Variable structure position control of an industrial robotic manipulator

The use of a robust position controller for a robotic manipulator moving in free space is presented. The aim is to implement in practice a controller that is robust to uncertainties in the model of the system, as well as being inexpensive from a computational point of view. Variable structure theory provides the technique for the design of such controller. The design steps are presented, first from a theoretical perspective and then applied to the control of a two degree-of-freedom manipulator. Simulation results that backed the implementation are presented, followed by the experiments conducted and the results that were obtained. The conclusion is that variable structure control is readily applicable to industrial robots for the robust control of positions.

Experimental study applied to an industrial robot by using variable structure controllers and friction compensation

Control of an industrial robot is mainly a problem of dynamics. It includes non-linearities, uncertainties and external perturbations that should be considered in the design of control laws. In this work, two control strategies based on variable structure controllers (VSC) and a PD control algorithm are compared in relation to the tracking errors considering friction. The controller's performances are evaluated by adding an static friction model. Simulations and experimental results show it is possible to diminish tracking errors by using a model based friction compensation scheme. A SCARA robot is used to illustrate the conclusions of this paper.

Efeito da densidade e proporção de plantas de tomate industrial e de maria-pretinha em competição

O presente trabalho foi realizado com o objetivo de quantificar as interações competitivas e os índices de competitividade entre plantas de tomate industrial (Lycopersicon esculentum cv. Heinz 9553) e maria-pretinha (Solanum americanum). Usou-se como método um experimento substitutivo, com densidade total de 40 plantas m-2 e 11 proporções, além das monoculturas em densidades, que variaram de 20 a 100 plantas m-2, em intervalos de 20 plantas, conduzidos no delineamento de blocos casualizados com três repetições. Os resultados obtidos foram analisados pelo método convencional de análise de experimentos substitutivos e pela produção recíproca total. A maria-pretinha mostrou ser um competidor mais agressivo que o tomate, sendo mais importante a competição interespecífica para a planta cultivada. Para a biomassa seca total, as duas espécies não competiram pelos mesmos fatores de crescimento. Já para a área foliar, as duas espécies se mostraram competidoras pelos mesmos fatores de crescimento, mostrando ser essa a característica mais sensível à interferência.

Nutrient cycling disturbance in Atlantic Forest sites affected by air pollution coming from the industrial complex of Cubatão, Southeast Brazil

Several aspects of nutrient cycling were studied at two sites of Atlantic Forest, in São Paulo State, Southeast Brazil (23o46’ S; 46o18’ W), which exhibited different degrees of forest structure decline caused by the air pollution emitted by the industrial complex of Cubatão, being referred here as the most and least affected sites (MAS and LAS, respectively). These investigations were developed during 1984 - 1986, a period in which the most severe negative effects of air pollution could be observed. Concentrations and amounts of N, P, K, Ca, Mg and S in four ecosystem compartments (leaves, litter layer, soil and roots) and in rainfall, throughfall and litterfall are briefly presented. At each site, the content of mineral elements generally decreased from leaves to litterfall and litter layer on the forest floor. Soil surface layer (0 - 5 cm) in both sites was the richest in mineral elements. Soil fertility was greater at LAS. In general, nutrient amounts remaining in the compartments and cycling through the ecosystem were greater at LAS as well, which could be due to the higher complexity of the forest structure at this site. Rainfall contributed more to soil inputs of K, Ca, Mg and S than litterfall at both sites. The nutrient residence times in the litter layer were higher and the index of nutrient use efficiency was lower at the most affected site. It was concluded that nutrient cycling was disturbed by air pollution at both sites, but to a greater extent at MAS. The main consequences of the air pollution stress were detected in the flux of nutrients through litterfall and in the litter layer on the forest floor.

Acúmulo foliar de enxofre e suas relações com alterações no crescimento de plantas jovens de Tibouchina pulchra Cogn. (Melastomataceae) expostas nas proximidades do polo industrial de Cubatão, SP

Objetivou-se verificar, em condições de campo, até que ponto a presença de SO2 no ar, na região do polo industrial de Cubatão, pode causar alterações no crescimento de plantas jovens de T. pulchra. Durante 1997, expuseram-se as plantas envasadas por três períodos consecutivos de 16 semanas, em três locais: vale do rio Pilões (RP; sob baixos níveis de SO2); Caminho do Mar e vale do rio Mogi (CM e VM respectivamente; sob baixos níveis de SO2). Após cada exposição, o acúmulo foliar de enxofre e alterações em variáveis de crescimento e de biomassa foram determinados e as relações entre essas variáveis foram testadas estatisticamente. Verificouse acúmulo foliar significativo de enxofre nas plantas do CM (exposições 1 a 3) e nas do VM (exposições 2 e 3). Os padrões de crescimento das plantas foram modificados nas plantas do CM e VM, destacando-se altura, número de folhas e de ramos. A biomassa variou pouco entre as plantas dos três locais, mas houve redução significativa na razão raízes/parte aérea nas plantas dos locais poluídos (exposições 1 e 3). A desaceleração do crescimento em altura e a diminuição em biomassa de caules+ramos e de raízes (exposição 2) e a intensificação do crescimento em altura, da produção de folhas e da ramificação, e a redução no número de folhas no caule principal, na biomassa de raízes e na razão raízes/parte aérea (exposição 3) foram significativamente explicadas pelo acúmulo foliar de enxofre (p < 0,01).

Desarrollo de la ingenieria basica de una planta industrial para extraccion con CO2 liquido. I. Extractores

En base a los resultados obtenidos en una unidad piloto cuyo diseño, montaje y puesta en operación fueron realizados con la finalidad de poder producir el cambio de escala, se dio inicio al proyecto de una planta de producción con características modulares por su flexibilidad operativa en cuanto a capacidad de producción y tipo de materia prima. Se desarrolló la ingeniería conceptual, consistente en la definición de las bases de diseño; las diferentes etapas del proceso, la capacidad de producción a instalar, los rangos de trabajo de las variables operativas, el régimen, la especificación de los materiales de construcción, características de la carga, materiales auxiliares y tipo de instrumentación y control. La ingeniería básica, especificación de equipos y componentes auxiliares, para: alimentación de CO2, bombeo y presurización, acondicionamiento térmico, extracción, separación fluido/extracto, medida y control del caudal, temperatura y presión, se encuentra en una etapa avanzada de ejecución. Se ha comenzado con la ingeniería de detalle de extractores con diferente capacidad.

PROCESSAMENTO INDUSTRIAL DE FÉCULA DE MANDIOCA E BATATA DOCE - UM ESTUDO DE CASO

A indústria de amido vem crescendo e se aperfeiçoando nos últimos anos, levando à necessidade de produtos com características específicas que atendam as exigências do mercado, o que possibilita o processamento de matérias-primas amiláceas ainda pouco exploradas. O trabalho teve como objetivo analisar o processamento industrial de fécula de mandioca e batata doce. Através da análise da composição da raiz, fécula e bagaço, bem como do balanço de massa dos processos, objetivou-se estabelecer a eficiência de uma planta industrial de processamento de mandioca, para a obtenção de fécula de batata doce. Os resultados demonstraram que a fécula de batata doce obtida está dentro dos limites da legislação brasileira e que parte do amido não foi extraído no processamento, sendo gerado um bagaço com 79,94 % de amido e com composição semelhante ao gerado no processamento de mandioca que contém em média 80 % de amido. A comparação dos balanços de massa demonstrou uma menor eficiência da planta no processamento da batata doce (18,3% de rendimento), quando comparado com o de mandioca (25,5% de rendimento) com umidade de 13,75 % e 12,3 %, respectivamente, na fécula. A retenção de amido no bagaço indicou deficiência no processo industrial de extração independentemente da matéria-prima.

Caracterização físico-química da erva mate: influência das etapas do processamento industrial

A erva-mate é uma matéria-prima de grande importância para a região Sul do Brasil, sendo que a produção anual é de aproximadamente 650.000 toneladas de folhas. Atualmente, problemas com o excesso de oferta têm incentivado pesquisadores e empresários a buscar alternativas para a utilização da erva-mate como matéria-prima para o desenvolvimento de novos produtos bem como promover melhorias no processamento industrial visando a obtenção de características organolépticas desejáveis. Neste sentido, o presente trabalho teve por objetivo realizar a caracterização físico-química da erva-mate em função das etapas do processamento industrial (sapeco, secagem e tempo de cancheamento) e verificar como estas etapas influem nos teores de cinzas, fibras, gorduras, proteínas, glicose, sacarose e cafeína presentes na matéria-prima. Os resultados obtidos permitiram verificar que as etapas do processamento industrial influem diretamente nos teores dos compostos citados, mostrando a relevância em se analisar estes resultados quando o objetivo é utilizar esta matéria-prima para o desenvolvimento de novos produtos alimentícios que podem exigir características específicas.

Aproveitamento de subproduto industrial de óleos vegetais para produção de riboflavina por Candida guilliermondii DM 644

A produção e consumo de alimentos industrializados têm aumentado a preocupação com suplementação e enriquecimento de alimentos com vitaminas e sais minerais, visando repor as possíveis perdas durante os processos de fabricação, principalmente das vitaminas hidrossolúveis, mais especificamente da vitamina B2 ou riboflavina. Assim sendo, a proposta deste trabalho foi utilizar como componente principal do meio, para produção da riboflavina, um subproduto do refino de óleos vegetais e o microrganismo Candida guillermondii DM 644. A produção da vitamina B2 foi realizada por fermentação em batelada utilizando Erlenmeyer. As condições empregadas foram agitação orbital, ausência de luz, 30°C, e 24h de incubação. A otimização da produção de riboflavina foi realizada através de Delineamento Fatorial Fracionário, para avaliar os efeitos da concentração de matéria graxa, fonte de nitrogênio, pH, velocidade de agitação, fonte de fósforo e extrato de levedura e as possíveis interações. A concentração máxima de riboflavina foi 19,12mg/mL. Os fatores mais importantes para produção de riboflavina foram a concentração de matéria graxa e a fonte de nitrogênio, enquanto que a fonte de fósforo e o extrato de leveduras não estimularam sua biossíntese. A máxima produção foi obtida com matéria graxa a 10g/L, uréia a 2,5g/L e pH 5,0. A velocidade de agitação (200 e 400rpm) não interferiu no processo biotecnológico.

Avaliação do efeito de variáveis meteorológicas na qualidade industrial e no rendimento de grãos de trigo pelo emprego de análise de componentes principais

A qualidade industrial de trigo, além de ser afetada pelo genótipo, também é influenciada por fatores ambientes, como as condições meteorológicas prevalecentes durante a permanência da cultura na lavoura. Este trabalho teve por objetivo verificar a influência de variáveis meteorológicas, bem como do déficit e do excesso hídrico do solo, no peso do hectolitro (PH), no peso de mil grãos (PMG), na extração experimental de farinha (EXT), na força geral de glúten (W), na relação P/L (P/L), na microssedimentação com dodecil sulfato de sódio (SDS) e no número de queda (NQ). Foram usados dados de experimentos com trigo EMBRAPA 16, conduzidos nos anos de 1990 a 1998, em sete locais do Rio Grande do Sul e em quatro locais de Santa Catarina. A análise estatística realizada foi de componentes principais. Verificou-se que: a) a precipitação pluvial, a umidade relativa do ar e o excesso hídrico do solo influenciaram negativamente o PH, o PMG, o NQ, a P/L e o rendimento de grãos. O W, a EXT e a SDS foram afetados positiva e negativamente por essas variáveis, dependendo do período de avaliação estudado; b) a temperatura mínima influenciou positivamente a EXT, o W e a SDS. Para as demais variáveis, quando ocorreu influência da temperatura mínima, esta foi negativa; c) a temperatura média associou-se negativamente com o PH, com o PMG, com o NQ e com o rendimento de grãos e positivamente com a EXT e com o W. Para a P/L e para a SDS, a temperatura média afetou tanto positiva quanto negativamente; d) a temperatura máxima correlacionou-se negativamente com o rendimento de grãos e positivamente com a EXT. O W, a SDS e a P/L apresentaram períodos de correlação positivos e negativos com a temperatura máxima; e e) a radiação solar global influenciou positivamente todas as características estudadas, exceto a SDS.

Influência das temperaturas mínima e máxima em características de qualidade industrial e em rendimentos de grãos de trigo

Na região tritícola sul-brasileira predominam invernos com temperatura baixa (mínima absoluta, em dias com geada, de até - 8,0ºC). No entanto, a incidência de elevada temperatura (máxima absoluta, em dias isolados entre outubro e novembro, de até 41,0ºC) pode ser encontrada durante todo o período de enchimento de grãos e na maturação fisiológica. Este trabalho teve por objetivos verificar a influência das temperaturas mínima e máxima na qualidade industrial e no rendimento de grãos. Foram usados dados de experimentos com trigo EMBRAPA 16, conduzidos nos anos de 1990 a 1998, em sete locais do Rio Grande do Sul e em quatro locais de Santa Catarina. A análise estatística realizada foi correlações múltiplas. Verificou-se que, nos diferentes períodos analisados: a) o aumento da temperatura máxima média resultou em acréscimo do peso de mil grãos, do rendimento de grãos, da força geral de glúten, da microssedimentação com dodecil sulfato de sódio e do número de queda: b) o peso do hectolitro (exceção feita ao período final de maturação fisiológica), o peso de mil grãos, o número de queda e a extração experimental de farinha foram influenciados negativamente pela temperatura mínima média; c) a temperatura mínima média influenciou positivamente a força geral de glúten, a relação P/L e a microssedimentação com dodecil sulfato de sódio.

Aproveitamento industrial de marisco na produção de lingüiça

Foram estudadas as condições do processamento e a aceitabilidade da lingüiça de vongole (Anomalocardia brasiliana), além de avaliar a estabilidade do produto congelado sob os aspectos químico, físico-químico, microbiológico e sensorial. O produto final obedeceu a seguinte formulação: 48% vongole, 5% proteína texturizada de soja, 15% água, 25% gordura suína, 3% albumina, 2% pré-mistura (sais de cura e NaCl), 1,5% condimentos e 0,5% urucum. O produto congelado ficou armazenado à temperatura de -18ºC durante três meses; periodicamente foi avaliado quanto ao pH, umidade, proteínas, lipídios, NBV, índice de peróxidos, reação de Kreiss, quanto à presença de microrganismos patogênicos e toxigênicos e quanto à aparência, aroma, sabor, textura. Os resultados apontaram que a lingüiça de vongole teve uma boa aceitação, com IA entre 78-87% para todos os atributos avaliados, especialmente em relação ao sabor e textura. As amostras foram avaliadas como sabor ideal de marisco e sabor ideal de condimentos por 66,67% e 73,33% dos provadores, respectivamente. Os resultados com o teste de atitude de intenção de compra mostraram que 46,67% dos consumidores tinham intenção provável ou certa de compra do produto. Os resultados da avaliação microbiológica, físico-química, química e sensorial da lingüiça de vongole, indicaram que o produto manteve-se estável, durante 90 dias de armazenamento a temperatura de -18ºC.

Estudo termoanalítico, CLAE e francionamento físico e químico do subproduto industrial do milho

O fracionamento do farelo de milho desengordurado (fubá grosso), subproduto do processamento industrial do milho, para obtenção de frações de amido, proteínas e fibras, utilizando métodos físicos e químicos, foi investigado. O fracionamento do fubá grosso por meio de tratamento químico com soluções de bissulfito de sódio e de etanol, foi satisfatório, pois produziu fração de amido com aceitável rendimento; já o fracionamento físico não foi muito eficiente, visto que não produziu fração enriquecida de proteínas e amido. Tanto o fubá grosso como as frações obtidas, foram caracterizados por meio de CLAE (Cromatografia Líquida de Alta Eficiência) e Análise Térmica (TG, DTG e DSC). O fubá grosso possui mais de 50% de amido (CLAE), e perda de 52% de sua massa entre 270 e 450ºC (TG e DTG). O estudo cinético, a partir de curvas DSC, mostrou que os processos de gelatinização da fração de amido e de desnaturação da fração de proteínas são eventos endotérmicos, com diferentes valores de entalpia e de energia de ativação.

Simulação da dinâmica operacional de uma linha industrial de abate de suínos

Este trabalho teve como objetivo implementar um modelo computacional para simular a dinâmica operacional de uma linha industrial de abate de suínos. O sistema real modelado pertence à empresa Frigorífico Frimesa, sediada no município de Medianeira (PR). O modelo implementado é tipo dinâmico, discreto e estocástico. Este simula 34 operações unitárias e foi estruturado com o uso da linguagem de simulação EXTEND TM. Para validação do modelo foram coletados dados relativos a cinco dias de operação, em que foram abatidos 1.346, 1.630, 1.360, 1.585 e 1.550 suínos, respectivamente. Como parâmetros de comparação entre os dados obtidos a partir do sistema e gerados pelo modelo foram selecionadas as seguintes variáveis: (i) tempo de duração da operação; (ii) tempo de deslocamento da insensibilização até a depiladeira; (iii) tempo deslocamento da insensibilização até a câmara fria; (iv) número de carcaças re-inspecionadas; e (v) número final de carcaças. Na validação do modelo, foi constatado que, para a variável tempo de duração da operação por meio do teste Tukey a 1% de significância, não foram detectadas diferenças estatísticas entre os valores obtidos do sistema real e os gerados pelo modelo. Considerando-se esta e outras análises, foi concluído que o modelo aplica-se à finalidade para a qual foi implementado. Sendo assim, foram realizadas duas análises de sensibilidade. Na primeira, ao alterar o número de suínos a abater de 1 mil para 2 mil, foi determinado que os tempos de duração da operação variariam de 6,20 a 10,10 h, respectivamente. Para a segunda, ao abater 1.340 suínos e alterar a velocidade das nórias de 300 para 600 animais por hora, o tempo de duração da operação passou de 8,10 para 7,40 h, respectivamente.

Carnes PSE (Pale, Soft, Exudative) e DFD (Dark, Firm, Dry) em lombo suíno numa linha de abate industrial

A necessidade para uma maior produção de carne magra em suínos tem acarretado modificações nas características bioquímicas do músculo conduzindo ao desenvolvimento das anomalias nas suas cores, as denominadas carnes PSE e DFD. Estas carnes por apresentarem alterações de suas propriedades funcionais, resultam em grandes perdas econômicas. Nesse experimento, foram utilizadas 946 amostras de Longissimus dorsi m., lombos de suínos da linhagem Dalland, machos castrados e fêmeas, com 100 dias de idade, em um Frigorífico localizado na Região Sul do País. Os lombos foram classificados com base no valor de L*24 h e pH24 h. Foi constatada uma incidência de 22,8% de carnes PSE, 1,0% de DFD e 76,2% de normal. Esses valores relativamente altos de carnes PSE mostram a necessidade de se realizar controles no seu manejo pré e pós-abate para a manutenção da qualidade da carne e evitar o excessivo prejuízo econômico dos frigoríficos decorrentes dessas anormalidades.