Simulador cinemático de un robot manipulador industrial

Este trabajo fin de grado trata sobre la implementación de un simulador cinemático de un robot manipulador industrial, orientado al aprendizaje de los principios de programación y desarrollado mediante la herramienta de software matemático MATLAB, dicho simulador debe tener como características principales ser capaz de emular las características de programación que incorporan los lenguajes a nivel robot y resultar fácilmente accesible a los alumnos de las ingenierías. Asimismo, el simulador tendrá la capacidad de definir los objetos que integran el entorno físico que rodean al robot con el objeto de simular la interacción cinemática del brazo manipulador con dicho entorno. Para ello, primero se realizará un estudio de los lenguajes de nivel robot, en este caso concreto V+, con el objeto de elaborar un catálogo de funciones y estructuras relevantes, concretamente se trataran las estructuras de datos, funciones del robot, etc. A partir de estos, se elaborarán las especificaciones que debe cumplir el simulador cinemático. Por último se realizarán unas prácticas sobre el simulador orientadas al aprendizaje y elaboración de los manuales de usuario del mismo.

Simulador radiográfico antropomórfico de mama humana

Mammography is a diagnostic imaging method in which interpretation depends on knowledge of radiological aspects as well as the clinical exam and pathophysiology of breast diseases. In this work a mammography phantom was developed to be used for training in the operation of mammographic x-ray equipment, image quality evaluation, self-examination and clinical examination of palpation. Polyurethane was used for the production of the phantoms for its physical and chemical properties and because it is one of the components normally used in prostheses. According to the range of flexibility of the polyurethane, it was possible to simulate breasts with higher or lower amount of adipose tissue. Pathologies such as areolar necrosis and tissue rejection due to surgery reconstruction after partial mastectomy were also simulated. Calcifications and nodules were simulated using the following materials: polyethylene, poly (methyl methacrylate), polyamide, polyurethane and poly (dimethyl silicone). Among these, polyethylene was able to simulate characteristics of calcification as well as breast nodules. The results from mammographic techniques used in this paper for the evaluation of the phantoms are in agreement with data found in the literature. The image analyses of four phantoms indicated significant similarities with the human skin texture and the female breast parenchyma. It was possible to detect in the radiographic images produced regions of high and low radiographic optical density, which are characteristic of breasts with regions of different amount of adipose tissue. The stiffnesses of breast phantoms were adjusted according to the formulation of the polyurethane which enabled the production of phantoms with distinct radiographic features and texture similar to human female breast parenchyma. Clinical palpation exam of the phantoms developed in this work indicated characteristics similar to human breast in skin texture, areolar region and parenchyma

Simulador de escáner de rayos X: creación y análisis de imágenes

Actualmente cada vez son mayores las medidas de seguridad que nos rodean. Cada vez son más importantes y severas estas medidas de seguridad en infraestructuras y edificios públicos. Como consecuencia de estos hechos, cada vez se aumenta la necesidad de contar con personal de seguridad más cualificado y preparado. Esto ha provocado que aumente la demanda de formación en esta área, ya que las empresas de seguridad que operan en el aeropuerto deben formar a su personal para que puedan ejercer su trabajo con la mayor eficacia. Ante esta situación, hemos decidido desarrollar una aplicación para la formación de los alumnos en materia de seguridad aeroportuaria. Con esta aplicación, los usuarios pueden conseguir cualquiera de las tres certificaciones que emite AESA (Agencia Estatal de Seguridad Aérea). Cada certificación es distinta según la zona del aeropuerto en donde opere el alumno. Por tanto, el objetivo de este proyecto es la implementación de una herramienta de aprendizaje y evaluación por parte de alumnos, que está compuesta por dos aplicaciones que se relacionan mediante la arquitectura cliente-servidor.

Modelo geológico-geofísico de la zona del silencio en el Centro-Norte de México

En la presente tesis, partiendo de un análisis cualitativo de mapas de anomalías gravimétricas y magnéticas de La Zona del Silencio, localizada al Centro-Norte de México, en la frontera entre los estados de Chihuahua, Coahuila y Durango, en el margen oeste del bloque de Coahuila, con el propósito de encontrar una relación entre los datos geofísicos obtenidos y las estructuras geológicas que se encuentran a lo largo del área de estudio se propuso un modelo que explica el origen de los rasgos geológicos-geofísicos superficiales y profundos. Dicho análisis se realizó a partir del procesamiento e interpretación de los mapas de anomalías tanto gravimétricas como magnéticas. Con los datos gravimétricos obtenidos del International Gravimetric Bureau se generaron mapas de anomalías de Aire Libre y de Bouguer Completa. Con el procesamiento de los datos se elaboraron mapas de las componentes Regional, Residual y Primeras Derivadas. Los datos aeromagnéticos fueron obtenidos del Servicio Geológico Mexicano, con los cuales se generaron mapas de Reducción al Polo y Residual. Complementando con un Modelo Digital de Elevaciones (DME), combinado con la revisión de los estudios geológicos previos se hicieron correlaciones con estructuras superficiales y bloques de basamento profundos de la zona. Dentro del área de investigación se observó una clara diferencia estructural entre basamento cristalino y relleno sedimentario. La dirección del campo gravimétrico es generalmente NNW-SSE y refleja la estructura del basamento. En los mapas de anomalías gravimétricas residuales se observó una tendencia regional con una orientación preferencial NNW-SSE, la cual se asocia con la provincia extensional de Cuencas y Sierras. Las anomalías magnéticas presentan una orientación principal WNW-ESE, las cuales se relacionan con la fábrica de basamento definida con el fallamiento profundo de edad Pérmico-Triásico-Jurásico de orientación WNW-ESE.

Simulador de dano à formação, aplicado ao Projeto e à execução da perfuração de poços de petróleo

With the high oil price variability, the petroleum and the reservoir engineers are usually face to face on how they can evaluate the well performance and productivity. They can improve high productivity from the well construction to the secondary recoveries, but they have never tried a measurement in the drilling operations about the lower productivity index. As a rule, frequently the drilling operations hear from the reservoir engineering and geology that, if there is a formation damage, probably some drilling operations practices were not done properly or the good practice in petroleum engineering or mud engineering were not observed. The study in this working search is an attempt of how to measure a formation damage just from the project drilling to the drilling operations, with datum from the fields in Brazilian northeast and putting into practice a Simulator developed from the modeling on the theory offered by different experts and sources in formation damage

AGRIFIS - simulador de prospecção de cenários e avaliação de projetos de produção de sementes, óleo in natura e biodiesel de mamona.

Este trabalho propõe um modelo de prospecção de cenários e avaliação de projetos de atividades econômicas de produção agrícola de mamona caracterizada como agricultura familiar, extração de óleo vegetal in natura de sementes de mamona e produção de biodiesel (transesterificação), na forma de cadeia produtiva integrada. O modelo utiliza indicadores de avaliação econômico-flnanceiro, ambiental e social, como por exemplo, VPL, TIR, PBS, PBD, custo de produção, renda familiar, número de famílias assentadas e funcionários empregados, e outros, para identificar o desempenho de cada proposta de projeto. Para tanto, foi desenvolvido um ambiente computacional "AGRIFIS" para abrigar o modelo proposto nesse trabalho, que é uma ferramenta de apoio à tomada de decisão para investimentos em cadeia produtiva de mamona, pois se pode estimar o fluxo de caixa futuro de uma determinada proposta de projeto, incluindo as lucratividades, as despesas, a rentabilidade das famílias assentadas para determinadas condições pré-estabelecidas.

Simulador de escoamento multifásico em poços de petróleo (SEMPP)

The multiphase flow occurrence in the oil and gas industry is common throughout fluid path, production, transportation and refining. The multiphase flow is defined as flow simultaneously composed of two or more phases with different properties and immiscible. An important computational tool for the design, planning and optimization production systems is multiphase flow simulation in pipelines and porous media, usually made by multiphase flow commercial simulators. The main purpose of the multiphase flow simulators is predicting pressure and temperature at any point at the production system. This work proposes the development of a multiphase flow simulator able to predict the dynamic pressure and temperature gradient in vertical, directional and horizontal wells. The prediction of pressure and temperature profiles was made by numerical integration using marching algorithm with empirical correlations and mechanistic model to predict pressure gradient. The development of this tool involved set of routines implemented through software programming Embarcadero C++ Builder® 2010 version, which allowed the creation of executable file compatible with Microsoft Windows® operating systems. The simulator validation was conduct by computational experiments and comparison the results with the PIPESIM®. In general, the developed simulator achieved excellent results compared with those obtained by PIPESIM and can be used as a tool to assist production systems development

Comparação entre diferentes ciclo simuladores e ciclismo em velódromo : testes de desempenho máximo de 5 quilômetros

Universidade Estadual de Campinas . Faculdade de Educação Física

Avaliação do impacto do tamanho dos trens e do comprimento das seções de bloqueio na capacidade de um trecho ferroviário de linha dupla

É inegável a importância da infraestrutura de transporte para as empresas, para a economia e para os países no momento atual. Entretanto, a oferta de infraestrutura de transporte deve estar disponível a custos razoáveis e de modo a viabilizar o atendimento desta crescente demanda vista ao redor do mundo, não diferente no Brasil. Sobre tal contexto, desponta-se o segmento ferroviário, o qual proporciona o transporte de elevados volumes a custos relativamente baixos. Para suportar esta condição, é fundamental conhecer os parâmetros presentes em um sistema ferroviário e saber quais são seus impactos na capacidade de transporte, visando direcionar ações com foco na melhoria operacional e na correta alocação de investimentos de capital. Para quantificar estes impactos, buscou-se desenvolver um modelo de simulação capaz de identificar os impactos na capacidade de um trecho ferroviário de linha dupla frente à variação de dois parâmetros: o tamanho dos trens, que poderá sofrer alteração diante da comercialização da capacidade excedente das ferrovias nacional, diretriz esta presente no novo marco regulatório, e o comprimento das seções de bloqueio, diante dos baixos níveis de investimento realizados até o momento pelas concessões ferroviárias em atividade e do grande potencial de novos investimentos que serão destinados ao segmento ferroviário para atender as demandas futuras. Após a definição de vários cenários, realizou-se a análise dos resultados e pode-se identificar que tanto a variação no tamanho dos trens quando no comprimento das seções de bloqueio geram variações na capacidade de transportes em um trecho ferroviário, ficando estes caracterizados como importantes parâmetros que devem fazer parte de qualquer análise de capacidade ou investimentos de um segmento ferroviário

Modelização de um sistema de simulação de uma aeronave aplicado a uma plataforma electromecânica de Gough-Stewart

Esta tese apresenta o desenvolvimento de um simulador de voo, através da aplicação de um modelo dinâmico de uma aeronave e de sistemas de realidade virtual a uma plataforma electromecânica de Gough-Stewart. Para o efeito, utiliza-se o modelo da aeronave Cessna-172. Neste sentido, apresenta-se o estudo e a análise do sistema de realidade virtual utilizado, confirma-se o funcionamento do modelo matemático da aeronave em ferramenta de cálculo e apresenta-se o modelo da cinemática inversa da plataforma, cuja validação é realizada recorrendo-se a um sensor inercial. Desenvolve-se programação específica para a comunicação entre o software de cálculo numérico e a plataforma electromecânica de Gough-Stewart.

Plataforma de controlo e simulação robótica

A robótica tem evoluído no sentido de criar robots e componentes cada vez mais evoluídos a preços acessíveis. Este facto permitiu que o desenvolvimento de aplicações no âmbito da robótica se tenha massificado e que a utilidade dos robots se tenha alargado a diferentes áreas de aplicação. Apesar da evolução dos robots e dos componentes para os mesmos, subsistem limitações que restringem a utilização de robots a certas aplicações, nomeadamente quando a capacidade de processamento e de memória não é suficiente para executar as aplicações. A forma para ultrapassar estas limitações tem residido essencialmente em duas abordagens: limitar as aplicações desenvolvidas à medida dos recursos disponíveis no hardware; ou estender as capacidades do robot usando recursos externos ao robot, quer por extensão do hardware do robot, quer por controlo remoto dos componentes do robot. Atendendo a esta problemática, foi desenvolvida uma plataforma que estende as capacidades dos robots segundo uma abordagem que usa o controlo remoto do robot, para capacitar as aplicações de controlo desenvolvidas de mais recursos, nomeadamente em termos de capacidade de processamento e memória. A plataforma desenvolvida disponibiliza ainda um simulador que virtualiza um campo de simulação e um robot, e simula a forma como estes interagem. O simulador é integrado na plataforma de forma semelhante aos adaptadores para robots, para que as aplicações desenvolvidas possam ser usadas quer em robots reais como no simulador.

Projecto e simulação de uma instalação para estudo da absorção de CO2 com soluções de aminas

Este trabalho visa, como objectivo principal, contribuir para o estudo da absorção de CO2 em gases de combustão, utilizando MEA. Tem também, como objectivo secundário, o dimensionamento de uma unidade de absorção assim como uma avaliação económica do respectivo projecto. Assim, esta tese divide-se em duas partes: a primeira parte refere-se ao projecto da instalação piloto para captura de CO2 utilizando a tecnologia de absorção gasosa e de modo a ser possível a utilização de soluções de aminas. A segunda parte desta tese descreve a simulação da operação da instalação de absorção de CO2 em HYSYS, e a respectiva avaliação económica do projecto, na impossibilidade prática de realizar ensaios laboratoriais, considerando o espaço de tempo que medeia entre a especificação do equipamento a adquirir e a recepção desses mesmos equipamentos, incompatível com o tempo disponível para a realização desta tese de Mestrado. Na primeira parte do trabalho foi realizada a avaliação de uma unidade já existente no IST permitindo, dessa forma, verificar o estado da mesma assim como o material que é necessário adquirir de forma a conseguir a sua conversão numa unidade de absorção de CO2 em contínuo. Após a conclusão deste estudo, pode concluir-se que a instalação piloto terá um custo, com bases nos orçamentos, de 7.262€. Na segunda parte do projecto foi realizada uma simulação em HYSYS da operação de captura de CO2. Esta simulação tinha como principal objecto poder determinar as melhores condições operatórias a utilizar na unidade, para posterior comparação com os resultados que irão, posteriormente, ser obtidos em laboratório, ficando-se na captura de CO2 a partir dos efluentes gasosos da Central Termoeléctrica de Sines que é uma unidade do sistema gerador nacional candidata a fazer-se a captura de CO2 recorrendo a esta tecnologia. Desta forma, a simulação apresentou os seguintes resultados principais: uma percentagem de CO2 capturado de 90,61%. A unidade apresenta um custo de 82€/ton CO2 e um custo operacional de 28 M€/ano. Por fim, os resultados obtidos pelo simulador HYSYS foram comparados com outros resultados obtidos em ASPEN PLUS, tendo sido possível concluir que o HYSYS é o simulador mais fiável devido a fiabilidade do pacote de propriedades, e mais simples de trabalhar em comparação como o ASPEN PLUS, quando aplicado a esta situação. Este trabalho resultou na apresentação de uma comunicação em painel no 2º Encontro do IBB, em Braga em Outubro de 2010 e, ainda na elaboração de um artigo submetido a uma revista internacional.

Análise do funcionamento do modulador de impulsos genérico de alta tensão (MIGAT), com base no programa de simulação PSPICE

Nesta dissertação referem-se as potencialidades dos programas simuladores de circuitos electrónicos, as suas principais vantagens e desvantagens nas fases de projecto, desenvolvimento e teste de circuitos electrónicos. Justifica-se a escolha do programa simulador Pspice, (Programa de Simulação com ênfase em Circuitos Integrados) em detrimento de outros softwares de simulação. Desenvolve-se o studo dos dispositivos semicondutores de potência (DSP) nomeadamente, díodos de potência PIN e IGBTs utilizados no Circuito Modulador de Impulsos Genéricos de Alta Tensão (MIGAT), bem como dos seus modelos equivalentes e parâmetros principais, para implementação em simulação utilizando o programa Pspice. Propõe-se um método de determinação dos parâmetros do modelo do díodo de potência utilizando essencialmente os manuais dos fabricantes. A validade dos parâmetros determinados é aferida, recorrendo-se à análise comparativa entre os dados obtidos através do modelo Pspice do díodo e as curvas características reais do componente. Referem-se as diferentes tipologias e modos de funcionamento para o circuito MIGAT, baseados no conceito do “gerador de Marx”, recorrendo unicamente a DSP. Tendo como base o simulador Pspice, analisam-se as características relevantes de funcionamento, para uma versão simplificada do circuito MIGAT que gera impulsos bipolares de alta tensão, para vários regimes de funcionamento, com diversos tipos de carga e com a inclusão de elementos parasitas (capacidades e indutâncias distribuídas) e estuda-se a influência destes elementos nos regimes de funcionamento do circuito e das condições mais favoráveis para o funcionamento dos DSP.

Adaptação de variadores industriais à excitação de geradores assíncronos: aplicação em turbinas Savonius

Este trabalho é um contributo para o desenvolvimento de sistemas de conversão de energia eólica em energia eléctrica em equipamentos comercialmente disponíveis. Com base na recolha de dados meteorológicos, foi caracterizada a disponibilidade da energia eólica num local de instalação de um sistema de geração de energia eléctrica. A exploração dos recursos eólicos pode ser caracterizada por intermédio de geradores eléctricos accionados por turbinas de eixo vertical ou de eixo horizontal. O sistema de geração projectado utiliza como gerador eléctrico a máquina assíncrona de rotor em curto-circuito accionada por uma turbina de eixo vertical do tipo Savonius. No que respeita a conversão electromecânica de energia, para realizar a excitação do gerador de indução e o controlo da potência entregue à rede, foi utilizado um conversor electrónico industrial do tipo regenerativo dedicado a accionamentos de velocidade variável. A estratégia de controlo utilizada, nos modelos desenvolvidos para simulação do sistema de geração proposto, utiliza a técnica de controlo vectorial de orientação de campo para realizar o controlo do binário do gerador de indução, colocando-o em modo de frenagem, através do qual é recolhida energia eléctrica. Tendo em vista a comprovação experimental do desempenho do sistema proposto, foi realizado em laboratório um protótipo. Neste protótipo a turbina Savonius é simulada por um accionamento mecânico constituído por um conjunto variador de velocidade - máquina síncrona de magnetos permanentes. O controlo do sistema é feito por intermédio de um processador digital de sinal (DSP). O DSP impõe a dinâmica desejada para turbina ao seu simulador electromecânico, faz o tratamento dos dados adquiridos no sistema gerador, implementa o seu controlo e estabelece a interface humano-máquina. O modelo teórico proposto para o sistema de geração e a estratégia de controlo adoptada são validados por comparação entre resultados de simulação numérica e os correspondentes resultados experimentais.