até mesmo ao desenvolvimento microbiano. Este problema pode ser minimizado quando o sistema de OI é projetado e monitorado adequadamente, incluindo o pré o póstratamento da água. O desenvolvimento microbiano no sistema de membranas é um dos fatores que causa a maior perda de desempenho do sistema de OI. O seu controle é realizado através da utilização de agentes desinfetantes no pré-tratamento da água. O cloro é o agente oxidante mais utilizado na desinfeção da água e, mesmo em concentrações muito baixas (abaixo de 0,1 ppm), pode degradar a poliamida (PA), material amplamente utilizado na fabricação de membranas de OI. Tendo em vista este problema, o presente estudo tem como objetivo pesquisar um agente oxidante alternativo ao cloro, especificamente o dióxido de cloro, que possa ser mantido em baixas concentrações na corrente de alimentação do sistema de OI, sem danificar as membranas Os experimentos foram realizados em uma unidade de bancada de OI com escoamento tangencial, com módulo de membrana plana. Os efeitos de ClO 2 sobre a membrana de PA foram verificados a partir de alterações do seu desempenho. O desempenho da membrana de PA foi avaliado através de medidas de fluxo permeado, permeabilidade hidráulica e de retenção salina. Os resultados obtidos indicam que as membranas de PA são degradadas quando expostas a soluções contendo ClO 2 na concentração aproximada de 500 ppm. Nos experimentos onde a concentração do oxidante foi mantida em torno de 50 ppm, a degradação da membrana de PA exposta ao ClO 2 foi menor que a observada quando a membrana foi exposta ao cloro livre (aprox. 50ppm) em condições operacionais semelhantes. Observou-se ainda que pode existir uma relação entre o nível de degradação e a composição da alimentação. Como uma etapa complementar a este trabalho, foi acompanhada a partida de um sistema de OI industrial, no qual as membranas são de PA e a corrente de alimentação contém uma concentração residual de ClO 2 proveniente do sistema de pré-tratamento da água.

A low cost one-camera optical tracking system for indoor wide-area augmented and virtual reality environments

In the last years the number of industrial applications for Augmented Reality (AR) and Virtual Reality (VR) environments has significantly increased. Optical tracking systems are an important component of AR/VR environments. In this work, a low cost optical tracking system with adequate attributes for professional use is proposed. The system works in infrared spectral region to reduce optical noise. A highspeed camera, equipped with daylight blocking filter and infrared flash strobes, transfers uncompressed grayscale images to a regular PC, where image pre-processing software and the PTrack tracking algorithm recognize a set of retro-reflective markers and extract its 3D position and orientation. Included in this work is a comprehensive research on image pre-processing and tracking algorithms. A testbed was built to perform accuracy and precision tests. Results show that the system reaches accuracy and precision levels slightly worse than but still comparable to professional systems. Due to its modularity, the system can be expanded by using several one-camera tracking modules linked by a sensor fusion algorithm, in order to obtain a larger working range. A setup with two modules was built and tested, resulting in performance similar to the stand-alone configuration.

Métodos para caracterização de desempenho de CPUs industriais

A caracterização de desempenho e uma atividade fundamental na area de controle industrial. Por se tratar, na maior parte das vezes, de aplicações de tempo real, a caracterização de desempenho torna-se ainda mais necessária e importante. Entretanto, atualmente não há nenhuma metodologia estabelecida para realizar esta caracterização. Não há nem mesmo um conjunto de parâmetros que devem ser avaliados em um equipamento de controle utilizado em processos industriais. Para tentar suprir esta carência, este trabalho apresenta uma proposta de métricas e workloads para serem utilizados na avaliação de desempenho de sistemas de controle baseados em CLPs e CPUs Industriais. O processo de avaliação de desempenho e discutido em todas as etapas, desde o estudo da aplicação at e a execução dos passos de caracterização de desempenho. Para ilustrar a aplicação das métricas, técnicas e procedimentos propostos, são avaliadas três CPUs Industriais, e os resultados s~ao apresentados ao nal do trabalho. Espera-se assim estar contribuindo para o estabelecimento de uma metodologia padronizada para avaliação de desempenho de equipamentos de controle industrial.

Uma Metodologia para o desenvolvimento de aplicações de visão computacional utilizando um projeto conjunto de hardware e software

As tarefas de visão computacional incentivam uma significativa parte da pesquisa em todas as áreas científicas e industriais, entre as quais, cita-se a área voltada para o desenvolvimento de arquiteturas de computadores. A visão computacional é considerada um dos problemas mais desafiadores para a computação de alto desempenho, pois esta requer um grande desempenho, bem como um alto grau de flexibilidade. A flexibilidade é necessária pois a visão computacional abrange aplicações em que há diferentes tarefas a serem realizadas com diferentes necessidades de desempenho. Esta flexibilidade é particularmente importante em sistemas destinados a atuar como ambientes experimentais para novas técnicas de processamento visual ou para a prototipação de novas aplicações. Computação configurável tem demonstrado, por meio de exemplos implementados pela comunidade científica, fornecer uma boa relação entre alto desempenho e flexibilidade necessária para a implementação de diferentes técnicas utilizadas na área de visão computacional. Contudo, poucos esforços de pesquisa têm sido realizados na concepção de sistemas completos visando a solução de um problema de visão computacional, incluindo ambos os requisitos de software e de hardware. O principal objetivo deste trabalho é mostrar que as técnicas e tecnologias disponíveis na área de computação configurável podem ser empregadas para a concepção de um sistema capaz de implementar um grande número de aplicações da área de visão computacional na pesquisa e no ambiente industrial. Entretanto, não é escopo deste trabalho implementar um sistema de computação que seja suficiente para abordar os requerimentos necessários para todas as aplicações em visão computacional, mas os métodos aqui introduzidos podem ser utilizados como uma base geral de implementação de várias tarefas de visão computacional. Este trabalho utiliza ambientes que permitem implementações conjuntas de hardware e software, pois os mesmos facilitam a validação das técnicas aqui apresentadas, por meio da implementação de um estudo de caso, sendo parte deste estudo de caso implementado em software e outra parte em hardware.

Ocorrência de fungos micorrízicos arbusculares e colonização radicular em pomares e viveiros de citros sob manejo orgânico e convencional

Os Fungos Micorrízicos Arbusculares (FMAs) desempenham importante papel nos agroecossistemas. Quando bem manejados podem auxiliar na manutenção da qualidade do solo bem como promover melhor desenvolvimento e saúde aos vegetais. Em função disso os FMAs apresentam um grande potencial biotecnológico, mas para que seu emprego seja bem sucedido é necessário conhecermos como esses organismos respondem às práticas agrícolas. Com o objetivo de verificar a interação das comunidades de FMAs com diferentes sistemas produtivos, efetuou-se um levantamento em pomares e viveiros de citros com manejo convencional e orgânico no município de Montenegro/RS. O estudo foi realizado nos meses de agosto/2001, outubro/2001, março/2002 e agosto/2002. Foram coletadas um total de 88 unidades amostrais. Avaliou-se a colonização radicular, as estruturas presentes nas raízes e a ocorrência de espécies de FMAs, bem como, as características químicas do solo adjacente às raízes de citros. As comunidades de FMAs não diferiram em relação aos tipos de manejo, apesar das alterações químicas determinadas pela aplicações de adubos orgânicos, que elevou os valores de pH, MO, Ca e Mg. Porém o tempo de implantação e as regiões onde se localizaram os pomares e viveiros influenciaram as comunidades de FMAs. Isso se deve principalmente a estabilidade dos pomares mais antigos e as características evolutivas de cada local. Entre os elementos do solo a umidade afetou consideravelmente a micorrização. Os pomares localizados na várzea apresentaram baixos índices de estruturas e colonização por FMAs. Os demais pomares apresentaram altos índices de estruturas e colonização, independente dos teores de P que foram elevados em todos os pomares e viveiros.

Incorporação de resíduos industriais em concreto betuminoso usinado à quente

Um dos maiores desafios da sociedade moderna é a descoberta de novas alternativas para a destinação de resíduos gerados em processos produtivos na indústria, que diminuam a degradação ambiental visando o progresso sustentável. A mudança na forma de enfrentar o problema, passando a valorizar o resíduo tratando-o com “status” de matéria-prima, através da incorporação em misturas asfálticas, minimiza a exploração de matéria-prima natural com ganho ambiental, tecnológico e econômico. Nesta pesquisa, aplicam-se métodos tradicionais de laboratório e de campo, que possibilitam avaliar o comportamento estrutural e ambiental da camada asfáltica com os resíduos industriais incorporados. Apresentam-se as propriedades avaliadas, comparando-as com propriedades usualmente verificadas em misturas do tipo cbuq, analisando as vantagens e desvantagens, a fim de estabelecer metodologia padronizada para avaliação do desempenho das misturas asfálticas estudadas, auxiliando àqueles que tem interesse na utilização de “ melhor compreensão da natureza dos materiais e quais propriedades necessitam ser avaliadas para possibilitar o seu uso em aplicações de pavimentos. A aplicação da metodologia Marshall, de ensaios de resistência à tração e módulo de resiliência mostraram comportamento mecânico adequado, e as relações de MR/Rt forneceram indicativo de leve aumento na rigidez e vida de fadiga semelhante às misturas convencionais Para avaliação ambiental os métodos empregados basearam-se nas exigências preconizadas pela ABNT, referentes à amostragem, classificação, lixiviação e solubilização de resíduos, não sendo observadas alterações na emissão de contaminantes. Os resultados mostraram o potencial da abordagem realizada, demonstrando que podem ser aplicados os mesmos métodos, procedimentos e equipamentos usualmente empregados na pavimentação rodoviária. Por fim, apresentam-se metodologia empregada na implantação de um trecho experimental, sob ação de cargas reais de tráfego e variações climáticas, e proposta de monitoramento ao longo da vida útil do pavimento, a fim de verificar o comportamento e estabelecer padrões de desempenho de misturas asfálticas incorporadas com resíduos industriais.

Desenvolvimento de analisadores virtuais aplicados a colunas de destilação industriais

Nas indústrias de processo, algumas variáveis como as composições de topo de colunas de destilação são quantificadas através de análises laboratoriais e ou de analisadores em linha. Este tipo de controle apresenta algumas limitações tais como custos de manutenção e o tempo de amostragem (em geral análises laboratoriais ocorrem de 1 a 3 vezes ao dia). Para melhoria destes métodos, as variáveis podem ser continuamente estimadas a partir de sua relação com as variáveis medidas diretamente no processo. Através de um algoritmo matemático, um analisador virtual de propriedades pode ser construído, sendo necessário para o seu desenvolvimento um modelo simplificado do processo. Este trabalho teve como objetivo a construção de dois analisadores virtuais para estimação das composições de topo de duas colunas fracionadoras de tolueno presentes em uma indústria petroquímica. Para tal, estudou-se as metodologias existentes para construção de analisadores voltados para aplicações em colunas de destilação. O desenvolvimento de analisadores virtuais tem como base três etapas: seleção de variáveis secundárias, construção de modelos e correção/adaptação de modelos. Tais etapas, baseadas principalmente em métodos estatísticos, foram estudadas e as técnicas que melhor se adaptaram ao caso em questão foram empregadas com resultados satisfatórios. Realizaram-se também estudos comparativos entre modelos estacionários e dinâmicos e modelos construídos a partir de dados de simulação e de processo. As simulações foram conduzidas nos softwares Aspen PlusÒ e Aspen DynamicsÒ e o software usado para implementação dos analisadores na indústria foi o Aspen IQÒ.

Proposta de sistemática informatizada de custeio para apoio à decisão em pequenas e médias empresas industriais

Atualmente, as empresas estão expostas a uma crescente competiçao global. Neste cenário, as informações gerenciais são fundamentais para auxiliar tomada de decisões precisas e eficientes. Este trabalho propõe uma sistemática informatizada de custeio adaptada ao contexto organizacional das pequenas e médias empresas (PMEs) industriais. O desenvolvimento desta sistemática ocorreu a partir da identificação das suas necessidades de informação e da análise dos principais métodos de custeio neste tipo de organização. Para testar esta sistemática de custeio foram realizadas aplicações pilotos em três PMEs industriais. Destaca-se como resultado deste trabalho a validação de uma sistemática informatizada de custeio, através da qual os gestores das PMES industriais poderão calcular o custo dos produtos, formar o preço de venda dos mesmos e medir diversos indicadores econômico-financeiros de suas empresas.

Disseminação do conceito de marketing nas maiores empresas privadas industriais do estado do Rio Grande do Sul

O presente estudo aborda o tema orientação para o mercado, operacionalizado via abordagem da disseminação do conceito de marketing. Seus objetivos estão centrados na verificação do grau de disseminação do conceito de marketing nas maiores empresas privadas industriais do Estado do Rio Grande do Sul, a partir do pessoal do nível operacional, a fim de determinar até que ponto as informações geradas na alta administração, que contribuem para a prática do conceito de marketing, atingem a baixa administração, responsável pela operacionalização das atividades que refletirão na satisfação dos clientes quanto aos produtos e serviços dessas organizações. Para a consecução dos objetivos do trabalho, utilizou-se um método baseado em pesquisa descritiva e quantitativa, aplicando um modelo testado anteriormente por autores norte-americanos em seu território e com público exclusivamente pertencente à alta administração. A Escala MARKOR, como é conhecida, determina o grau de orientação para o mercado das empresas pesquisadas. Porém, para o presente trabalho, foram utilizados os dois primeiros grupos do modelo, Geração e Disseminação da Inteligência de Marketing, os quais se adequam aos objetivos já apresentados. A referida Escala foi dirigida para um universo de 30 (trinta) empresas, representando as maiores empresas privadas industriais do Rio Grande do Sul, segundo o critério de faturamento, publicado pela Revista Exame -Melhores e Maiores- , no ano de 1995. A coleta de dados foi realizada através de entrevistas pessoais em 17 (dezessete) dessas empresas, perfazendo um total de 352 (trezentas e cinqüenta e duas) entrevistas, 50 (cinqüenta) para diretores, os quais responderam pela geração de marketing, e 302 (trezentas e duas) para chefias do nível operacional, as quais responderam pela disseminação de marketing. O período da coleta de dados compreendeu três meses: de abril a junho de 1996. vii Os resultados da pesquisa conduziram à determinação do grau de disseminação do conceito de marketing, indicando que, de maneira geral, as 17 (dezessete) maiores empresas privadas industriais do Rio Grande do Sul possuem uma alta geração da inteligência de marketing, mas a disseminam medianamente pela organização. Isto significa dizer que o conceito de marketing é devidamente compreendido e executado pela alta administração das empresas pesquisadas, porém ele não atinge com a mesma intensidade o pessoal operacional, ou seja, aqueles que são os responsáveis pelas ações das empresas em prol do seu mercado. Segundo os autores do Modelo utilizado, uma disseminação de marketing não tão intensa, provavelmente, resultará em respostas ao público-alvo, através da produção de bens e serviços menos eficientes, refletindo de maneira prejudicial no atendimento de suas necessidades e desejos, bem como nos resultados das empresas. Por fim, o trabalho contribuiu para a verificação do quanto as maiores empresas privadas industriais do Rio Grande do Sul disseminam internamente o conceito de marketing, fornecendo os principais elementos que elas têm possibilidade de aperfeiçoar para propiciar uma correta orientação para o mercado. E, além disso, este estudo representou o primeiro passo para a futura validação da Escala MARKOR no âmbito nacional e com o público utilizado, pois trata-se da primeira pesquisa realizada no País, até o presente momento, com essa finalidade.