Projeto e implementação de um sistema de instrumentação eletro-eletrônica para caracterização de escoamentos através de processamento digital de imagens

Historicamente, devido à incompreensibilidade dos fenômenos físicos envolvidos, diversas técnicas de análise experimental de escoamentos foram desenvolvidas. Inicialmente, estas técnicas consistiam em uma simples visualização do escoamento em questão. Visava-se com isto produzir a intuição física a respeito do sistema físico para que futuras teorias pudessem ser formuladas. No entanto, nos anos posteriores, tornou-se necessária a criação de técnicas quantitativas. Neste segmento, a evolução tecnológica da eletrônica propiciou que técnicas intrusivas e não intrusivas fossem criadas. Tal processo culminou com o surgimento da microeletrônica, quando sensores eletrônicos de imagem puderam ser fabricados. Assim, técnicas não intrusivas de velocimetria através de processamento digital de imagens tornaram-se referência, possibilitando a medição de campos de velocidade do escoamento em análise. Tais técnicas são atualmente utilizadas não apenas no meio acadêmico, na investigação da turbulência, como na indústria, em projetos de engenharia que envolvam alta tecnologia. Neste trabalho, apresenta-se uma metodologia para a concepção de um sistema de velocimetria de 2 dimensões por processamento digital de imagens. Para tanto, o sistema de velocimetria foi dividido em duas partes, sendo os equipamentos bem como os conceitos físicos envolvidos em cada uma analisados e descritos Por fim, projetou-se e implementou-se um sistema de velocimetria de 2 dimensões através de processamento digital de imagens, modo PIV. A sua validação foi efetuada sobre um escoamento altamente turbulento interno a um duto circular, cuja solução é conhecida e exaustivamente estudada no decorrer dos anos. O resultado obtido se apresentou totalmente satisfatório e demonstrou a grande importância atual de tal técnica de medição.

Estudo e análise da acústica de ambientes submetidos a sistemas de áudio

O crescente aprimoramento tecnológico ocorrido nos últimos anos principalmente nas áreas de eletrônica analógica e digital, proporcionou um grande desenvolvimento dos equipamentos destinados à captação, registro e reprodução sonora - componentes dos sistemas de áudio – tornando-os muito mais sofisticados e complexos. Por sua vez, estes sistemas de áudio encontram-se cada vez mais presentes em diversos tipos de ambientes tais como teatros, casa de shows e auditórios, cumprindo um papel fundamental na programação do recinto. Entretanto, o projeto acústico destes ambientes, em sua grande maioria, não tem levado em consideração as características do sistema de áudio a ser instalado, resultando em prejuízo do desempenho acústico do ambiente e conseqüente insatisfação dos usuários. Somado a este fato, tem-se dado pouca atenção aos parâmetros de qualidade acústica de ambientes destinados à reprodução musical, inicialmente desenvolvidas por Beraneck, 1962, abrindo-se mão, portanto, de ótimas ferramentas de análise que poderiam servir para melhorar o desempenho acústico destes ambientes. Como conseqüência destes resultados, vem crescendo a idéia entre os profissionais da área de acústica e de áudio que o ideal é otimizar o sistema de som com o ambiente para que os melhores resultados sejam alcançados É neste cenário que o presente trabalho se propõe a discutir as questões acústicas juntamente com as questões de áudio com o objetivo de apresentar os principais conce itos, técnicas e procedimentos referentes ao projeto e análise da acústica de ambientes e de sistemas de áudio. Para tanto, foi realizada uma revisão bibliográfica que apresenta os parâmetros objetivos de qualidade acústica ambiental juntamente com um método de avaliação da qualidade acústica de salas, proposta por Arau, 1999. Também apresenta os principais conceitos que norteiam o projeto de sistemas de áudio, mostrando os principais equipamentos envolvidos e suas características técnicas. Ainda foi realizado um estudo sobre as diversas técnicas de medição de resposta impulsiva com as quais os sistemas, tanto acústico quanto de áudio, podem ser caracterizados chegando a conclusão que a técnica de varredura logarítmica de seno é aquela que mais se adapta às medições acústicas por apresentar melhor relação sinal/ruído e imunidade à distorções inerentes aos transdutores eletromecânicos utilizados nestes tipo de medição Para concretizar os conceitos apresentados no trabalho é realizada uma análise do sistema som-ambiente do Salão de Atos da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS). Como resultado desta análise conclui-se que a amplificação eletrônica, apesar de ser adequada para atender às necessidades da aplicação, tem sua capacidade limitada pelas caixas acústicas. Estas por sua vez, em conjunto com as características do ambiente, são capazes de proporcionar boa inteligibilidade de voz na área de cobertura.Também conclui-se que o ambiente de Salão de Atos possui absorção excessiva em médias-altas freqüências e baixa audibilidade nas posições mais distantes do palco. Ainda, é mostrado que, devido ao posicionamento das caixas acústicas no palco, existem regiões na área da platéia que são atingidas pelo efeito de eco.

Introdução ao controle de processos e à instrumentação usando Scicos

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Sistema de instrumentação de baixo custo compatível com o LabVIEW

A procura de soluções de baixo custo é hoje em dia, uma exigência quando se fala em aquisição de equipamentos para empresas e instituições. Essa procura torna-se ainda mais premente quando as soluções disponíveis comercialmente são demasiado caras e não traduzem por completo os objectivos para as quais se destinam. Com o trabalho desenvolvido nesta tese de Mestrado pretendeu-se criar uma versão low cost de um sistema de medição de deformações em estruturas, para ser utilizado pelo laboratório de Engenharia Civil da Universidade da Madeira. Fazendo uso da filosofia low cost utilizada para o desenvolvimento do sistema de medição, utilizou-se um Arduíno Duemilanove como plataforma de interface com o LabVIEW, em detrimento das dispendiosas placas de aquisição de dados. De forma a tornar o sistema de medição funcionalmente mais completo, e aproveitando-se a interface criada, bem como os deflectómetros digitais pertencentes à instituição, criou-se um sistema de medição personalizado que consegue medir simultaneamente os dados de três extensómetros e os valores medidos por dois deflectómetros. Foram efectuados diversos testes no equipamento desenvolvido, permitindo não só a calibração do mesmo, mas também um estudo das suas capacidades e limitações. Por fim, e de forma a demonstrar a versatilidade da interface criada, procedeu-se a um teste final onde foi possível verificar-se que era possível obter-se uma taxa de amostragem de cerca de 408,3Hz, caso o sistema fosse utilizado para a aquisição de um só valor de tensão analógico.

Aplicações de instrumentação virtual em metrologia e qualidade

Com a evolução constante da tecnologia, também a ciência da medição, ou Metrologia, necessita de processos de medição mais exatos e fiáveis, por vezes automatizados, de modo a ser possível fornecer informações mais corretas sobre uma determinada grandeza física. Entre estas informações destaca-se a incerteza de medição, que permite ao utilizador ter uma estimativa sobre qual o valor final da grandeza física medida, que com processos de medição mais complexos, tornam a sua obtenção mais difícil, sendo necessário, por vezes, a utilização de métodos computacionais. Tendo isto em conta, com esta dissertação pretende-se abordar o problema da automatização de processos de medição, bem como da obtenção de incertezas de medição que reflitam a natureza da grandeza física medida através de métodos computacionais. De modo a automatizar um processo de medição, mais concretamente da calibração de manómetros, utilizou-se o LabView para criar um instrumento virtual que permitisse ao utilizador, de forma simples e intuitiva, realizar o procedimento de calibração. Também se realizou outro instrumento virtual, de modo a permitir a obtenção simultânea de dados provenientes de dois equipamentos diferentes. Relativamente às incertezas de medição, utilizou-se o Método de Monte Carlo, implementado em MATLAB e Excel, de modo a obter o valor destas para a calibração de manómetros, de uma câmara geradora de humidade relativa e de um higrómetro de ponto de orvalho, sendo que os dois últimos possuem um modelo matemático complexo, sendo a análise analítica mais complexa e morosa. Tendo em conta os resultados obtidos, é possível afirmar que a criação de instrumentação virtual permite a adaptação, de uma forma simples, de vários processos de medição, tornando-os mais eficientes para além de reduzirem o erro do operador. Por outro lado, também é possível observar que a utilização de métodos computacionais, neste caso o Método de Monte Carlo, para estudo de incertezas de medição é uma mais valia, comparativamente ao GUM, permitindo umaa análise rápida e fiável de modelos matemáticos complexos.

Supervisório Inteligente de Processos na Idústria do Petróleo e Gás :Aplicação em uma Coluna de Destilação Simulada Integrada a Instrumentação Real

The need to implement a software architecture that promotes the development of a SCADA supervisory system for monitoring industrial processes simulated with the flexibility of adding intelligent modules and devices such as CLP, according to the specifications of the problem, it was the motivation for this work. In the present study, we developed an intelligent supervisory system on a simulation of a distillation column modeled with Unisim. Furthermore, OLE Automation was used as communication between the supervisory and simulation software, which, with the use of the database, promoted an architecture both scalable and easy to maintain. Moreover, intelligent modules have been developed for preprocessing, data characteristics extraction, and variables inference. These modules were fundamentally based on the Encog software

Desenvolvimento de um software de comunicação sem fio aplicado à instrumentação de unidade de elevação de petróleo tipo Plunger Lift

This dissertation aims to develop a software applied to a communication system for a wireless sensor network (WSN) for tracking analog and digital variables and control valve of the gas flow in artificial oil s elevation units, Plunger Lift type. The reason for this implementation is due to the fact that, in the studied plant configuration, the sensors communicate with the PLC (Programmable and Logic Controller) by the cables and pipelines, making any changes in that system, such as changing the layout of it, as well as inconveniences that arise from the nature of the site, such as the vicinity s animals presence that tend to destroy the cables for interconnection of sensors to the PLC. For software development, was used communication polling method via SMAC protocol (Simple Medium Access ControlIEEE 802.15.4 standard) in the CodeWarrior environment to which generated a firmware, loaded into the WSN s transceivers, present in the kit MC13193-EVK, (all items described above are owners of Freescale Semiconductors Inc.). The network monitoring and parameterization used in its application, was developed in LabVIEW software from National Instruments. The results were obtained through the observation of the network s behavior of sensors proposal, focusing on aspects such as: indoor and outdoor quantity of packages received and lost, general aspects of reliability in data transmission, coexistence with other types of wireless networks and power consumption under different operating conditions. The results were considered satisfactory, which showed the software efficiency in this communication system

Modelagem e controle adaptativo de uma planta didática de nível com instrumentação industrial

The control, automation and optimization areas help to improve the processes used by industry. They contribute to a fast production line, improving the products quality and reducing the manufacturing costs. Didatic plants are good tools for research in these areas, providing a direct contact with some industrial equipaments. Given these capabilities, the main goal of this work is to model and control a didactic plant, which is a level and flow process control system with an industrial instrumentation. With a model it is possible to build a simulator for the plant that allows studies about its behaviour, without any of the real processes operational costs, like experiments with controllers. They can be tested several times before its application in a real process. Among the several types of controllers, it was used adaptive controllers, mainly the Direct Self-Tuning Regulators (DSTR) with Integral Action and the Gain Scheduling (GS). The DSTR was based on Pole-Placement design and use the Recursive Least Square to calculate the controller parameters. The characteristics of an adaptive system was very worth to guarantee a good performance when the controller was applied to the plant

Estudo e especificação de um sistema de instrumentação para unidades de elevação de petróleo utilizando tecnologia sem fio

Wireless sensor networks are reality nowadays. The growing necessity of connectivity between existing industrial plant equipments pushes the research and development of several technologies. The IEEE 802.15.4 LR-WPAN comes as a low-cost and powersaving viable solution, which are important concerns while making decisions on remote sensoring projects. This study intends to propose a wireless communication system which makes possible the monitoring of analogic and/or digital variables (i. e., the pressure studied) involved on the artificial methods for oil and gas lifting. The main issues are: To develop a software based on SMAC Standard in order to create a wireless network to monitoring analogic and/or digital variables; To evaluate the communication link based on the number of lost packets tested in different environments (indoor and outdoor) and To propose an instrumentation system consisting of wireless devices

Comportamento e ecologia acústica da baleia jubarte (Megaptera novaeangliae) na região Nordeste do Brasil

The acoustic ecology concept involve the relation between the live organisms and their sound environment and is applied in the present work to study the context in which the humpback whale (Megaptera novaeangliae) singing behavior, known as the most complex display in the nature, occurred in the northeastern Brazilian coast, outside the core area of Abrolhos Bank, between 2005 and 2010.I analyze the singer male occurrence , their spatial distribution and probable relations with oceanographic features, such as depth, tide regimen and moon phases. I also describe the acoustic structure and temporal variation of the singing behavior, based on song frequency and time measurements outside the Abrolhos Bank, and further compare the song complexity, registered in the same period, between Abrolhos Bank (16°- 19° S, 37°- 39° W) and the adjacent North Coast, herein considered from Itacaré (14° S, 38° W) to Aracaju (11° S, 37° W). Additionally, I look for describe and analyze anthropogenic noise sources in the marine environment of the study area, produced by the oil industry as well as by the whale watching operation, relating their frequencies to the acoustic niche utilized by the humpbacks. The results indicated a great plasticity in the singing behavior, evidenced by the occurrence of singer males in diverse social structures, from solitary individuals to other groups, even containing females and calves, as well as by the diversity which compound the song, when compared between two regions inside the same breeding area, which present distinct oceanographic characteristics. The singer male distribution may be related with the continental shelf extent along the study area. The anthropogenic noise presented frequency range, amplitude and sound intensity in potential to interfere acoustically in the singing behavior of the species, may resulting in disturbance during the breeding season in the Brazilian coast. Implications about the obtained results in the humpback whale mating system are discussed. In this way, I pretend to contribute with the acoustic ecology subject and provide information to subsidize humpback whale conservation

Instrumento de avaliação de fala para análise acústica (IAFAC) baseado em critérios linguísticos

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Um framework conceitual para apoiar a instrumentação da avaliação formativa da aprendizagem em jogos digitais

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior

Avaliação da eficiência da técnica de obturação pela compressão hidrùlica vertical após instrumentação automatizada

The purpose of this study was to evaluate through radiographic and microscopic analysis the efficiency of the filling techniques by vertical hidraulic compression after the root canal mechanical instrumentation in vitro as well to evaluate the marginal apical leakage through macroscopic and microscopic analysis. Thirty human mandibular molars were used , they were divided on three groups, these were subdivided on six subgroups with five specimens each, come down to 106 root canals filled. Initially, the teeth were instrumented with Profile system series 29 and filled with two ways: single accessory cone or single cone associated with gutta-percha secundary cone, with Fill Canal sealer or Sealer 26. Completed the filling, the teeth were coated with araldit and finger -nail polish except for the apical 2 mm and dried for 3 hours, thep radiographs were taken of the teeth in orto and disto-radiai directions. Next, the coronal seal was carried out with composite resin photopolymerized and with their process of making impermeable. Teeth of positive controls were used without araldit and finger-nail polish whereas the negative controls were used with total coat of araldit and finger-nail polish. The specimens were placed in 2% Methylene Blue dye for 24 hours and thermocycled for 7 days. Afterwards, sections were made of each tooth at mesial and distal roat, after this the teeth were radiographed at buccolíngual direction for a macroscopic analysis and at buccolingual and mesiodistal directions for assessment of the marginal apical leakage. Cross sections were made 3 mm to 3mm since the tooth apice. The sections obtained for each group were observed with a stereomicroscope to evaluate the quality of the root canal filling and the marginal apical leakage. The results showed that: In the four techniques the marginal dye leakage was present in the apical third; in all groups the quality of the root canal filling in the radiography was better at mesial root canal and the single cone technique showed inefficient when only a single distal root canal was present. In the radiographic evaluation the best quality of the root canal filling was observed in the 1A group (single accessory cone + FiIl Canal), as in the mesial root as in the distal root wich Shcwed twe root canals: when the distaI root had only one canal. the best result was showed by 28 group (single accessory cone associated with secundary cone + Fill Canal) In the macroscopic analysis of longitudinal !eaKage (outside surface). less leakage was showed as In the mesial root as in the distal root in the negative control group (3) followed 2A group (single accessory cone + Sealer 26). When the microscopic analysis of tranversal leakage of both roots (inside surface) was carried out. the groups that showed less dye leakage were the negative control (38) followed the 28 group (single acessory cone associated with secundary cone + Sealer 26). The homogeneity o filling was best noted in the 1 A group (.single accessoty cone + Fill Canal). The groups that showed less dye penetration in the tranversal leakage (total area) were negative control (3B) and 2B

Cromatografia gasosa ultrarrápida: uma visão geral sobre parâmetros, instrumentação e aplicações

Since the introduction of GC there has been an ongoing interest in reducing time of analysis resulting in new terms and definitions such as ultra fast gas chromatography (UF-GC). One of the most used definitions describes UF-GC as a technique that combines the employment of short narrow bore column with very fast temperature programming rates producing chromatographic peaks in the range of 50 ms and allowing separations times in 1-2 min or less. This paper summarizes the analytical approaches, the main parameters involved and the instrumentation towards UF-GC.