Parallel Layout Construction Algorithm for Irregular Shape Packing Problems

Cutting and packing problems arise in a variety of industries, including garment, wood and shipbuilding. Irregular shape packing is a special case which admits irregular items and is much more complex due to the geometry of items. In order to ensure that items do not overlap and no item from the layout protrudes from the container, the collision free region concept was adopted. It represents all possible translations for a new item to be inserted into a container with already placed items. To construct a feasible layout, collision free region for each item is determined through a sequence of Boolean operations over polygons. In order to improve the speed of the algorithm, a parallel version of the layout construction was proposed and it was applied to a simulated annealing algorithm used to solve bin packing problems. Tests were performed in order to determine the speed improvement of the parallel version over the serial algorithm

Utilização de macroalgas verdes como biorremediadores em efluentes de indústrias agroalimentares: dinâmica das vias metabólicas relacionadas com os compostos azotados

Dissertação de mest., Tecnologia de Alimentos, Instituto Superior de Engenharia, Univ. do Algarve, 2013

Otimização de placas compósitas laminadas utilizando redes neuronais e enxames de partículas

Trabalho Final de mestrado para obtenção do grau de Mestre em engenharia Mecância

Proposta metodológica para otimização experimental de formulações : um estudo de caso no setor alimentício

Esta dissertação de mestrado tem por objetivo apresentar uma metodologia para planejamento e análise de experimentos com formulações, em um contexto de múltiplas variáveis de resposta, para aplicação em indústrias alimentícias de pequeno porte que se caracterizam por utilizar métodos empíricos, ou seja, tentativa e erro, no desenvolvimento de seus produtos. A utilização de Projeto de Experimentos com Formulações, como ferramenta estatística de suporte no desenvolvimento de produtos formulados, tem como objetivo otimizar o planejamento, execução e análise dos experimentos, permitindo que a seqüência de ensaios seja estruturada adequadamente, de forma a traduzir os objetivos a serem atingidos. A metodologia proposta neste trabalho apoia-se nessa ferramenta estatística e põe grande ênfase nas fases de identificação do problema e planejamento, fases nas quais a criatividade do investigador tem uma função muito importante. A metodologia proposta é ilustrada através de um estudo de caso. As etapas do estudo de caso envolvem: identificação do problema; planejamento do experimento; execução do experimento; seleção das melhores rodadas experimentais quanto a características de qualidade sensoriais através de uma análise sensorial comparativa com um produto similar líder de mercado (benchmarking); modelagem individual das variáveis de resposta e definição de uma função objetivo e otimização. A aplicação de Projetos de Experimentos fez-se através da utilização de variáveis independentes, tomando o método adaptável a situações onde há algum tipo de restrição. O desenvolvimento do produto, apresentado no estudo de caso, fez-se em um ambiente de Engenharia Simultânea, propiciado pelas características multifuncionais próprias das empresas em questão, reduzindo substancialmente o tempo de desenvolvimento do novo produto, por meio da realização das várias fases do projeto de forma simultânea.

Uso de técnicas de otimização baseadas em derivadas como suporte do planejamento operacional de redes de distribuição de energia elétrica

The usual programs for load flow calculation were in general developped aiming the simulation of electric energy transmission, subtransmission and distribution systems. However, the mathematical methods and algorithms used by the formulations were based, in majority, just on the characteristics of the transmittion systems, which were the main concern focus of engineers and researchers. Though, the physical characteristics of these systems are quite different from the distribution ones. In the transmission systems, the voltage levels are high and the lines are generally very long. These aspects contribute the capacitive and inductive effects that appear in the system to have a considerable influence in the values of the interest quantities, reason why they should be taken into consideration. Still in the transmission systems, the loads have a macro nature, as for example, cities, neiborhoods, or big industries. These loads are, generally, practically balanced, what reduces the necessity of utilization of three-phase methodology for the load flow calculation. Distribution systems, on the other hand, present different characteristics: the voltage levels are small in comparison to the transmission ones. This almost annul the capacitive effects of the lines. The loads are, in this case, transformers, in whose secondaries are connected small consumers, in a sort of times, mono-phase ones, so that the probability of finding an unbalanced circuit is high. This way, the utilization of three-phase methodologies assumes an important dimension. Besides, equipments like voltage regulators, that use simultaneously the concepts of phase and line voltage in their functioning, need a three-phase methodology, in order to allow the simulation of their real behavior. For the exposed reasons, initially was developped, in the scope of this work, a method for three-phase load flow calculation in order to simulate the steady-state behaviour of distribution systems. Aiming to achieve this goal, the Power Summation Algorithm was used, as a base for developing the three phase method. This algorithm was already widely tested and approved by researchers and engineers in the simulation of radial electric energy distribution systems, mainly for single-phase representation. By our formulation, lines are modeled in three-phase circuits, considering the magnetic coupling between the phases; but the earth effect is considered through the Carson reduction. It s important to point out that, in spite of the loads being normally connected to the transformer s secondaries, was considered the hypothesis of existence of star or delta loads connected to the primary circuit. To perform the simulation of voltage regulators, a new model was utilized, allowing the simulation of various types of configurations, according to their real functioning. Finally, was considered the possibility of representation of switches with current measuring in various points of the feeder. The loads are adjusted during the iteractive process, in order to match the current in each switch, converging to the measured value specified by the input data. In a second stage of the work, sensibility parameters were derived taking as base the described load flow, with the objective of suporting further optimization processes. This parameters are found by calculating of the partial derivatives of a variable in respect to another, in general, voltages, losses and reactive powers. After describing the calculation of the sensibility parameters, the Gradient Method was presented, using these parameters to optimize an objective function, that will be defined for each type of study. The first one refers to the reduction of technical losses in a medium voltage feeder, through the installation of capacitor banks; the second one refers to the problem of correction of voltage profile, through the instalation of capacitor banks or voltage regulators. In case of the losses reduction will be considered, as objective function, the sum of the losses in all the parts of the system. To the correction of the voltage profile, the objective function will be the sum of the square voltage deviations in each node, in respect to the rated voltage. In the end of the work, results of application of the described methods in some feeders are presented, aiming to give insight about their performance and acuity

Otimização do processo de recuperação do cromo de efluentes de curtumes por microemulsões no extrator Morris

The tanning industries are those which transform animal hide or skin into leather. Due to the complexity of the transformation process, greater quantities of chemicals are being used which results in the generation of effluents with residual solids. The chromium in the residual waters generated by tanning tend to be a serious problem to the environment, therefore the recovery of this metal could result in the reduction of manufacturing costs. This metal is usually found in a trivalent form which can be converted into a hexavalent compound under acidic conditions and in the presence of organic matter. The present study was carried out with the objective to recover chromium through an extraction/re-extraction process using micro emulsions. Micro emulsions are transparent and thermodynamically stable system composed of two immiscible liquids, one forming the continuous phase and the other dispersed into micro bubbles, established by an interfacial membrane formed by surface active and co-surface active molecules. The process of recovering the chromium was carried out in two stages. The first, an extraction process, where the chromium was extracted in the micro emulsion phase and the aqueous phase in excess was separated. In the second stage, a concentrated acid was added to the micro emulsion phase rich in chromium in order to obtain a Winsor II system, where the water that formed in the micro emulsion phase separates into a new micro emulsion phase with a higher concentration of chromium, due to the lowering of the hydrophiles as well as the ionisation of the system. During the experimental procedure, a study was initiated with a synthetic solution of chromium sulphate passing onto the effluent. A Morris extractor was used in the extraction process. Tests were carried out according to the plan and the results were analysed by statistical methods in order to optimise the main parameters that influence the process: the total rate of flow (Q), stirring speed (w) and solvent rate (r). The results, after optimization, demonstrated that the best percentuals in relation to the chromium extraction (99 %) were obtained in the following operational conditions: Q= 2,0 l/h, w= 425 rpm and r= 0,375. The re-extraction was carried out at room temperature (28 °C), 40 °C and 50°C using hydrochloric acid (8 and 10 M) and sulphuric acid (8 M) as re-extracting agents. The results obtained demonstrate that the process was efficient enough in relation to the chromium extraction, reaching to re-extraction percentage higher than 95 %.

Novas formulações de fluidos de corte: otimização, propriedades e recuperação do óleo usado

Cutting fluids are lubricants used in metal-mechanical industries. Their complex composition varies according to the type of operation carried out, also depending on the metals under treatment or investigation. Due to the high amount of mineral oil produced in Northeastern Brazil, we have detected the need to better use this class of material. In this work, two novel formulations have been tested, both based on naphthenic mineral oil and additives, such as: an emulsifying agent (A), an anticorrosion agent (B), a biocide (C) and an antifoam agent (D). Each formulation was prepared by mixing the additives in the mineral oil at a 700-rpm stirring velocity for 10 min, at 25°C, employing a 24 factorial planning. The formulations were characterized by means of density, total acid number (TAN), viscosity, flash point and anticorrosion activity. In a subsequent study, oil-in-water emulsions were prepared from these novel formulations. The emulsions were analyzed in terms of stability, corrosion degree, percentage of foam formation, conductivity, accelerated stability and particle size. The samples were appropriately labeled, and, in special, two of them were selected for featuring emulsion properties which were closer to those of the standards chosen as references (commercial cutting oils). Investigations were undertaken on the ability of NaCl and CaCl2 to destabilize the emulsions, at concentrations of 2%, 5% and 10%, at an 800-rpm stirring velocity for 5 min and temperatures of 25º, 40º, 50º and 60ºC. The recovered oils were chemically altered by reincorporating the same additives used in the original formulations, followed by preparation of emulsions with the same concentrations as those of the initial ones. The purpose was to assess the possibility of reusing the recovered oil. The effluents generated during the emulsion destabilization step were characterized via turbidity index, contents of oil and grease, pH, and contents of anions and cations, observing compliance with the parameters established by the current environmental legislation (Brazil s CONAMA 357/05 resolution). It could be concluded that the formulations presented excellent physicochemical properties as compared to commercial cutting fluids, showing that the quality of the newly-prepared fluids is superior to that of the formulations available in the market, enabling technically and environmentally-safe applications

Otimização de metodologias para determinação de hidrocarbonetos policíclicos aromáticos:aplicação em água do Rio Potengi

This work aims to detect polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) through optimized analytical techniques, such as gas chromatography with flame-ionisation detector (CGFID), gas chromatography coupled to mass spectrometry (CGMS), Fluorescence Spectroscopy of Molecular and Purpot of oils and greases (POG). Apply to chemometrics, Factorial Planning 23, in the preparation of samples by liquid-liquid extraction. The sample preparation was used for liquid-liquid extraction and factors in this sample was used for the application of factorial planning 23, such as the use of ultrasound, solvents (dichloromethane, hexane and chloroform) and ratio of solvent / synthetic sample. These factors were assigned two types of levels: positive and negative. It was used to form the cube to better analyze the answers. The responses of the eight combinations were obtained in reading the spectrofluorimetric. The optimization of equipment were used, and they served in the HPA's identification of the samples collected in Rio Potengi. The optimization of the equipment was observed every 16's and PAH in the samples was found that the HPA's came from contamination of the Rio Potengi. The contamination comes through organic household waste, hospital waste, and among other contamination that comes from industries that are installed around the River The factorial design of high validity, it was observed a more effective sample preparation. The factorial design of liquid-liquid extraction showed a way to spend less solvent in less time using an ideal solvent, but also a way to extract more analyte from the matrix itself is water. In planning a smaller form factor extraction was the use of ultrasound, the ratio 1:3 corresponding to a solvent and sample 3 and the best solvent was dichloromethane who presented a viable extraction, not discarding the possibility of using also the hexane. The chloroform and may be toxic not had a good extraction

Otimização da retificação tangencial plana de compósitos plásticos reforçados com fibras de carbono

Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais - FC

Otimização das condições de refrigeração / lubrificação no processo de retificação cilíndrica de mergulho

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Lipases produzidas por fungos derivados de ambiente marinho: otimização, purificação e caracterização bioquímica

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Otimização de rotas tecnológicas de processamento e distribuição de resíduos municipais

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Otimização da produção biotecnológica de lipases e correlação com a produção de biossurfactantes

As lipases e os biossurfactantes são compostos produzidos por microrganismos através de fermentações em estado sólido (FES) ou sumberso (FSm), os quais são aplicáveis nas indústrias alimentícia e farmacêutica, na bioenergia e na biorremediação, entre outras. O objetivo geral deste trabalho foi otimizar a produção de lipases através de fermentação em estado sólido e fermentação submersa. Os fungos foram selecionados quanto à habilidade de produção de lipases através de FES e FSm e aqueles que apresentaram as maiores atividades lipolíticas foram utilizados na seleção de variáveis significativas e na otimização da produção de lipases nos dois modos de cultivo. Foram empregadas técnicas seqüenciais de planejamento experimental, incluindo planejamentos fracionários, completos e a metodologia de superfície de resposta para a otimização da produção de lipases. As variáveis estudadas na FES foram o pH, o tipo de farelo como fonte de carbono, a fonte de nitrogênio, o indutor, a concentração da fonte de nitrogênio, a concentração do indutor e a cepa do fungo. Na FSm, além das variáveis estudadas na FES, estudaram-se as variáveis concentração inicial de inóculo e agitação. As enzimas produzidas foram caracterizadas quanto à temperatura e pH ótimos e quanto à estabilidade a temperatura e pH. Nas condições otimizadas de produção de lipases, foi avaliada a correlação entre a produção de lipases e bioemulsificantes. Inicialmente foram isolados 28 fungos. Os fungos Aspergillus O- 4 e Aspergillus E-6 foram selecionados como bons produtores de lipases no processo de fermentação em estado sólido e os fungos Penicillium E-3, Trichoderma E-19 e Aspergillus O-8 como bons produtores de lipases através da fermentação submersa. As condições otimizadas para a produção de lipases através de fermentação em estado sólido foram obtidas utilizando-se o fungo Aspergillus O-4, farelo de soja, 2% de nitrato de sódio, 2% de azeite de oliva e pHs inferiores a 5, obtendo-se atividades lipolíticas máximas de 57 U. As condições otimizadas para a produção de lipases na fermentação submersa foram obtidas utilizando-se o fungo Aspergillus O-8, farelo de trigo, 4,5% de extrato de levedura, 2% de óleo de soja e pH 7,15. A máxima atividade obtida durante a etapa de otimização foi 6 U. As lipases obtidas por FES apresentaram atividades máximas a 35ºC e pH 6,0, enquanto que as obtidas por FSm apresentaram ótimos a 37ºC e pH 7,2. A estabilidade térmica das lipases produzidas via FSm foi superior a das lipases obtidas via FES, com atividades residuais de 72% e 26,8% após 1h de exposição a 90ºC e 60ºC, respectivamente. As lipases obtidas via FES foram mais estáveis em pH´s alcalinos, com atividades residuais superiores a 60% após 24 h de exposição, enquanto as lipases produzidas via FSm foram mais estáveis em pH´s ácidos, com 80% de atividade residual na faixa de pH entre 3,5 e 6,5. Na fermentação submersa a correlação entre a produção de lipases e a atividade emulsificante óleo em água (O/A) e água em óleo (A/O) dos extratos foi 95,4% e 86,8%, respectivamente, obtendo-se atividades emulsificantes máximas O/A e A/O de 2,95 UE e 42,7 UE. Embora a maior produção de lipases tenha sido obtida na fermentação em estado sólido, não houve produção concomitante de biossurfactantes. Os extratos da fermentação submersa apresentaram redução da tensão superficial de 50 mN m -1 para 28 mN m -1 e atividade antimicrobiana frente ao microrganismo S. aureus ATCC 25923, com potenciais antimicrobianos de 36 a 43% nos três primeiros dias de fermentação. A fermentação submersa foi a técnica que apresentou os melhores resultados de otimização da produção de lipases, bem como de produção simultânea de biossurfactantes.

Otimização de MIZUSUMASHI

Nos dias de hoje as diferentes indústrias e sectores de atividade económica assentam os seus pilares de desenvolvimento na procura constante de fontes de melhoria, para que assim seja possível melhorar a relação qualidade / preço. Embora no setor industrial as melhorias e inovações tecnológicas surjam a cada dia, estas por si não chegam. Grande parte da otimização incorrida, quer na indústria de manufatura, quer na indústria de serviços, surge da “simples” eliminação de desperdícios, e da procura constante por fontes de melhoria. Com o objetivo traçado, a Grohe Portugal Componentes Sanitários, Lda. propôs a eliminação de desperdícios no âmbito do abastecimento de componentes às linhas de montagem existentes na sua fábrica em Albergaria-a-Velha. Este processo passa não só por uma otimização do tempo de abastecimento e das quantidades de abastecimento, mas também consiste na reestruturação das diferentes rotinas de abastecimento. Todo este processo de otimização estará assente no conceito de Mizusumashi. O Mizusumashi, ou comboio logístico como muitas vezes é referenciado, surge com o objetivo de separar a tarefa de abastecimento da função de montagem. A sua origem surge da adaptação do conceito de Milk Run (volta do leiteiro) à logística interna. Torna-se de relevo referir que, para que este “simples” conceito funcione com uma eficiência que proporcione a sua aplicação, são vastos os fatores que necessitam de ajustamentos ou mesmo, em alguns casos, de uma reestruturação completa. O trabalho desenvolvido nestas instalações fabris, e que culminou neste documento, teve como princípio a análise, avaliação e implementação de melhorias no sistema de abastecimento às linhas de montagem. Todo o processo de abastecimento foi analisado e desconstruído nas suas componentes, para que assim fosse possível desenhar o plano de reestruturação indicado. Foram implementadas melhorias de layout, tempos e tarefas. Os resultados foram positivos tendo em conta o objetivo inicial. Todo este plano foi pensado e documentado com o objetivo de tornar este sistema adaptável a possíveis mudanças. Foi possível então criar um sistema voltado para um plano de melhoria contínua. Com um abastecimento normalizado e rotinado a gestão de stocks é mais precisa diminuindo assim os desperdícios inerentes a estas funções.

Otimização da extração de ergosterol assistida por microondas a partir de Agaricus bisporus L., aplicando a técnica estatística de superfície e resposta combinada com a técnica de HPLC-UV

O aumento de consumo de cogumelos tem-se verificado em todo o mundo, não só pelo seu valor nutricional, sabor apurado e textura, mas também pelas suas propriedades medicinais. Existem vários estudos científicos que descrevem os benefícios do consumo de cogumelos, que advêm da sua riqueza em compostos bioativos, tais como micosteróis, em particular, ergosterol. Agaricus bisporus L. é o cogumelo mais consumido em todo o mundo, sendo a sua fração de esteróis constituída essencialmente por ergosterol (90%) [1], tornando a sua extração um tópico de elevado interesse já que esta molécula apresenta elevado valor comercial e inúmeras aplicações nas indústrias alimentar, farmacêutica e cosmética. Segundo a literatura, o teor de ergosterol pode variar entre 3 e 9 mg por g de cogumelo seco. Atualmente, os métodos tradicionais tais como a maceração e a extração em Soxhlet estão a ser substituídos por metodologias emergentes, nomeadamente a extração assistida por microondas, visando diminuir a quantidade de solvente utilizado e o tempo de extração e, naturalmente, aumentar o rendimento da mesma. No presente trabalho, utilizou-se A. bisporus como fonte de ergosterol, tendo-se otimizado as seguintes variáveis relevantes para a sua extração pela tecnologia de microondas (MAE): tempo (0-20 min), temperatura (60-210 ºC) e razão sólido-líquido (1-20 g/L). O solvente utilizado foi o etanol tendo-se aplicado a técnica estatística de superfície de resposta por forma a gerar modelos matemáticos que permitissem maximizar a resposta e otimizar as variáveis que afetam a extração de ergosterol. O conteúdo em ergosterol foi monitorizado por HPLC-UV. Os resultados demonstraram que a técnica MAE é promissora para a extração de ergosterol, tendo-se obtido, para as condições ótimas (20,4 min, 121,5ºC e 1,6 g/L), 569,4 mg ergosterol/100 g de massa seca, valor similar ao obtido com extração convencional por Soxhlet (671,5±0,5 mg/100 g de massa seca). Em síntese, a extração assistida por microondas demonstrou ser uma tecnologia eficiente para maximizar o rendimento de extração em ergosterol.