Método de desvio de obstáculos aplicado em veículo autônomo.

A operação de veículos autônomos necessita de meios para evitar colisões quando obstáculos não conhecidos previamente são interpostos em sua trajetória. Algoritmos para executar o desvio e sensores apropriados para a detecção destes obstáculos são essenciais para a operação destes veículos. Esta dissertação apresenta estudos sobre quatro algoritmos de desvio de obstáculos e tecnologia de três tipos de sensores aplicáveis à operação de veículos autônomos. Após os estudos teóricos, um dos algoritmos foi testado para a comprovação da aplicabilidade ao veículo de teste. A etapa experimental foi a realização de um programa, escrito em linguagem de programação Java, que aplicou o algoritmo Inseto 2 para o desvio de obstáculos em uma plataforma robótica (Robodeck) com o uso de sensores ultrassônicos embarcados na referida plataforma. Os experimentos foram conduzidos em ambiente fechado (indoor), bidimensional e horizontal (plano), fazendo o Robodeck executar uma trajetória. Para os testes, obstáculos foram colocados para simular situações variadas e avaliar a eficácia do algoritmo nestas configurações de caminho. O algoritmo executou o desvio dos obstáculos com sucesso e, quando havia solução para a trajetória, ela foi encontrada. Quando não havia solução, o algoritmo detectou esta situação e parou o veículo.

Avaliação da influência do efeito de ultrassom na lixiviação de metais de placas de circuito impresso obsoletas.

Os equipamentos elétricos e eletrônicos (EEE) possuem uma grande importância na sociedade contemporânea, e estão presentes no cotidiano das pessoas de forma ubíqua. Com o aumento no consumo de EEE juntamente com a obsolescência precoce, surge um novo tipo de resíduo, chamado de Resíduos de Equipamentos Elétricos e Eletrônicos (REEE). Os REEE não devem ser descartados em aterros, pelo risco de contaminação e pelo desperdício de material. Assim, a reciclagem se faz necessária. As placas de circuito impresso (PCI) estão presentes na grande maioria do REEE e contem a maior variedade de metais, incluindo metais valiosos como Au, Ag, Pt e Cu. A complexidade torna a reciclagem destas placas muito difícil. Rotas hidrometalúrgicas tem surgido como uma alternativa mais limpa para o tratamento de PCI, em detrimento aos processos pirometalúrgicos. Nas rotas hidrometalúrgicas, os metais são extraídos pela lixiviação realizada por ácidos ou bases. O efeito ultrassônico tem sido empregado na síntese de novas substâncias e também em alguns casos no tratamento de resíduos. O processo central no uso de ultrassom é a cavitação acústica, capaz de produzir microbolhas na solução com temperatura da ordem de 5000 K e pressão de 500 atm localmente. Além disto, a implosão das bolhas de cavitação em meio heterogêneo causa um jato de solução na superfície, que pode alcançar velocidade de 100 m.s-1. Assim, esta tese tem como objetivo a investigação do efeito do ultrassom sobre PCI obsoletas. Dois efeitos foram investigados: o efeito da cominuição das PCI promovido pela cavitação e a influência da cavitação na lixiviação com ácido sulfúrico de Fe, Al e Ni. Os parâmetros investigados na cominuição foram: tipo de placa, granulometria da placa moída e potência de ultrassom. Os parâmetros de lixiviação avaliados foram: razão sólido-líquido (S/L), concentração de ácido e potência de ultrassom. Também foram realizados ensaios de lixiviação sonicados com meio oxidante. Foi feita a análise cinética para se determinar qual é o controle da reação de lixiviação.

Efeito da aplicação do ultrassom terapêutico durante 4 e 5 minutos por área do transdutor no processo de reparação de tendão de ratos

O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito dos tempos de aplicação 3, 4 e 5 minutos por ERA do ultrassom terapêutico (UST) na organização das fibras de colágeno em lesão do tendão do calcâneo de ratos. Foram utilizados quarenta ratos machos Wistar, dos quais 32 sofreram tenotomia total do tendão do calcâneo e foram divididos em 5 grupos: GC, sem tenotomia e tratamento; GT, com tenotomia e sem tratamento; UST3, UST4 e UST5 submetidos à tenotomia e tratados com UST nos tempos de 3, 4 e 5 minutos por área de radiação efetiva respectivamente. Os animais foram submetidos à primeira aplicação do UST foi 24 horas após a cirurgia de tenotomia. A irradiação ultrassônica foi aplicada com os seguintes parâmetros: 1 MHz, modo pulsado com 20% do ciclo de trabalho (2 ms de emissão / 8 ms de intervalo), frequência de 100 Hz, 0,5 W / cm² de intensidade e ERA de 0,5 cm². A aplicação foi realizada 1x/dia. Os animais foram sacrificados após a 10ª sessão de tratamento, no 12º dia pós-operatório. Os tendões foram retirados cirurgicamente para análise da organização das fibras colágenas através do método de birrefringência (retardo óptico - OR). As fibras colágenas mostraram melhor agregação e organização no grupo UST3, UST4 e UST5 quando comparado ao GT (p<0.05) e o UST5 apresentou melhor resposta na comparação intergrupos. Conclui-se que o UST, aplicado no tempo de 5 minutos por área de radiação efetiva, apresentou a melhor dose-resposta quanto à organização das fibras colágenas no reparo tecidual de tendões de ratos

Propriedades físico-químicas e mecânicas de membranas porosas de carboximetilquitosana e hidrogéis de quitosana para aplicação em engenharia de tecidos

Este trabalho teve como principal objetivo produzir membranas porosas de carboximetilquitosana e hidrogéis de quitosana com propriedades físico-químicas e mecânicas adequadas para aplicações em Engenharia de Tecidos. Para isso, quitosanas com diferentes graus de acetilação (4,0%<GA<40%) e de elevada massa molar média viscosimétrica (Mv>750.000 g.mol-1) foram produzidas através da aplicação de processos consecutivos de desacetilação assistida por irradiação de ultrassom de alta intensidade (DAIUS) à beta-quitina extraída de gládios de lulas Doryteuthis spp. A carboximetilação de quitosana extensivamente desacetilada (Qs-3; GA=4%) foi realizada pela reação com ácido monocloroacético em meio isopropanol/solução aquosa de NaOH, gerando a amostra CMQs-0 (GS≈0,98; Mv≈190.000 g.mol-1). A irradiação de ultrassom de alta intensidade foi empregada para tratar solução aquosa de CMQs-0 durante 1 h e 3 h, resultando nas amostras CMQs-1 (Mv≈94.000 g.mol-1) e CMQs-3 (Mv≈43.000 g.mol-1), respectivamente. Para a produção de membranas reticuladas, genipina foi adicionada em diferentes concentrações (1,0x10-4 mol.L-1, 3,0x10-4 mol.L-1 ou 5,0x10-4 mol.L-1) às soluções aquosas das CMQs, que foram vertidas em placas de Petri e a reação de reticulação procedeu por 24 h. Em seguida, as membranas reticuladas (M-CMQs) foram liofilizadas, neutralizadas, lavadas e liofilizadas novamente, resultando em nove amostras, que foram caracterizadas quanto ao grau médio de reticulação (GR), grau médio de hidratação (GH), morfologia, propriedades mecânicas e quanto à susceptibilidade à degradação por lisozima. O grau médio de reticulação (GR) foi tanto maior quanto maior a concentração de genipina empregada na reação, variando de GR≈3,3% (M-CMQs-01) a GR≈17,8% (M-CMQs-35). As análises de MEV revelaram que as membranas reticuladas M-CMQs são estruturas porosas que apresentam maior densidade de poros aparentes quanto maiores os valores de Mve GR. Entretanto, as membranas preparadas a partir de CMQs de elevada massa molar (Mv>94.000 g.mol-1) e pouco reticuladas (GR<10%), apresentaram propriedades mecânicas superiores em termos de resistência máxima à tração (>170 kPa) e elongação máxima à ruptura (>40%). Por outro lado, as membranas mais susceptíveis à degradação enzimática foram aquelas preparadas a partir de CMQs de baixa massa molar (Mv≈43.000 g.mol-1) e que exibiram baixos graus de reticulação (GR<11%). Hidrogéis estáveis de quitosana sem o uso de qualquer agente de reticulação externo foram produzidos a partir da gelificação de soluções aquosas de quitosana com solução de NaOH ou vapor de NH3. Os hidrogéis produzidos a partir de soluções de quitosana de elevada massa molar média ponderal (Mw≈640.000 g.mol-1) e extensivamente desacetilada (DA≈2,8%) em concentrações poliméricas acima 2,0%, exibiram melhores propriedades mecânicas com o aumento da concentração polimérica, devido à formação de numerosos emaranhamentos físicos das cadeias poliméricas em solução. Os resultados mostram que as propriedades físico-químicas e mecânicas dos hidrogéis de quitosana podem ser controladas variando a concentração do polímero e o processo de gelificação. A avaliação biológica de tais hidrogéis para a regeneração de miocárdio infartado de ratos revelou que os hidrogéis de quitosana preparados a partir de soluções de polímero a 1,5% foram perfeitamente incorporados sobre a superfície do epicárdio do coração e apresentaram degradação parcial acompanhada por infiltração de células mononucleares.

Relationship between static and dynamic elastic modulus of calcarenite heated at different temperatures: the San Julián's stone

The San Julián’s stone is the main material used to build the most important historical buildings in Alicante city (Spain). This paper describes the analysis developed to obtain the relationship between the static and the dynamic modulus of this sedimentary rock heated at different temperatures. The rock specimens have been subjected to heating processes at different temperatures to produce different levels of weathering on 24 specimens. The static and dynamic modulus has been measured for every specimen by means of the ISRM standard and ultrasonic tests, respectively. Finally, two analytic formulas are proposed for the relationship between the static and the dynamic modulus for this stone. The results have been compared with some relationships proposed by different researchers for other types of rock. The expressions presented in this paper can be useful for the analysis, using non-destructive techniques, of the integrity level of historical constructions built with San Julián’s stone affected by fires.

Temperature influence on the physical and mechanical properties of a porous rock: San Julian's calcarenite

This work discusses the results from tests which were performed in order to study the effect of high temperatures in the physical and mechanical properties of a calcarenite (San Julian's stone). Samples, previously heated at different temperatures (from 105 °C to 600 °C), were tested. Non-destructive tests (porosity and ultrasonic wave propagation) and destructive tests (uniaxial compressive strength and slake durability test) were performed over available samples. Furthermore, the tests were carried out under different conditions (i.e. air-cooled and water-cooled) in order to study the effect of the fire off method. The results show that uniaxial compressive strength and elastic parameters (i.e. elastic modulus and Poisson's ratio), decrease as the temperature increases for the tested range of temperatures. A reduction of the uniaxial compressive strength up to 35% and 50% is observed in air-cooled and water-cooled samples respectively when the samples are heated to 600 °C. Regarding the Young's modulus, a fall over 75% and 78% in air-cooled and water-cooled samples respectively is observed. Poisson's ratio also declines up to 44% and 68% with the temperature in air-cooled and water-cooled samples respectively. Slake durability index also exhibits a reduction with temperature. Other physical properties, closely related with the mechanical properties of the stone, are porosity, attenuation and propagation velocity of ultrasonic waves in the material. All exhibit considerable changes with temperature.

The influence of the sample introduction system on signals of different tin compounds in inductively coupled plasma-based techniques

The influence of the sample introduction system on the signals obtained with different tin compounds in inductively coupled plasma (ICP) based techniques, i.e., ICP atomic emission spectrometry (ICP–AES) and ICP mass spectrometry (ICP–MS) has been studied. Signals for test solutions prepared from four different tin compounds (i.e., tin tetrachloride, monobutyltin, dibutyltin and di-tert-butyltin) in different solvents (methanol 0.8% (w/w), i-propanol 0.8% (w/w) and various acid matrices) have been measured by ICP–AES and ICP–MS. The results demonstrate a noticeable influence of the volatility of the tin compounds on their signals measured with both techniques. Thus, in agreement with the compound volatility, the highest signals are obtained for tin tetrachloride followed by di-tert-butyltin/monobutyltin and dibutyltin. The sample introduction system exerts an important effect on the amount of solution loading the plasma and, hence, on the relative signals afforded by the tin compounds in ICP–based techniques. Thus, when working with a pneumatic concentric nebulizer, the use of spray chambers affording high solvent transport efficiency to the plasma (such as cyclonic and single pass) or high spray chamber temperatures is recommended to minimize the influence of the tin chemical compound. Nevertheless, even when using the conventional pneumatic nebulizer coupled to the best spray chamber design (i.e., a single pass spray chamber), signals obtained for di-tert-butyltin/monobutyltin and dibutyltin are still around 10% and 30% lower than the corresponding signal for tin tetrachloride, respectively. When operating with a pneumatic microconcentric nebulizer coupled to a 50 °C-thermostated cinnabar spray chamber, all studied organotin compounds provided similar emission signals although about 60% lower than those obtained for tin tetrachloride. The use of an ultrasonic nebulizer coupled to a desolvation device provides the largest differences in the emission signals, among all tested systems.

Blending of industrial waste from different sources as partial substitution of Portland cement in pastes and mortars

Binary and ternary combinations of sewage sludge ash (SSA) with marble dust (MD), fly ash (FA) and rice husk ash (RHA) as replacement in Portland cement pastes, were assessed. Several tests were carried out at different curing ages: thermogravimetry, density, water absorption, ultrasonic pulse velocity and mechanical strengths. Pozzolanic effects of the mineral admixtures, densities similar to control sample and improved absorptions when combining waste materials were identified. In general, the compressive strength reaches or exceeds the cement strength class, and blending SSA, FA and RHA (30% cement replacement) increase of strength by 9%, compared to the control sample, was achieved.

Guidelines for the design of efficient sono-microreactors

Possible drawbacks of microreactors are inefficient reactant mixing and the clogging of microchannels when solid-forming reactions are carried out or solid (catalysts) suspensions are used. Ultrasonic irradiation has been successfully implemented for solving these problems in microreactor configurations ranging from capillaries immersed in ultrasonic baths to devices with miniaturized piezoelectric transducers. Moving forward in process intensification and sustainable development, the acoustic energy implementation requires a strategy to optimize the microreactor from an ultrasound viewpoint during its design. In this work, we present a simple analytical model that can be used as a guide to achieving a proper acoustic design of stacked microreactors. An example of this methodology was demonstrated through finite element analysis and it was compared with an experimental study found in the literature.

Effects of Ultrasound Irradiation on the Synthesis of Metal Oxide Nanostructures

High intensity ultrasound can be used for the production of novel nanomaterials, including metal oxides. According to previous works in this field, the most notable effects are consequence of acoustic cavitation. In this context, we have studied the preparation of different materials in the presence of ultrasound, including N-doped TiO2 nanopowder, NiTiO3 nanorods and MnOx thin films. Ultrasound did not show a significant effect in all the cases. Exclusively for NiTiO3 nanorods a reduction of the final particle size occurs upon ultrasonic irradiation. From these results, it can be concluded that the ultrasound irradiation does not always play a key role during the synthesis of metal oxides. The effects seem to be particularly relevant in those cases where mass transport is highly hindered and in those procedures that require the rupture of nanoparticle aggregates to obtain a homogenous dispersion.

Corneal biomechanics: a review

Biomechanics is often defined as ‘mechanics applied to biology’. Due to the variety and complexity of the behaviour of biological structures and materials, biomechanics is better defined as the development, extension and application of mechanics for a better understanding of physiology and physiopathology and consequently for a better diagnosis and treatment of disease and injury. Different methods for the characterisation of corneal biomechanics are reviewed in detail, including those that are currently commercially available (Ocular Response Analyzer and CorVis ST). The clinical applicability of the parameters provided by these devices are discussed, especially in the fields of glaucoma, detection of ectatic disorders and orthokeratology. Likewise, other methods are also reviewed, such as Brillouin microscopy or dynamic optical coherence tomography and others with potential application to clinical practice but not validated for in vivo measurements, such as ultrasonic elastography. Advantages and disadvantages of all these techniques are described. Finally, the concept of biomechanical modelling is revised as well as the requirements for developing biomechanical models, with special emphasis on finite element modelling.

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.

Review of chest deflection measurement techniques and transducers. Final report.

National Highway Traffic Safety Administration, Office of Research and Development, Washington, D.C.

NDT/road correlation. Summary report. Final report.

National Highway Traffic Safety Administration, Washington, D.C.

NDT/road correlation. Technical report. Final report.

National Highway Traffic Safety Administration, Washington, D.C.