Monitoramento por microcontrolador do cultivo de spirulina em fotobiorreator raceway

A oportunidade de produção de biomassa microalgal tem despertado interesse pelos diversos destinos que a mesma pode ter, seja na produção de bioenergia, como fonte de alimento ou servindo como produto da biofixação de dióxido de carbono. Em geral, a produção em larga escala de cianobactérias e microalgas é feita com acompanhamento através de análises físicoquímicas offline. Neste contexto, o objetivo deste trabalho foi monitorar a concentração celular em fotobiorreator raceway para produção de biomassa microalgal usando técnicas de aquisição digital de dados e controle de processos, pela aquisição de dados inline de iluminância, concentração de biomassa, temperatura e pH. Para tal fim foi necessário construir sensor baseado em software capaz de determinar a concentração de biomassa microalgal a partir de medidas ópticas de intensidade de radiação monocromática espalhada e desenvolver modelo matemático para a produção da biomassa microalgal no microcontrolador, utilizando algoritmo de computação natural no ajuste do modelo. Foi projetado, construído e testado durante cultivos de Spirulina sp. LEB 18, em escala piloto outdoor, um sistema autônomo de registro de informações advindas do cultivo. Foi testado um sensor de concentração de biomassa baseado na medição da radiação passante. Em uma segunda etapa foi concebido, construído e testado um sensor óptico de concentração de biomassa de Spirulina sp. LEB 18 baseado na medição da intensidade da radiação que sofre espalhamento pela suspensão da cianobactéria, em experimento no laboratório, sob condições controladas de luminosidade, temperatura e fluxo de suspensão de biomassa. A partir das medidas de espalhamento da radiação luminosa, foi construído um sistema de inferência neurofuzzy, que serve como um sensor por software da concentração de biomassa em cultivo. Por fim, a partir das concentrações de biomassa de cultivo, ao longo do tempo, foi prospectado o uso da plataforma Arduino na modelagem empírica da cinética de crescimento, usando a Equação de Verhulst. As medidas realizadas no sensor óptico baseado na medida da intensidade da radiação monocromática passante através da suspensão, usado em condições outdoor, apresentaram baixa correlação entre a concentração de biomassa e a radiação, mesmo para concentrações abaixo de 0,6 g/L. Quando da investigação do espalhamento óptico pela suspensão do cultivo, para os ângulos de 45º e 90º a radiação monocromática em 530 nm apresentou um comportamento linear crescente com a concentração, apresentando coeficiente de determinação, nos dois casos, 0,95. Foi possível construir um sensor de concentração de biomassa baseado em software, usando as informações combinadas de intensidade de radiação espalhada nos ângulos de 45º e 135º com coeficiente de determinação de 0,99. É factível realizar simultaneamente a determinação inline de variáveis do processo de cultivo de Spirulina e a modelagem cinética empírica do crescimento do micro-organismo através da equação de Verhulst, em microcontrolador Arduino.

Influência do estímulo por PAF no perfil de abundância proteica em neutrófilos : uma abordagem proteômica

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Departamento de Biologia Celular, Pós-Graduação em Biologia Molecular, 2015.

Construção das capacidades organizacionais de tecnologia da informação no contexto dos sistemas institucionais integrados de gestão da UFRN

The IT capability is a organizational ability to perform activities of this role more effectively and an important mechanism in creating value. Its building process (stages of creation and development) occurs through management initiatives for improvement in the performance of their activities, using human resources and IT assets complementary responsible for the evolution of their organizational routines. This research deals with the IT capabilities related to SIG (integrated institutional management systems), built and deployed in UFRN (Universidade Federal do Rio Grande do Norte) to realization and control of administrative, academic and human resources activities. Since 2009, through cooperative agreements with federal and educational institutions of direct administration, UFRN has supported the implementation of these systems, currently involving more than 30 institutions. The present study aims to understand how IT capabilities, relevant in the design, implementation and dissemination of SIG, were built over time. This is a single case study of qualitative and longitudinal nature, performed by capturing, coding and analysis from secondary data and from semi-structured interviews conducted primarily with members of Superintenência de Informática, organizational unit responsible for SIG systems in UFRN. As a result, the technical, of internal relationship and external cooperation capabilities were identified as relevant in the successful trajectory of SIG systems, which have evolved in different ways. The technical capacity, initiated in 2004, toured the stages of creation and development until it reached the stage of stability in 2013, due to technological limits. Regarding the internal relationship capability, begun in 2006, it toured the stages of creation and development, having extended its scope of activities in 2009, being in development since then. Unlike the standard life cycle observed in the literature, the external cooperation capability was initiated by an intensity of initiatives and developments in the routines in 2009, which were decreasing to cease in 2013 in order to stabilize the technological infrastructure already created for cooperative institutions. It was still identified the start of cooperation in 2009 as an important event selection, responsible for changing or creating trajectories of evolution in all three capacities. The most frequent improvements initiatives were of organizational nature and the internal planning activity has been transformed over the routines of the three capabilities. Important resources and complementary assets have been identified as important for the realization of initiatives, such as human resources technical knowledge to the technical capabilities and external cooperation, and business knowledge, for all of them, as well as IT assets: the iproject application for control of development processes, and the document repository wiki. All these resources and complementary assets grew along the capacities, demonstrating its strategic value to SINFO/UFRN

Monitoramento de processos em bateladas através de cartas de controle multivariadas utilizando Análise de Componentes Principais Multidirecionais

Através da utilização de sistemas de controle informatizados, indústrias buscam uma caracterização mais completa de seus processos, gerando, freqüentemente, um grande volume de dados acerca de inúmeras variáveis de desempenho dos processos. Entretanto essa grande massa de dados é subaproveitada, visto que as cartas de controle multivariadas tradicionais, tais como as cartas de Hotelling, MCUSUM e MEWMA não são suficientemente robustas para tratar com um grande número de variáveis correlacionadas, pois foram concebidas para monitorar um número reduzido de variáveis de qualidade do produto final. Diante disso, ferramentas multivariadas mais robustas, que incorporam essas informações, vêm sendo desenvolvidas; dentre estas, destaca-se a Multiway Principal Component Analysis (Análise de Componentes Principais Multidirecionais; ACPM). Neste trabalho, apresenta-se a base teórica para a elaboração de uma carta de controle a partir da estratégia ACPM, para monitoramento on-line de processos em bateladas. Nesses processos, aferições freqüentes de variáveis de processo são disponibilizadas durante a realização de cada batelada. As cartas de controle baseadas em ACPM permitem o tratamento de variáveis autocorrelacionadas, com médias que descrevem trajetórias não lineares se observadas em momentos seqüenciados no tempo. Tais variáveis aparecem com freqüência em processos por bateladas. Uma aplicação das cartas de controle baseadas em ACPM em um sub-processo de produção de borracha para cobertura de pneus ilustra a utilização da ferramenta.

Método para controle estatístico multivariado de processos em batelada

As cartas de controle estatístico têm sido amplamente utilizadas no monitoramento do desempenho de processos. Com a crescente informatização dos processos industriais, tem-se verificado um aumento sensível na quantidade de informações disponíveis sobre variáveis de processo. Via de regra, essas variáveis apresentam-se fortemente correlacionadas. Em casos especiais, como nos processos em batelada, tais variáveis descrevem um perfil de variação ao longo do tempo, caracterizando o comportamento normal do processo. Nessas condições especiais, as cartas de controle tradicionais não proporcionam um monitoramento eficaz sobre o processo. Esta dissertação de mestrado apresenta uma alternativa para o monitoramento on line de processos em bateladas: a proposição de uma metodologia para implantação de cartas de controle multivariadas baseadas em componentes principais. A idéia central dessas cartas é monitorar simultaneamente diversas variáveis, controlando somente algumas poucas combinações lineares independentes delas; tais combinações são denominadas componentes principais. O presente trabalho ilustra a metodologia proposta em um estudo de caso realizado na etapa de fermentação do processo de fabricação de cerveja de uma indústria de bebidas, localizada na região metropolitana de Porto Alegre.

Uma estratégia para controle e supervisão de processos industriais via Internet

Este trabalho descreve de uma fonna geral a proposta de uma estratégia para controle e supervisão de plantas industriais através da Internet. Tal proposta consiste na apresentação de três contextos distintos: o contexto planta industrial, o contexto servidor e o contexto cliente. O levantamento criterioso de requisitos para cada um dos contextos é apresentado. A união entre as tecnologias Web e os barramentos de campo resultam naturalmente no acesso remoto através da Internet a sistemas de automação industrial, sendo assim, surge uma nova tendência em tennos de supervisão e controle. A motivação para este trabalho surgiu através de alguns estudos de casos presentes na literatura, que disponibilizam laboratórios através da Internet. A maioria destes estudos de caso não possuía os requisitos considerados primordiais para a disponibilização de um processo através da Internet, como por exemplo, a independência de platafonna no lado cliente e um processo de escala industrial no contexto planta industrial. A estratégia proposta tem por objetivo suprir as carências apresentadas pela maioria dos centros de ensino e pesquisa que disponibilizam laboratórios através da Internet. Para validar a estratégia proposta, foi desenvolvido um sistema de acesso remoto no DELET da UFRGS que é constituído de uma Planta Piloto Foundation Fieldbus e sua posterior disponibilização para a Internet Neste trabalho é apresentada sua fundamentação teórica, sua aplicabilidade na área de automação industrial e controle, baseando-se no protocolo de comunicação industrial, o Foundation Fieldbus; descreve-se também como é feito o interfaceamento entre softwares de controle da Planta Piloto e o sistema de supervisão e controle indo até a estrutura de comunicação com a Internet para que se tome possível para o cliente da Internet visualizar e interagir com a Planta Piloto. Configuração de hardware e software e vários outros conceitos ligados às ferramentas utilizadas neste sistema também são abordados neste trabalho.

Cartas adaptativas de controle : desenvolvimento de metodologia para implementação em processos de manufatura

As cartas de controle estatístico têm sido utilizadas com sucesso no monitoramento do desempenho de processos industriais. Diversas modificações nas cartas tradicionais de Shewhart vêm sendo propostas na literatura. Tais modificações visam adaptar as cartas de controle ao monitoramento de processos com características especiais; entre elas, destacam-se as cartas de controle adaptativas. As cartas são ditas adaptativas quando pelo menos um de seus parâmetros (tamanho de amostra, intervalo de amostragem e coeficiente dos limites de controle) pode variar durante o monitoramento do processo. A determinação dos valores dos parâmetros das cartas de controle pode considerar aspectos estatísticos, econômicos ou uma combinação de ambos. Os modelos estatístico-econômicos consideram, além de indicadores de desempenho estatístico, os custos associados ao controle. A implementação de cartas adaptativas baseadas neste tipo de modelo, devido a sua complexidade, é melhor conduzida por meio de uma metodologia de planejamento. Neste trabalho, após uma revisão da literatura sobre cartas tradicionais e adaptativas, incluindo o projeto econômico das mesmas, propõe-se uma metodologia para o planejamento da implementação de cartas adaptativas de controle para monitorar processos onde cartas de controle tradicionais estão sendo utilizadas A metodologia é composta de cinco passos gerais, detalhados na dissertação, e foi elaborada a partir de um estudo de caso em uma indústria do setor automotivo, no qual se utilizou um modelo estatístico-econômico. No estudo de caso, o significado e a forma de determinação dos parâmetros do modelo econômico são detalhados. Os resultados do estudo de caso são comparados quanto aos custos operacionais para as cartas adaptativas e tradicionais de controle de processo. Os resultados obtidos indicaram ser preferível o uso de cartas adaptativas ao uso de cartas tradicionais para monitorar o processo estudado, principalmente no caso de pequenas variações na média da característica de qualidade monitorada. Embora de natureza genérica, a metodologia proposta pode ser facilmente adaptada para contemplar diferentes aplicações industriais.

Implantação do controle estatístico de processos em uma empresa de bebidas

Esta dissertação tem por finalidade principal verificar a viabilidade de implantação do método de controle integrado de atributos da qualidade. O objetivo secundário baseia-se em uma revisão na bibliografia do controle estatístico do processo, em especial as cartas de controle tradicionais e a carta de controle integrado do processo. A carta de controle integrado do processo é aplicável em processos contínuos e intermitentes de manufatura onde existem vários atributos independentes a serem monitorados. A partir de um posto de trabalho definido em uma linha de produção, o monitoramento, visando o controle e a garantia da qualidade, é realizado através de uma única carta de controle que engloba todas as características de qualidade pertinentes ao processo. Utilizando-se de um gráfico de Pareto, obtém-se a hierarquização das características de qualidade, podendo-se atuar sobre aquelas que mais contribuem para o percentual de defeituosos. Desta forma, é possível diagnosticar e solucionar problemas de qualidade tendo como alvo a melhoria contínua do processo. A principal vantagem desta carta está na simplicidade do controle integrado por apresentar em uma única carta uma visão geral da condição da qualidade. A demonstração da aplicabilidade da carta de controle integrado do processo é feita através do estudo de caso em uma empresa de bebidas alcoólicas O processo estudado é a rotulagem de duas bebidas alcoólicas que apresentam 10 características de qualidades, e destas se desdobram 29 tipos de defeitos. Todos estes defeitos são monitorados por uma carta de controle integrado do processo. Em um dos processos, se verifica através do gráfico de Pareto que dos 29 tipos de defeitos, 2 são responsáveis pela instabilidade do mesmo. Pode-se, então, atuar sobre estes defeitos e, portanto, melhorar este processo. Sempre que houver uma causa especial anômala ao processo, a carta indicará sua presença, e dará uma base sólida para a tomada de decisão de uma ação corretiva.

Gestão cartorária: controle e melhoria para a razoável duração dos processos

A demora na tramitação dos processos judiciais constitui grave problema da Justiça. Encontra-se em descompasso com o princípio constitucional da razoável duração do processo judicial. As rotinas cartorárias estão ultrapassadas. Baixa qualidade significa altos custos, exigindo mudanças. Este trabalho tem por objetivo tratar da mudança na Justiça, acerca de seus procedimentos, métodos e custos, fazendo surgir uma nova organização, depois da remoção das práticas anacrônicas e da eliminação da demora. O gerenciamento da qualidade fornece métodos operacionais para a organização por inteiro, com ferramentas de fácil utilização. Toda atividade, qualquer trabalho, é parte de um processo (em qualquer estágio haverá produção) e por isto pode ser aperfeiçoado. Para o método PDCA (planejar, executar, verificar e padronizar), um sistema de melhoria, sem itens defeituosos, exige-se planejamento, melhor distribuição de esforços, controle e, principlamente, aprender como mudar. Através dele, aparece a principal causa da falha, que pode ser associada a seus efeitos. Ademais, um sistema de melhoria da qualidade ajuda na redução de custos. Resultados substanciais já foram obtidos.

Aplicação nas indústrias de processos de técnicas modernas de controle de qualidade

Nó primeiro capítulo, faço com um relato da evolução do controle de qualidade nos últimos 60 anos. Descrevo as diversas escolas de controle de qualidade, suas tendências, bem como a evolução da tecnologia empregada. A partir desta visão panorâmica inicial, descrevo, nos capítulos seguintes, as técnicas modernas de controle de qualidade, com ênfase nas técnicas de engenharia da qualidade e de delineamento de experimentos, muito usadas por Genichi Taguchi. Abordo também as características e necessidades dá qualidade nas indústrias de processos. Mostro as razões pela qual os métodos tradicionais de controle de qualidade nem sempre foram bem sucedidos, quando implementados nas indústrias químicas de modo geral.

Controle estátistico de processos em meios continuos : (dados autocorrelacionados)

Esta dissertação examina soluções para o controle estatístico em sistemas de produção que utilizam meios contínuos, onde freqüentemente os dados de análise apresentam o fenômeno da autocorrelação. A princípio são abordadas as técnicas de CEP tradicional (gráficos de Shewhart) para meios discretos, mostrando-se que estas técnicas não dão o resultado esperado quando utilizadas em processos contínuos, tanto em relação à amostragem como ao problema da autocorrelação. Em seguida são apresentadas outras soluções baseadas em técnicas mais recentes como EWMA e modelos autorregressivos, que tem uma melhor performance em meios contínuos. Damos os aspectos teóricos e exemplos de aplicação de cada solução obtida por consulta bibliográfica. Finalmente, é feita uma simulação comparativa das soluções citadas, baseandose em programação de macros e uso de software, para verificar o escopo e desempenho das soluções, sendo dadas recomendações sobre o seu uso, bem como sugestões para futuras pesquisas.

Suspeição e impedimento nos processos objetivos de controle de constitucionalidade concentrado

O Brasil adota o sistema hibrido de controle de constitucionalidade, englobando tanto a modalidade difusa como a concentrada. O objeto do trabalho é o controle concentrado, que se caracteriza por um processo objetivo onde inexistem partes em sentido formal e conflito de interesses subjetivos. Aprioristicamente, a objetividade dá a entender que institutos que dizem respeito à subjetividade do julgador, como o impedimento e a suspeição, não seriam aplicáveis. O posicionamento do Supremo Tribunal Federal se aproxima desta concepção, aceitando hipóteses muito restritas de aplicação do impedimento e rechaçando a incidência da suspeição. Esta posição reclama urgente revisão por parte da Corte pelas razões expostas e estudos de julgados apresentados no trabalho.

Zoneamento nos Jardins: estudo dos processos de formação das políticas de controle do uso do solo

Trata da política do uso do solo, nos bairros Jardins, em São Paulo. Estuda os processos de sua formação, mostrando que as políticas do Estado surgem no bojo das contradições do desenvolvimento urbano capitalista e se desenvolvem no sentido de amainar os conflitos que daí decorrem entre frações do capital. Em contexto histórico analisa os processos de mudança nas políticas do uso do Solo (Zoneamento) na sua relação com a dinâmica que se estabelece a nível da sociedade civil e do Estado

Controle preditivo neural aplicado à processos petroquímicos

A pesquisa tem como objetivo desenvolver uma estrutura de controle preditivo neural, com o intuito de controlar um processo de pH, caracterizado por ser um sistema SISO (Single Input - Single Output). O controle de pH é um processo de grande importância na indústria petroquímica, onde se deseja manter constante o nível de acidez de um produto ou neutralizar o afluente de uma planta de tratamento de fluidos. O processo de controle de pH exige robustez do sistema de controle, pois este processo pode ter ganho estático e dinâmica nãolineares. O controlador preditivo neural envolve duas outras teorias para o seu desenvolvimento, a primeira referente ao controle preditivo e a outra a redes neurais artificiais (RNA s). Este controlador pode ser dividido em dois blocos, um responsável pela identificação e outro pelo o cálculo do sinal de controle. Para realizar a identificação neural é utilizada uma RNA com arquitetura feedforward multicamadas com aprendizagem baseada na metodologia da Propagação Retroativa do Erro (Error Back Propagation). A partir de dados de entrada e saída da planta é iniciado o treinamento offline da rede. Dessa forma, os pesos sinápticos são ajustados e a rede está apta para representar o sistema com a máxima precisão possível. O modelo neural gerado é usado para predizer as saídas futuras do sistema, com isso o otimizador calcula uma série de ações de controle, através da minimização de uma função objetivo quadrática, fazendo com que a saída do processo siga um sinal de referência desejado. Foram desenvolvidos dois aplicativos, ambos na plataforma Builder C++, o primeiro realiza a identificação, via redes neurais e o segundo é responsável pelo controle do processo. As ferramentas aqui implementadas e aplicadas são genéricas, ambas permitem a aplicação da estrutura de controle a qualquer novo processo

Controlador preditivo não linear aplicado ao controle de golfadas em processos de produção de petróleo

Slugging is a well-known slugging phenomenon in multiphase flow, which may cause problems such as vibration in pipeline and high liquid level in the separator. It can be classified according to the place of its occurrence. The most severe, known as slugging in the riser, occurs in the vertical pipe which feeds the platform. Also known as severe slugging, it is capable of causing severe pressure fluctuations in the flow of the process, excessive vibration, flooding in separator tanks, limited production, nonscheduled stop of production, among other negative aspects that motivated the production of this work . A feasible solution to deal with this problem would be to design an effective method for the removal or reduction of the system, a controller. According to the literature, a conventional PID controller did not produce good results due to the high degree of nonlinearity of the process, fueling the development of advanced control techniques. Among these, the model predictive controller (MPC), where the control action results from the solution of an optimization problem, it is robust, can incorporate physical and /or security constraints. The objective of this work is to apply a non-conventional non-linear model predictive control technique to severe slugging, where the amount of liquid mass in the riser is controlled by the production valve and, indirectly, the oscillation of flow and pressure is suppressed, while looking for environmental and economic benefits. The proposed strategy is based on the use of the model linear approximations and repeatedly solving of a quadratic optimization problem, providing solutions that improve at each iteration. In the event where the convergence of this algorithm is satisfied, the predicted values of the process variables are the same as to those obtained by the original nonlinear model, ensuring that the constraints are satisfied for them along the prediction horizon. A mathematical model recently published in the literature, capable of representing characteristics of severe slugging in a real oil well, is used both for simulation and for the project of the proposed controller, whose performance is compared to a linear MPC