Diffraction gratings fabricated in DLC thin films

This work presents the fabrication of two-dimensional diffraction gratings in diamond-like carbon (DLC) thin films, with applications in computer-generated holography and micro optics. In order to achieve high diffraction efficiency and to have a very simple manufacturing process, the device is designed to modulate only the phase of an incoming coherent monochromatic laser beam (632.8 nm, HeNe laser). This modulation is obtained by implementing a binary microrelief in the DLC film, responsible for generating a localized optical path difference of half a wavelength. This microrelief is obtained by anisotropic reactive ion etching of the DLC surface in an oxygen based plasma. The DLC layer was grown by reactive magnetron sputtering, using a methane-based plasma chemistry. AFM measurements show a low-level surface roughness of less than 1% of the operation wavelength, and optical characterization shows a good quality of the reconstructed diffraction patterns. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Reliability concepts applied to cutting tool change time

This paper presents a reliability-based analysis for calculating critical tool life in machining processes. It is possible to determine the running time for each tool involved in the process by obtaining the operations sequence for the machining procedure. Usually, the reliability of an operation depends on three independent factors: operator, machine-tool and cutting tool. The reliability of a part manufacturing process is mainly determined by the cutting time for each job and by the sequence of operations, defined by the series configuration. An algorithm is presented to define when the cutting tool must be changed. The proposed algorithm is used to evaluate the reliability of a manufacturing process composed of turning and drilling operations. The reliability of the turning operation is modeled based on data presented in the literature, and from experimental results, a statistical distribution of drilling tool wear was defined, and the reliability of the drilling process was modeled. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Embrittlement of case hardened steel chain link

Various steel chain links presented cracking during their manufacturing process, which includes induction case hardening and electrogalvanizing steps. Fractographic examination of the exposed crack surfaces revealed intergranular cracking with some areas featuring a thin layer of iron oxide, indicating that the cracking took place after the electrogalvanizing step. The location of the cracks coincided with the position of the deepest case hardened layer, suggesting the occurrence of localized overheating during the induction case hardening step. Inductive heating finite element analysis (COSMOS Designstar Software) confirmed that during the case hardening the austenitising temperature reached in the crack region values of approximately 1050 degrees C. The results indicated that intergranular cracking was caused by hydrogen embrittlement. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Fate of Surface-Inoculated Escherichia coli O157:H7, Listeria monocytogenes, and Salmonella Typhimurium on Kippered Beef during Extended Storage at Refrigeration and Abusive Temperatures

The behavior of Escherichia coli O157:H7, Listeria monocytogenes, and Salmonella Typhimurium on kippered beef was evaluated. Individual pieces of the product were separately inoculated on the top and bottom surfaces with each three- to six-strain pathogen cocktail at ca. 6.0 log CFU per piece and stored at 4, 10, 21, or 30 degrees C for up to 28 days in each of two trials. When kippered beef was inoculated with E coli O157:H7, Salmonella Typhimurium, or L. monocytogenes and stored at 4, 10, 2 1, or 30 degrees C for up to 28 days, pathogen numbers decreased ca. 0.4 to 0.9, 1.0 to 1.8, 3.0 to >= 5.25, and >= 5.0 to 5.25 log CFU per piece, respectively. Average D-values for E. coli O157:H7, Salmonella Typhimurium, and L. monocytogenes stored at 4 to 30 degrees C for 28 days were ca. 41 to 4.6, 40.8 to 5.3, and 29.5 to 4.3 days, respectively. As expected, the higher the storage temperature, the greater the level and rate of inactivation for all three pathogens. These data establish that kippered beef does not provide an environment conducive to proliferation of these pathogens.

Dissolution parameters for sodium diclofenac-containing hypromellose matrix tablet

Sodium diclofenac (SD) release from dosage forms has been studied under different conditions. However, no dissolution method that is discriminatory enough to reflect slight changes in formulation or manufacturing process, and which could be effectively correlated with the biological properties of the dosage form, has been reported. This study sought to develop three different formulae of SD-containing matrix tablets and to determine the effect of agitation speed in its dissolution profiles. F1, F2 and F3 formulations were developed using hypromellose (10, 20 and 30%, respectively for F1, F2 and F3) and other conventional excipients. Dissolution tests were carried out in phosphate buffer pH 6.8 at 37 degrees C using apparatus 11 at 50, 75 or 100 rpm. Dissolution efficiency (DE), T(50) and T(90) were determined and plotted as functions of the variables agitation speed and hypromellose concentration. Regarding DE, F2 showed more sensitivity to variations in agitation speed than F1 and F3. Increasing hypromellose concentration reduced DE values, independent of agitation speed. Analysis of T(50) and T(90) suggests that F1 is less sensitive to variations in agitation speed than F2 and F3. Most discriminatory dissolution conditions were observed at 50 rpm. Results suggest that the comparison of dissolution performance of SD matrix tablets should take into account polymer concentration and agitation conditions. (C) 2009 Published by Elsevier B.V.

Nuclear Quadrupole Resonance: A Technique to Control Hydration Processes in the Pharmaceutical Industry

Pharmaceuticals can exist in many solid forms, which can have different physical and chemical properties. These solid forms include polymorphs, solvates, amorphous, and hydrates. Particularly, hydration process can be quite common since pharmaceutical solids can be in contact with water during manufacturing process and can also be exposed to water during storage. In the present work, it is proved that NQR technique is capable of detecting different hydrated forms not only in the pure raw material but also in the final product (tablets), being in this way a useful technique for quality control. This technique was also used to study the dehydration process from pentahydrate to trihydrate.

Mycobacterium chelonae valve endocarditis resulting from contaminated biological prostheses

Objectives: A rapid-growing mycobacteria biological prosthetic valve (BPV) endocarditis related to prosthetic manufacturing process is described in Brazil. Methods: From 1999 to 2008, thirty-nine patients underwent BPV replacement due to culture-negative suspected endocarditis. All these cases had histological sections stained by Ziehl-Neelsen method. Clinical and microbiological data were reviewed in all acid-fast bacilli (AFB) positive cases. The 16S-23S internal transcribed sequence (ITS) was amplified using DNA extracted from paraffin-embedded samples, digested with restrictions enzymes and/or sequenced. Results: Eighteen AFB positive BPV (18/39)(46%) were implanted in 13 patients and were from the same manufacturer. Four of them were implanted in other hospitals. Thirteen BPV were histologically proven endocarditis and five showed a colonization pattern. The examination of six non-implanted ""sterile"" BPV from this manufacturer resulted in 5 AFB positive. Mycobacterium chelonae was the AFB identified by ITS restriction analysis and sequencing. Conclusions: Rapid-growing mycobacteria infections must be suspected and Ziehl-Neelsen stain always performed on histology of either early or late BPV endocarditis, particularly when blood cultures are negative. (C) 2010 The British Infection Society. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Improving the environmental performance of bedding products by using life cycle assessment at the design stage

Improvement of the environmental performance of processes and products is a common objective in industry, and has been receiving increased attention in recent years. The main objective of this work is to evaluate the potential environmental impact of two bedding products, a polyurethane foam mattress (PFM) and a pocket spring mattress (PSM). These two types are the most common mattresses used in Europe. A Life Cycle Assessment (LCA) shows that the PFM has a higher environmental impact than the PSM. For both products the main cause of environmental impact is the manufacturing process, respectively the polyurethane foam block moulding process for the PFM, and the pocket spring nucleus process for the PSM. A scenario analysis shows the possibility of reducing the environmental impact of the products’ life cycle using an alternative End-of-Life scenario, resorting to incineration rather than landfill. Two strategies were also studied in order to reduce the environmental impact of the PFM: (1) reutilization of foam that was sent to the waste system management, and (2) a 20% weight reduction of the polyurethane foam. The second strategy has proven to be the most effective.

Application of Gage R&R methodology for improving the training and evaluation of automatic optical inspection machine operators

The current level of demand by customers in the electronics industry requires the production of parts with an extremely high level of reliability and quality to ensure complete confidence on the end customer. Automatic Optical Inspection (AOI) machines have an important role in the monitoring and detection of errors during the manufacturing process for printed circuit boards. These machines present images of products with probable assembly mistakes to an operator and him decide whether the product has a real defect or if in turn this was an automated false detection. Operator training is an important aspect for obtaining a lower rate of evaluation failure by the operator and consequently a lower rate of actual defects that slip through to the following processes. The Gage R&R methodology for attributes is part of a Six Sigma strategy to examine the repeatability and reproducibility of an evaluation system, thus giving important feedback on the suitability of each operator in classifying defects. This methodology was already applied in several industry sectors and services at different processes, with excellent results in the evaluation of subjective parameters. An application for training operators of AOI machines was developed, in order to be able to check their fitness and improve future evaluation performance. This application will provide a better understanding of the specific training needs for each operator, and also to accompany the evolution of the training program for new components which in turn present additional new difficulties for the operator evaluation. The use of this application will contribute to reduce the number of defects misclassified by the operators that are passed on to the following steps in the productive process. This defect reduction will also contribute to the continuous improvement of the operator evaluation performance, which is seen as a quality management goal.

Placas de OSB: investigação e estudo laboratorial das suas características de desempenho

A utilização de placas de OSB – Oriented Strand Board está em franca expansão no território nacional e parece ser uma alternativa ecológica e económica aos painéis de derivados de madeira normalmente usados. O OSB é obtido num processo de fabrico resultante da interacção de diversas variáveis, que conferem aos painéis uma vasta gama de aplicações estruturais ou não estruturais (paredes exteriores e interiores, pavimentos, coberturas, componentes de vigas, cofragens, embalagens, móveis, elementos de decoração, etc.). Neste trabalho pretendeu-se investigar, através de pesquisa bibliográfica as características das placas OSB assim como seu processo de fabrico e condicionantes existentes no seu decurso. Em seguida estas foram comparadas com os seus principais concorrentes, o contraplacado e o aglomerado de madeira e cimento. O trabalho experimental realizado teve como objectivo analisar as propriedades de OSB, proveniente do mercado nacional, de acordo com a EN 300:2006 e com os dados recolhidos na pesquisa bibliográfica. Foram executados ensaios de flexão (EN 310:2002), inchamento em espessura (EN 317:2002) e ensaios de flexão após envelhecimento (EN 321:2010). Concluiu-se que o OSB é um material com algumas características de destaque, no entanto a substituição de outros derivados de madeira por este deve ser acompanhada por estudos, principalmente em ambientes húmidos. É importante realçar que este possui modelos com características específicas para determinadas utilizações e ambientes que possibilitam uma optimização do seu comportamento, no entanto, nos ensaios realizados apenas foi utilizado um modelo base de OSB.

Betão betuminoso com betume anti-querosene Formulação, aplicação e comportamento

Mestrado em Engenharia Geotécnica e Geoambiente

Análise da resistência à fadiga de tubos de aço API 5CT N80 Tipo Q soldados via processo de indução magnética de alta frequência (HFIW)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Optimização do tratamento de um efluente aquoso resultante da utilização de cola nas máquinas de produção de placas de madeira

O presente trabalho teve como principais objectivos, estudar e optimizar o processo de tratamento do efluente proveniente das máquinas da unidade Cold-press da linha de produção da Empresa Swedwood, caracterizar a solução límpida obtida no tratamento e estudar a sua integração no processo, e por fim caracterizar o resíduo de pasta de cola obtido no tratamento e estudar a possível valorização energética deste resíduo. Após caracterização inicial do efluente e de acordo com os resultados de um estudo prévio solicitado pela Empresa Swedwood a uma empresa externa, decidiu-se iniciar o estudo de tratabilidade do efluente pelo processo físico-químico a coagulação/floculação. No processo de coagulação/floculação estudou-se a aplicabilidade, através de ensaios Jar-test, dos diferentes agentes de coagulação/floculação: a soda cáustica, a cal, o cloreto férrico e o sulfato de alumínio. Os melhores resultados neste processo foram obtidos com a adição de uma dose de cal de 500 mg/Lefluente, seguida da adição de 400 mg/Lefluente de sulfato de alumínio. Contudo, após este tratamento o clarificado obtido não possuía as características necessárias para a sua reintrodução no processo fabril nem para a sua descarga em meio hídrico. Deste modo procedeu-se ao estudo de tratamentos complementares. Nesta segunda fases de estudo testaram-se os seguintes os tratamentos: a oxidação química por Reagente de Fenton, o tratamento biológico por SBR (sequencing batch reactor) e o leito percolador. Da análise dos resultados obtidos nos diferentes tratamentos conclui-se que o tratamento mais eficaz foi o tratamento biológico por SBR com adição de carvão activado. Prevê-se que no final do processo de tratamento o clarificado obtido possa ser descarregado em meio hídrico ou reintroduzido no processo. Como o estudo apenas foi desenvolvido à escala laboratorial, seria útil poder validar os resultados numa escala piloto antes da sua implementação industrial. A partir dos resultados do estudo experimental, procedeu-se ao dimensionamento de uma unidade de tratamento físico-químico e biológico à escala industrial para o tratamento de 20 m3 de efluente produzido na fábrica, numa semana. Dimensionou-se ainda a unidade (leito de secagem) para tratamento das lamas produzidas. Na unidade de tratamento físico-químico (coagulação/floculação) os decantadores estáticos devem possuir o volume útil de 4,8 m3. Sendo necessários semanalmente 36 L da suspensão de cal (Neutrolac 300) e 12,3 L da solução de sulfato de alumínio a 8,3%. Os tanques de armazenamento destes compostos devem possuir 43,2 litros e 96 litros, respectivamente. Nesta unidade estimou-se que são produzidos diariamente 1,4 m3 de lamas. Na unidade de tratamento biológico o reactor biológico deve possuir um volume útil de 6 m3. Para que este processo seja eficaz é necessário fornecer diariamente 2,1 kg de oxigénio. Estima-se que neste processo será necessário efectuar a purga de 325 litros de lamas semanalmente. No final da purga repõe-se o carvão activado, que poderá ser arrastado juntamente com as lamas, adicionando-se 100 mg de carvão por litro de licor misto. De acordo com o volume de lamas produzidos em ambos os tratamentos a área mínima necessária para o leito de secagem é de cerca de 27 m2. A análise económica efectuada mostra que a aquisição do equipamento tem o custo de 22.079,50 euros, o custo dos reagentes necessários neste processo para um ano de funcionamento tem um custo total de 508,50 euros e as necessidades energéticas de 2.008,45 euros.

Aplicação de metodologias lean na manutenção da simoldes aços

O trabalho presente nesta dissertação incidiu sobre a aplicação das metodologias Lean no âmbito da manutenção de uma empresa metalomecânica de produção de Moldes – Simoldes Aços. No atual enquadramento, com os mercados nacionais e internacionais debaixo de feroz competição, as empresas são obrigadas a estudar métodos e técnicas que permitam eliminar desperdícios, reduzir custos e tempos de produção, ao mesmo tempo que são exigidos maiores níveis de qualidade dos produtos fabricados com vista ao aumento da competitividade. Sendo a Manutenção uma área funcional com um impacto elevado no desempenho da produção, é percebido que o desempenho desta, tem influência direta no comportamento do fluxo produtivo e nos respetivos níveis de eficácia e eficiência. No decorrer do trabalho desta dissertação de mestrado foi realizada uma análise abrangente do estado atual do sector de atividade de manutenção na empresa SIMOLDES SA, o que permitiu identificar as áreas e os pontos a intervir e desenhar as soluções de melhoria na atividade de manutenção. Na fase concludente do trabalho foram implementadas algumas dessas propostas de melhoria, ao passo que outras ficaram agendadas para futura implementação. Na base do trabalho desenvolvido esteve a metodologia Lean, que apresenta um papel relevante na implementação de uma abordagem integrada da função manutenção na manutenção dos objetivos da produção. O presente projeto baseou a sua estratégia de implementação na aplicação da ferramenta do 5S’ em paralelo com o TPM (Total Productive Maintenance). Ambas as ferramentas visam a redução de desperdícios e o aumento da fiabilidade dos processos, pelo aumento da disponibilidade dos equipamentos, da melhoria do desempenho dos processos e da plena integração de todos os colaboradores no processo de fabrico. Com a implementação das melhorias propostas, foram observados melhorias significativas no fluxo das atividades da manutenção, assim como uma maior visibilidade das mesmas em todo o processo produtivo.

Optimização do tratamento por lamas activadas do efluente líquido da Mundotêxtil

A Mundotêxtil foi fundada em 1975 tendo iniciado a sua actividade na área comercial de produtos têxteis. Actualmente é o maior produtor nacional de atoalhados de felpo e emprega 575 colaboradores. Como resultado do seu crescimento e sobretudo da actividade de tingimento de fio e felpo, as necessidades de água são consideráveis e o volume de efluentes gerados nos processos industriais é cada vez maior a empresa avançou com a construção de uma estação de tratamento por lamas activadas, colocando-a em funcionamento em Setembro de 2004. Inicialmente surgiram dificuldades para a remoção da cor e da concentração da Carência Química de Oxigénio (CQO) de modo a cumprir os limites máximos de emissão permitidos nas normas de descarga no rio Ave e no Decreto-Lei nº 236/98, de 1 de Agosto. Com a descarga de parte dos efluentes no SIDVA e a utilização de um coagulante adicionado ao reactor o tratamento passou a apresentar melhores resultados. O intuito deste trabalho é o de apresentar soluções de modo a optimizar o funcionamento do tratamento biológico da Mundotêxtil. A optimização pode começar na concepção dos produtos, pode incidir no processo de fabrico para além de poder ser efectuada no seio da estação de tratamento biológico. Foi efectuado um estudo do tratamento biológico por lamas activadas no Laboratório de Tecnologia Química Profª Doutora Lída de Vasconcelos, laboratório tecnológico do Instituto Superior de Engenharia do Porto (ISEP) que decorreu nos meses de Maio, Junho e Julho de 2010. O estudo laboratorial foi efectuado para três situações distintas: 1) tratamento do efluente bruto sem qualquer tipo de pré-tratamento (ensaios 1 a 3); 2) tratamento do efluente bruto submetido a pré-tratamento com coagulante Ambifloc BIO MD (ensaios 4 e 5) e 3) tratamento com adição de fungos ao tanque de arejamento (ensaio 6). Foram utilizadas duas instalações de tratamento alimentadas a partir do mesmo tanque de alimentação. Os dois sistemas eram idênticos, diferiram nos caudais de alimentação de efluente que foram alterados ao longo do estudo. O efluente a tratar foi fornecido pela empresa Mundotêxtil, sendo recolhido por diversas vezes ao longo dos ensaios. Este efluente foi retirado após o pré-tratamento da empresa, ou seja este efluente é o mesmo que alimenta o tratamento biológico da Mundotêxtil. Devido a este facto o efluente usado no estudo laboratorial teve uma variabilidade no período em que decorreu o estudo, nomeadamente em termos de concentração de CQO e cor. A relação entre a Carência Bioquímica (CBO5) e a CQO situouse entre 0,47 e 0,63 o que traduz que está dentro dos valores típicos para um efluente têxtil. Os melhores resultados globais de remoção de CQO foram obtidos no ensaio 5 e estiveram compreendidos entre 73,2% e 77,5% para o ensaio 5.1 e entre 62,9 e 73,2% para o ensaio 5.2. Neste ensaio foi utilizado o coagulante. Todos os valores de concentração de CQO obtidos nos efluentes dos decantadores para os ensaios 2, 5 e 6 são inferiores aos valores limite de descarga definidos nas normas de descarga no rio Ave e o Decreto-Lei 236/98. Os valores de concentração de Sólidos Suspensos Totais (SST), pH, fósforo, CBO5 e cor nos decantadores cumpriram os limites de descarga definidos nas normas de descarga no rio Ave e no Decreto-Lei nº 236/98 em todos os ensaios. Os parâmetros cinéticos obtidos para os ensaios com descorante são os que melhor se ajustam ao projecto de uma instalação de tratamento biológico por lamas activadas do efluente da Mundotêxtil. Os valores obtidos, após ajuste, são os seguintes: k=0,015 L/(mgSSV*d); Sn=12 mg/L; a=0,7982 kgO2/kgCBO5; b=0,0233 [kgO2/(kgSSV*d); y=0,2253 kgSSV/kgCBO5; kd=0,0036 kgSSV/(kgSSV*d. Com base nos parâmetros cinéticos obtiveram-se os seguintes resultados para o projecto de uma estação de tratamento biológico por lamas activadas: · Tempo de retenção hidráulica no reactor de 1,79 d, · Volume do reactor igual a 3643 m3 · Consumo de oxigénio no reactor de 604 kg/d · Razão de recirculação igual a 0,8 · Volume total do decantador secundário igual a 540 m3 · Diâmetro do decantador secundário igual a 15 m A quantidade de oxigénio necessário é baixa e o valor mais adequado deverá ser da ordem de 1200 kg/d. Também foi efectuada uma análise aos produtos químicos consumidos pela empresa na área das tinturarias com a finalidade de identificar as substâncias com uma maior influência potencial no funcionamento da Estação de Tratamento Biológico. O encolante CB, Cera Têxtil P Líquida, Perfemina P-12, Meropan DPE-P, Meropan BRE-P, Indimina STS e Benzym TEC são os produtos químicos que têm uma influência potencial mais significativa na qualidade dos efluentes. Devido ao facto das temperaturas do efluente alimentado ao tratamento biológico da Mundotêxtil oscilarem entre 35 ºC e 43ºC efectuou-se um estudo às necessidades de água quente das tinturarias e por outro lado à capacidade de aquecimento dos efluentes disponíveis. Actualmente a racionalização dos consumos de água é cada vez mais premente, por isso também é apresentado neste trabalho um estudo para a substituição das máquinas convencionais das tinturarias com uma relação de banho 1:10 por máquinas de banho curto (1:6,5). Verifica-se a redução de consumos de 40% de água, 52% de energia eléctrica, 35% de produtos químicos, 51% das necessidades de vapor e por consequência um aumento da produtividade. A empresa pode reduzir os consumos de água em cerca de 280.000 m3/ano. A utilização do pré-tratamento com o coagulante permitirá baixar a concentração da CQO e reduzir a cor à entrada do reactor tratamento biológico. Deste modo é possível manter um tratamento eficiente à saída do tratamento biológico nas situações de descarga de cores carregadas e carga orgânica elevada. Com este conjunto de soluções, quer sejam aplicadas na totalidade ou não, a empresa Mundotêxtil pode enfrentar o futuro com mais confiança podendo estar preparada para fazer face à escassez de água e custos cada vez maiores da energia. Por outro lado pode tratar os seus efluentes a custos menores. A substituição das máquinas de tingimento por máquinas com relação de banho mais baixa (banho curto) implica investimentos elevados mas estes investimentos são necessários não só por motivos ambientais mas também devido à grande competitividade dos mercados.