Mitigação de falhas críticas em sistemas produtivos.

O cenário competitivo e globalizado em que as empresas estão inseridas, sobretudo a partir do século XXI, associados a ciclos de vida cada vez menores dos produtos, rigorosos requisitos de qualidade, além de políticas de preservação do meio ambiente, com redução de consumo energético e de recursos hídricos, somadas às exigências legais de melhores condições de trabalho, resultaram em uma quebra de paradigma nos processos produtivos até então concebidos. Como solução a este novo cenário produtivo pode-se citar o extenso uso da automação industrial, fato que resultou em sistemas cada vez mais complexos, tanto do ponto de vista estrutural, em função do elevado número de componentes, quanto da complexidade dos sistemas de controle. A previsibilidade de todos os estados possíveis do sistema torna-se praticamente impossível. Dentre os estados possíveis pode-se citar os estados de falha que, dependendo da severidade do efeito associado à sua ocorrência, podem resultar em sérios danos para o homem, o meio ambiente e às próprias instalações, caso não sejam corretamente diagnosticados e tratados. Fatos recentes de catástrofes relacionadas à sistemas produtivos revelam a necessidade de se implementar medidas para prevenir e para mitigar os efeitos da ocorrência de falhas, com o objetivo de se evitar a ocorrência de catástrofes. De acordo com especialistas, os Sistemas Instrumentados de Segurança SIS, referenciados em normas como a IEC 61508 e IEC 61511, são uma solução para este tipo de problema. Trabalhos publicados tratam de métodos para a implementação de camadas SIS de prevenção, porém com escassez de trabalhos para camadas SIS de mitigação. Em função do desconhecimento da dinâmica do sistema em estado de falha, técnicas tradicionais de modelagem tornam-se inviáveis. Neste caso, o uso de inteligência artificial, como por exemplo a lógica fuzzy, pode se tornar uma solução para o desenvolvimento do algoritmo de controle, associadas a ferramentas de edição, modelagem e geração dos códigos de controle. A proposta deste trabalho é apresentar uma sistemática para a implementação de um sistema de controle para a mitigação de falhas críticas em sistemas produtivos, com referência às normas IEC 61508/61511, com ação antecipativa à ocorrência de catástrofes.

Técnica de localização em ambientes fechados utilizando padrões de redes sem fio.

Localizar objetos ou pessoas no interior de um edifício é de grande interesse. Contudo, diferentemente do que ocorre no exterior de edificações, não há metodologia consagrada para a determinação da posição desses entes nos edifícios. Para o posicionamento em locais abertos existem tecnologias consolidadas, como GNSS (Global Navigation Satellite System), a dificuldade em fazê-lo em interiores é maior. Nesses casos, o GNSS não pode ser utilizado, pois os sinais de rádio dos satélites não conseguem penetrar através das estruturas, enquanto que outras tecnologias são apenas incipientes nesse quesito. Abordagens habituais para a resolução dessa demanda têm se baseado na utilização de propagadores das ondas de rádio do GNSS, no uso da potência de sinais de redes sem fio ou, ainda, no emprego de transmissores infravermelhos. No entanto, uma técnica diferente pode ser empreendida para essa finalidade. Usando-se a assinatura das potências de rádio das redes sem fio nas imediações e no interior da edificação, é possível criar um mapa com base nesses sinais, permitindo a determinação da posição de um objeto. No presente trabalho foram desenvolvidos um sistema para geração do mapa de sinais, com critério de parada e um método de cálculo de posicionamento. Procedeu-se, também, à análise de quatro critérios para o cálculo final da posição do objeto, baseados no uso da distância euclidiana com os conjuntos de roteadores disponíveis. Concluiu-se que, quando o mapa de sinais é pequeno, o posicionamento fracassou. Entretanto, quando a quantidade de sinais geradores do mapa aumenta, os resultados apresentaram melhora significativa, com resultados próximos a 100% de assertividade. Desse modo foi possível determinar uma estimativa boa para o número mínimo de roteadores presentes na base e estabelecer um critério de parada para a fase de criação do mapa de sinais.

Influência da localização geográfica de produção nas propriedades de mirtilos 'Vaccinium Corymbosum L.' cv Bluecrop

Os antioxidantes na dieta podem ter um papel importante na prevenção de algumas doenças crónicas em seres humanos resultantes da oxidação de lípidos e outros componentes celulares por radicais livres. Os mirtilos (Vaccinium sp.) são considerados, de entre os frutos frescos, uma das melhores fontes de antioxidantes. Neste trabalho foram estudados mirtilos Nothern Highbush, da cultivar Bluecrop colhidos no estado de maturação comercial em 5 localizações diferentes: Bouças -Sever do Vouga, Estarreja, Queirã – Vouzela, Oliveira do Hospital e Vila Verde. Foram avaliadas as características físico-químicas (ºbrix, acidez, humidade, calibre, firmeza, elasticidade e parâmetros colorimétricos) dos frutos. Para a determinação da composição fenólica e a atividade antioxidante os mirtilos foram submetidos a extrações sucessivas, com metanol (2x) e depois 2 vezes com uma solução aquosa de acetona (40% v/v), durante 1 h, com o auxílio de um banho de ultrassons. Os extratos obtidos foram utilizados para a determinação da composição fenólica (compostos fenólicos totais, antocianinas e taninos) e da capacidade antioxidante (utilizando os métodos ABTS, DPPH e FRAP). Foi ainda avaliada a influência da conservação durante 6 meses a -20ºC no teor de compostos fenólicos e capacidade antioxidante dos frutos. Pelos resultados obtidos, nos parâmetros de textura avaliados a amostra BBO revelou maior firmeza e elasticidade, e na avaliação da cor a amostra BES apresentou uma tonalidade azul mais acentuada. Os mirtilos provenientes de Estarreja eram os mais ricos em compostos fenólicos totais, em antocianinas e taninos, e que também apresentavam maior atividade antioxidante. O armazenamento durante 6 meses a -20ºC, originou diferenças significativas nas antocianinas e na atividade antioxidante. Em geral as amostras apresentavam diferenças significativas tanto nas suas propriedades físico-químicas, como na composição fenólica e na atividade antioxidante.

Apoio à decisão na análise técnica de empreendimentos : aplicação ao caso da selecão da localização de um novo aeroporto

A localização do novo Aeroporto de Lisboa foi durante décadas, alvo de diversos estudos de forma a obter a melhor viabilidade. Em 2005, num seminário promovido pelo Novo Aeroporto, S.A. (NAER), foram apresentados vários estudos sobre a viabilidade da manutenção do aeroporto da Portela através da sua possível expansão ou da sua utilização em simultâneo com outro aeroporto da zona de Lisboa. Os estudos apresentados revelaram a inviabilidade da expansão do aeroporto da Portela e que as soluções baseadas nos aeroportos do Montijo e de Alverca não tinham vantagens e não permitiam o prolongamento da vida útil do aeroporto da Portela. Em 2007, o XVII Governo Constitucional decidiu mandatar o Laboratório Nacional de Engenharia Civil (LNEC), para elaborar um estudo que procedesse a uma análise técnica comparada das alternativas de localização do Novo Aeroporto de Lisboa (NAL), na zona da Ota e na Zona do Campo de Tiro de Alcochete (CTA). O estudo realizado pelo LNEC identificou o conjunto de atributos, sustentados em estudos técnicos, para avaliação da localização do NAL. Neste estudo, não foi utilizada nenhuma das metodologias de apoio à decisão amplamente referenciadas na bibliografia científica. Assim, pareceu-nos interessante, efetuar uma análise das referidas alternativas suportadas na utilização de MAD e, também, uma análise mais detalhada e exaustiva dos atributos de decisão. Assim, foram aplicados três métodos, o método da soma ponderada (MSP), o método de TOPSIS e o método de ELECTRE I, combinados com várias hipóteses de distribuição de pesos pelos atributos. Conclui-se que a localização do NAL na zona do CTA torna-se mais favorável comparativamente com a zona da Ota. Esta conclusão apoia-se essencialmente na constante tendência de melhores classificações da localização do CTA nos três métodos aplicados e na maioria das hipóteses de distribuição de pesos.

Método híbrido para detecção e diagnóstico de falhas baseado em resíduos

The detection and diagnosis of faults, ie., find out how , where and why failures occur is an important area of study since man came to be replaced by machines. However, no technique studied to date can solve definitively the problem. Differences in dynamic systems, whether linear, nonlinear, variant or invariant in time, with physical or analytical redundancy, hamper research in order to obtain a unique solution . In this paper, a technique for fault detection and diagnosis (FDD) will be presented in dynamic systems using state observers in conjunction with other tools in order to create a hybrid FDD. A modified state observer is used to create a residue that allows also the detection and diagnosis of faults. A bank of faults signatures will be created using statistical tools and finally an approach using mean squared error ( MSE ) will assist in the study of the behavior of fault diagnosis even in the presence of noise . This methodology is then applied to an educational plant with coupled tanks and other with industrial instrumentation to validate the system.

Mecanismo de tolerância a falhas através de escalonamento para uma arquitetura reconfigurável de grão grosso

The continuous evolution of integrated circuit technology has allowed integrating thousands of transistors on a single chip. This is due to the miniaturization process, which reduces the diameter of wires and transistors. One drawback of this process is that the circuit becomes more fragile and susceptible to break, making the circuit more susceptible to permanent faults during the manufacturing process as well as during their lifetime. Coarse Grained Reconfigurable Architectures (CGRAs) have been used as an alternative to traditional architectures in an attempt to tolerate such faults due to its intrinsic hardware redundancy and high performance. This work proposes a fault tolerance mechanism in a CGRA in order to increase the architecture fault tolerance even considering a high fault rate. The proposed mechanism was added to the scheduler, which is the mechanism responsible for mapping instructions onto the architecture. The instruction mapping occurs at runtime, translating binary code without the need for recompilation. Furthermore, to allow faster implementation, instruction mapping is performed using a greedy module scheduling algorithm, which consists of a software pipeline technique for loop acceleration. The results show that, even with the proposed mechanism, the time for mapping instructions is still in order of microseconds. This result allows that instruction mapping process remains at runtime. In addition, a study was also carried out mapping scheduler rate. The results demonstrate that even at fault rates over 50% in functional units and interconnection components, the scheduler was able to map instructions onto the architecture in most of the tested applications.

Influência da estratigrafia mecânica no desenvolvimento de falhas distensionais em bacias do tipo Rifte: contribuição da modelagem física

In the last decades, analogue modelling has been used in geology to improve the knowledge of how geological structures are nucleated, how they grow and what are the main important points in such processes. The use of this tool in the oil industry, to help seismic interpretations and mainly to search for structural traps contributed to disseminate the use of this tool in the literature. Nowadays, physical modelling has a large field of applications, since landslide to granite emplacement along shear zones. In this work, we deal with physical modelling to study the influence of mechanical stratifications in the nucleation and development of faults and fractures in a context of orthogonal and conjugated oblique basins. To simulate a mechanical stratigraphy we used different materials, with distinct physical proprieties, such as gypsum powder, glass beads, dry clay and quartz sand. Some experiments were run along with a PIV (Particle Image Velocimetry), an instrument that shows the movement of the particles to each deformation moment. Two series of experiments were studied: i) Series MO: We tested the development of normal faults in a context of an orthogonal (to the extension direction) basin. Experiments were run taking into account the change of materials and strata thickness. Some experiments were done with sintectonic sedimentation. We registered differences in the nucleation and growth of faults in layers with different rheological behavior. The gypsum powder layer behaves in a more competent mode, which generates a great number of high angle fractures. These fractures evolve to faults that exhibit a higher dip than when they cross less competent layers, like the one of quartz sand. This competent layer exhibits faulted blocks arranged in a typical domino-style. Cataclastic breccias developed along the faults affecting the competent layers and showed different evolutional history, depending on the deforming stratigraphic sequence; ii) Series MOS2: Normal faults were analyzed in conjugated sub-basins (oblique to the extension direction) developed in a sequence with and without rheological contrast. In experiments with rheological contrast, two important grabens developed along the faulted margins differing from the subbasins with mechanical stratigraphy. Both experiments developed oblique fault systems and, in the area of sub-basins intersection, faults traces became very curved.

FTE-LEACH: um protocolo energeticamente eficiente e tolerante a falhas aplicado às redes industriais de sensores sem fio

A Wireless Sensor Network (WSN) consists of distributed devices in an area in order to monitor physical variables such as temperature, pressure, vibration, motion and environmental conditions in places where wired networks would be difficult or impractical to implement, for example, industrial applications of difficult access, monitoring and control of oil wells on-shore or off-shore, monitoring of large areas of agricultural and animal farming, among others. To be viable, a WSN should have important requirements such as low cost, low latency, and especially low power consumption. However, to ensure these requirements, these networks suffer from limited resources, and eventually being used in hostile environments, leading to high failure rates, such as segmented routing, mes sage loss, reducing efficiency, and compromising the entire network, inclusive. This work aims to present the FTE-LEACH, a fault tolerant and energy efficient routing protocol that maintains efficiency in communication and dissemination of data.This protocol was developed based on the IEEE 802.15.4 standard and suitable for industrial networks with limited energy resources

Localização de robôs móveis em ambientes fechados utilizando câmeras montadas no teto

The localization of mobile robots in indoor environments finds lots of problems such as accumulated errors and the constant changes that occur at these places. A technique called global vision intends to localize robots using images acquired by cameras placed in such a way that covers the place where the robots movement takes place. Localization is obtained by marks put on top of the robot. Algorithms applied to the images search for the mark on top of the robot and by finding the mark they are able to get the position and orientation of the robot. Such techniques used to face some difficulties related with the hardware capacity, fact that limited their execution in real time. However, the technological advances of the last years changed that situation and enabling the development and execution of such algorithms in plain capacity. The proposal specified here intends to develop a mobile robot localization system at indoor environments using a technique called global vision to track the robot and acquire the images, all in real time, intending to improve the robot localization process inside the environment. Being a localization method that takes just actual information in its calculations, the robot localization using images fit into the needs of this kind of place. Besides, it enables more accurate results and in real time, what is exactly the museum application needs.

Uma plataforma adaptável para localização em ambientes internos

Location systems have become increasingly part of people's lives. For outdoor environments, GPS appears as standard technology, widely disseminated and used. However, people usually spend most of their daily time in indoor environments, such as: hospitals, universities, factories, buildings, etc. In these environments, GPS does not work properly causing an inaccurate positioning. Currently, to perform the location of people or objects in indoor environments no single technology could reproduce for indoors the same result achieved by GPS for outdoors environments. Due to this, it is necessary to consider use of information from multiple sources using diferent technologies. Thus, this work aims to build an Adaptable Platform for Indoor location. Based on this goal, the IndoLoR platform is proposed. This platform aims to allow information reception from diferent sources, data processing, data fusion, data storage and data retrieval for the indoor location context.

Uma plataforma adaptável para localização em ambientes internos

Location systems have become increasingly part of people's lives. For outdoor environments, GPS appears as standard technology, widely disseminated and used. However, people usually spend most of their daily time in indoor environments, such as: hospitals, universities, factories, buildings, etc. In these environments, GPS does not work properly causing an inaccurate positioning. Currently, to perform the location of people or objects in indoor environments no single technology could reproduce for indoors the same result achieved by GPS for outdoors environments. Due to this, it is necessary to consider use of information from multiple sources using diferent technologies. Thus, this work aims to build an Adaptable Platform for Indoor location. Based on this goal, the IndoLoR platform is proposed. This platform aims to allow information reception from diferent sources, data processing, data fusion, data storage and data retrieval for the indoor location context.

Criação de zonas de alta permeabilidade em fraturas: modelagem numérica do Lajedo de Soledade, Formação Jandaíra, Bacia Potiguar

The fracturing in carbonate rocks has been attracting increasingly attention due to new oil discoveries in carbonate reservoirs. This study investigates how the fractures (faults and joints) behave when subjected to different stress fields and how their behavior may be associated with the generation of karst and consequently to increased secondary porosity in these rocks. In this study I used satellite imagery and unmanned aerial vehicle UAV images and field data to identify and map faults and joints in a carbonate outcrop, which I consider a good analogue of carbonate reservoir. The outcrop comprises rocks of the Jandaíra Formation, Potiguar Basin. Field data were modeled using the TECTOS software, which uses finite element analysis for 2D fracture modeling. I identified three sets of fractures were identified: NS, EW and NW-SE. They correspond to faults that reactivate joint sets. The Ratio of Failure by Stress (RFS) represents stress concentration and how close the rock is to failure and reach the Mohr-Coulomb envelopment. The results indicate that the tectonic stresses are concentrated in preferred structural zones, which are ideal places for carbonate dissolution. Dissolution was observed along sedimentary bedding and fractures throughout the outcrop. However, I observed that the highest values of RFS occur in fracture intersections and terminations. These are site of karst concentration. I finally suggest that there is a relationship between stress concentration and location of karst dissolution in carbonate rocks.

Criação de zonas de alta permeabilidade em fraturas: modelagem numérica do Lajedo de Soledade, Formação Jandaíra, Bacia Potiguar

The fracturing in carbonate rocks has been attracting increasingly attention due to new oil discoveries in carbonate reservoirs. This study investigates how the fractures (faults and joints) behave when subjected to different stress fields and how their behavior may be associated with the generation of karst and consequently to increased secondary porosity in these rocks. In this study I used satellite imagery and unmanned aerial vehicle UAV images and field data to identify and map faults and joints in a carbonate outcrop, which I consider a good analogue of carbonate reservoir. The outcrop comprises rocks of the Jandaíra Formation, Potiguar Basin. Field data were modeled using the TECTOS software, which uses finite element analysis for 2D fracture modeling. I identified three sets of fractures were identified: NS, EW and NW-SE. They correspond to faults that reactivate joint sets. The Ratio of Failure by Stress (RFS) represents stress concentration and how close the rock is to failure and reach the Mohr-Coulomb envelopment. The results indicate that the tectonic stresses are concentrated in preferred structural zones, which are ideal places for carbonate dissolution. Dissolution was observed along sedimentary bedding and fractures throughout the outcrop. However, I observed that the highest values of RFS occur in fracture intersections and terminations. These are site of karst concentration. I finally suggest that there is a relationship between stress concentration and location of karst dissolution in carbonate rocks.

Evolução dos sistemas de falhas de borda do Rifte Potiguar com base em curvas de crescimento de falhas

The discussion about rift evolution in the Brazilian Equatorial margin during the South America-Africa breakup in the Jurassic/Cretaceous has been focused in many researches. But rift evolution based on development and growth of faults has not been well explored. In this sense, we investigated the Cretaceous Potiguar Basin in the Equatorial margin of Brazil to understand the geometry of major faults and the influence of crustal heterogeneity and preexisting structural fabric in the evolution of the basin internal architecture. Previous studies pointed out that the rift is an asymmetrical half-graben elongated along the NE-SW direction. We used 2D seismic, well logs and 3D gravity modeling to analyze four major border fault segments and determine their maximum displacement (Dmax) and length (L) ratio in the Potiguar Rift. We constrained the 3D gravity modeling with well data and the interpretation of seismic sections. The difference of the fault displacement measured in the gravity model is in the order of 10% compared to seismic and well data. The fault-growth curves allowed us to divide the faulted rift border into four main fault segments, which provide roughly similar Dmax/L ratios. Fault-growth curves suggest that a regional uniform tectonic mechanism influenced growth of the rift fault segments. The variation of the displacements along the fault segments indicates that the fault segments were formed independently during rift initiation and were linked by hard and soft linkages. The latter formed relay ramps. In the interconnection zones the Dmax/L ratios are highest due to interference of fault segment motions. We divided the evolution of the Potiguar Rift into five stages based on these ratios and correlated them with the major tectonic stages of the breakup between South America and Africa in Early Cretaceous.