Estudo da intensificação da coalescência de emulsões de água em óleo com a aplicação de onda estacionária de ultrassom.

Considerando que o petróleo quando extraído dos poços em águas profundas chega a ter teor de água superior a 50% e que antes de ser enviado à refinaria deve ter uma quantidade de água inferior a 1%, torna-se necessário o uso de técnicas de redução da quantidade de água. Durante a extração do petróleo formam-se emulsões de água em óleo que são muito estáveis devido a um filme interfacial contendo asfaltenos e/ou resinas ao redor das gotas de água. Nesse trabalho é apresentada a utilização de ondas estacionárias de ultrassom para realizar a quebra dessas emulsões. Quando gotículas de água com dimensões da ordem de 10m, muito menores que o comprimento de onda, são submetidas a um campo acústico estacionário em óleo, a força de radiação acústica empurra as gotículas para os nós de pressão da onda. Uma célula de coalescência com frequência central ao redor de 1 MHz, constituída por quatro camadas sendo uma piezelétrica, uma de acoplamento sólido, uma com o líquido e outra refletora, foi modelada empregando o método da matriz de transferência, que permite calcular a impedância elétrica em função da frequência. Para minimizar o efeito do gradiente de temperatura entre a entrada e a saída da cavidade da célula, quando está em operação, foram utilizados dois transdutores piezelétricos posicionados transversalmente ao fluxo que são excitados e controlados independentemente. Foi implementado um controlador digital para ajustar a frequência e a potência de cada transdutor. O controlador tem como entrada o módulo e a fase da corrente elétrica no transdutor e como saída a amplitude da tensão elétrica e a frequência. Para as células desenvolvidas, o algoritmo de controle segue um determinado pico de ressonância no interior da cavidade da célula no intervalo de frequência de 1,09 a 1,15 MHz. A separação acústica de emulsões de água em óleo foi realizada em uma planta de laboratório de processamento de petróleo no CENPES/PETROBRAS. Foram testados a variação da quantidade de desemulsificante, o teor inicial de água na emulsão e a influência da vazão do sistema, com uma potência de 80 W. O teor final de água na emulsão mostrou que a aplicação de ultrassom aumentou a coalescência de água da emulsão, em todas as condições testadas, quando comparada a um teste sem aplicação de ultrassom. Identificou-se o tempo de residência no interior da célula de separação como um fator importante no processo de coalescência de emulsões de água e óleo. O uso de desemulsificante químico é necessário para realizar a separação, porém, em quantidades elevadas implicaria no uso de processos adicionais antes do repasse final do petróleo à refinaria. Os teores iniciais de água na emulsão de 30 e 50% indicam que o uso da onda estacionária na coalescência de emulsões não tem limitação quanto a esse parâmetro. De acordo com os resultados obtidos em laboratório, essa técnica seria indicada como uma alternativa para integrar um sistema de processamento primário em conjunto com um separador eletrostático.

Análise do padrão IEEE 802.11g para a comunicação do sistema de controle distribuído de semáforos.

Este trabalho propõe a análise da comunicação sem fio para um sistema de controle distribuído de semáforos, a partir da revisão das literaturas, realização de simulações e experimentos, os quais consideram as especificações estabelecidas para o sistema de semáforos. As simulações e os experimentos se baseiam na avaliação do comportamento da comunicação perante a alteração de alguns parâmetros de configuração da rede. O estudo apresentado envolve análises relacionadas ao padrão IEEE 802.11g e às definições da camada física apresentadas nas especificações do padrão. Os métodos utilizados envolvem o estudo e experimentação de parâmetros relacionados à potência de transmissão e recepção, além de análise dos esquemas de modulação utilizados pelo padrão IEEE 802.11g. A metodologia aplicada a este trabalho envolve o conhecimento das características e capacidade dos esquemas de modulação responsáveis pela definição das taxas de transmissão. As análises mostram que a possibilidade de adequação dos parâmetros de configuração de rede, levando em consideração o cenário de aplicação, pode ser um fator essencial para o bom desempenho de todo o sistema.

Controle de uma plataforma inercial estabilizada com três graus de liberdade.

Esta dissertação apresenta o desenvolvimento de uma plataforma inercial autônoma com três graus de liberdade para aplicação em estabilização de sensores - por exemplo, gravimétricos estacionários e embarcados - podendo ser utilizada também para estabilização de câmeras. O sistema é formado pela Unidade de Medida Inercial, IMU, desenvolvida utilizando um sensor micro eletromecânico, MEMS - que possui acelerômetro, giroscópio e magnetômetros nos três eixos de orientação - e um microcontrolador para aquisição, processamento e envio dos dados ao sistema de controle e aquisição de dados. Para controle dos ângulos de inclinação e orientação da plataforma, foi implementado um controlador PID digital utilizando microcontrolador. Este recebe os dados da IMU e fornece os sinais de controle utilizando as saídas PWM que acionam os motores, os quais controlam a posição da plataforma. Para monitoramento da plataforma foi desenvolvido um programa para aquisição de dados em tempo real em ambiente Matlab, por meio do qual se pode visualizar e gravar os sinais da IMU, os ângulos de inclinação e a velocidade angular. Testou-se um sistema de transmissão de dados por rádio frequência entre a IMU e o sistema de aquisição de dados e controle para avaliar a possibilidade da não utilização de slip rings ou fios entre o eixo de rotação e os quadros da plataforma. Entretanto, verificou-se a inviabilidade da transmissão em razão da baixa velocidade de transmissão e dos ruídos captados pelo receptor de rádio frequência durante osmovimentos da plataforma. Sendo assim, dois pares de fios trançados foram utilizados fios para conectar o sensor inercial ao sistema de aquisição e processamento.

Modelagem e controle de marcha de robôs bípedes com disco de inércia.

Esta tese trata de um robô bípede em caminhar dinâmico. Neste robô, que normalmente é um sistema sub-atuado, fazemos uso de um disco de inércia que funciona num certo sentido como um atuador adicional. Através deste disco, obtém-se mais liberdade para a elaboração de passos repetitivos e um aumento na robustez. Por outro lado, o sistema de controle dos passos deve controlar, além do passo propriamente dito, também a velocidade do disco, de modo que não sejam saturados os atuadores (motores elétricos). Apresentamos então um controlador capaz de realizar estas ações simultaneamente.

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.

Data normalization and integration in robotic systems using web services technologies

The robotics is one of the most active areas. We also need to join a large number of disciplines to create robots. With these premises, one problem is the management of information from multiple heterogeneous sources. Each component, hardware or software, produces data with different nature: temporal frequencies, processing needs, size, type, etc. Nowadays, technologies and software engineering paradigms such as service-oriented architectures are applied to solve this problem in other areas. This paper proposes the use of these technologies to implement a robotic control system based on services. This type of system will allow integration and collaborative work of different elements that make up a robotic system.

Long-term outcome of a school-based, universal approach to prevention of depression in adolescents

In this study. the authors examined the 2-, 3-, and 4-year outcomes of a school-based, universal approach to the prevention of adolescent depression. Despite initial short-term positive effects, these benefits were not maintained over time. Adolescents who completed the teacher-administered cognitive-behavioral intervention did not differ significantly from adolescents in the monitoring-control condition in terms of changes in depressive symptoms, problem solving, attributional style, or other indicators of psychopathology from preintervention to 4-year follow-up. Results were equivalent irrespective of initial level of depressive symptoms.

Analysis of chaotic instabilities in a rotating body with internal energy dissipation

Melnikov's method is used to analytically predict the onset of chaotic instability in a rotating body with internal energy dissipation. The model has been found to exhibit chaotic instability when a harmonic disturbance torque is applied to the system for a range of forcing amplitude and frequency. Such a model may be considered to be representative of the dynamical behavior of a number of physical systems such as a spinning spacecraft. In spacecraft, disturbance torques may arise under malfunction of the control system, from an unbalanced rotor, from vibrations in appendages or from orbital variations. Chaotic instabilities arising from such disturbances could introduce uncertainties and irregularities into the motion of the multibody system and consequently could have disastrous effects on its intended operation. A comprehensive stability analysis is performed and regions of nonlinear behavior are identified. Subsequently, the closed form analytical solution for the unperturbed system is obtained in order to identify homoclinic orbits. Melnikov's method is then applied on the system once transformed into Hamiltonian form. The resulting analytical criterion for the onset of chaotic instability is obtained in terms of critical system parameters. The sufficient criterion is shown to be a useful predictor of the phenomenon via comparisons with numerical results. Finally, for the purposes of providing a complete, self-contained investigation of this fundamental system, the control of chaotic instability is demonstated using Lyapunov's method.

The relationship of cervical joint position error to balance and eye movement disturbances in persistent whiplash

Cervical joint position error (JPE) has been used as a measure of cervical afferent input to detect disturbances in sensori-motor control as a possible contributor to a neck pain syndrome. This study aimed to investigate the relationship between cervical JPE, balance and eye movement control. It was of particular interest whether assessment of cervical ME alone was sufficient to signal the presence of disturbances in the two other tests. One hundred subjects with persistent whiplash-associated disorders (WADs) and 40 healthy controls subjects were assessed on measures of cervical JPE, standing balance and the smooth pursuit neck torsion test (SPNT). The results indicated that over all subjects, significant but weak-to-moderate correlations existed between all comfortable stance balance tests and both the SPNT and rotation cervical ME tests. A weak correlation was found between the SPNT and right rotation cervical JPE. An abnormal rotation cervical JPE score had a high positive prediction value (88%) but low sensitivity (60%) and specificity (54%) to determine abnormality in balance and or SPNT test. The results suggest that in patients with persistent WAD, it is not sufficient to measure ME alone. All three measures are required to identify disturbances in the postural control system. (C) 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.

The effect of manipulations to target contrast on emmetropization in chick

Emmetropization is dependent on visual feedback and presumably some measure of the optical and image quality of the eye. We investigated the effect of simple alterations to image contrast on eye growth and refractive development. A 1.6 cyc/deg square-wave-grating target was located at the end of a 3.3 cm cone,, imaged by a +30 D lens and applied monocularly to the eyes of 8-day-old chicks. Eleven different contrast targets were tested: 95, 67, 47.5, 33.5, 24, 17, 12, 8.5, 4.2, 2.1, and 0%. Refractive error (RE), vitreous chamber depth (VC) and axial length (AL) varied with the contrast of the image (RE diff. F-10.86 = 12.420, p < 0.0005; VC diff. F-10.86 = 8.756, p < 0.0005; AL diff. F-10.86 = 9.240, p < 0.0005). Target contrasts 4.2% and lower produced relative myopia (4.2%: RE diff = -7.48 +/- 2.26 D, p = 0.987; 2.1%: RE diff = -7.22 +/- 2.77 D, p = 0.951) of similar amount to that observed in response to a featureless 0% contrast target (RE diff = -9.11 +/- 4.68 D). For target contrast levels 47.5% and greater isometropia was maintained (95%: RE diff = 1.83 +/- 2.78 D; 67%: RE diff = 0.14 +/- 1.84 D; 47.5% RE diff = 0.25 +/- 1.82 D). Contrasts in between produced an intermediate amount of myopia (33.5%: RE diff = -2.81 +/- 1.80 D; 24%: RE diff = -3.45 +/- 1.64 D; 17%: RE diff = -3.19 +/- 1.54 D; 12%: RE diff = -4.08 +/- 3.56 D; 8.5%: RE diff = -4.09 +/- 3.60 D). We conclude that image contrast provides important visual information for the eye growth control system or that contrast must reach a threshold value for some other emmetropization signal to function. (c) 2005 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Branching genes are conserved across species. Genes controlling a novel signal in pea are coregulated by other long-distance signals

Physiological and genetic studies with the ramosus (rms) mutants in garden pea (Pisum sativum) and more axillary shoots (max) mutants in Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) have shown that shoot branching is regulated by a network of long-distance signals. Orthologous genes RMS1 and MAX4 control the synthesis of a novel graft-transmissible branching signal that may be a carotenoid derivative and acts as a branching inhibitor. In this study, we demonstrate further conservation of the branching control system by showing that MAX2 and MAX3 are orthologous to RMS4 and RMS5, respectively. This is consistent with the longstanding hypothesis that branching in pea is regulated by a novel long-distance signal produced by RMS1 and RMS5 and that RMS4 is implicated in the response to this signal. We examine RMS5 expression and show that it is more highly expressed relative to RMS1, but under similar transcriptional regulation as RMS1. Further expression studies support the hypothesis that RMS4 functions in shoot and rootstock and participates in the feedback regulation of RMS1 and RMS5 expression. This feedback involves a second novel long-distance signal that is lacking in rms2 mutants. RMS1 and RMS5 are also independently regulated by indole-3-acetic acid. RMS1, rather than RMS5, appears to be a key regulator of the branching inhibitor. This study presents new interactions between RMS genes and provides further evidence toward the ongoing elucidation of a model of axillary bud outgrowth in pea.

Compositional analysis of teas from Australian supermarkets

Caffeine, total amino acids, water extract and moisture content are considered to be quality indicators for leaf teas and teabags. These analyses were examined in 20 leaf teas and 36 teabags sampled from Australian supermarkets. About 70% of the analysed samples showed a moisture content higher than Vie maximum accepted level, 6.5%, for tea storage and marketing by the tea industries and traders. Water appropriate extract of 15 samples out of 36 teabags was lower than that of the teas without teabags, which indicates that the quality of the paper used for teabags needs to be evaluated. Moreover, one of the black leaf tea samples was found to have a water extract below the lower limit of international standards. Four green and black teas of the same brand, claimed to contain less than 3% caffeine, were found to have 3-4%, the same as the other samples analysed in this study. The mean total contents of amino acids were 2.50% and 1.76% in black leaf teas and the teabags, respectively, whereas they were 3.44% and 2.28% in green leaf teas and the teabags, respectively. Furthermore, the weights of 28 teabags out of 36 samples were found to lie outside of the proposed +/- 2% variation accepted by the tea industries and traders, and 4 samples showed even larger variation, 10% being out of the proposed weights. This investigation also showed that the solubility of caffeine and water extract was affected by the permeability of teabags, whereas total amino acids were very variable. These results suggest that an efficient and practical quality control system for both imported and Australian-made teas in the Australian supermarkets should be developed, implemented and enforced. Chemical analysis should be a part of the system for establishing an objective assessment for the quality control. (c) 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.