Otimização dos parâmetros de processamento em Laser Melting

Dissertação de mestrado integrado em Engenharia Mecânica

Otimização dos parâmetros de extração para determinação multiresíduo de pesticidas em amostras de água empregando microextração em fase sólida

In this study the factors that affect the extraction of pesticide residues from water samples for their determination by solid-phase micro-extraction (SPME) and GC/MS were optimized. The fiber polymer, the extraction mode, the ionic strength, the stirring rate, the pH and the extraction time were the most significant parameters evaluated. The recovery obtained with the proposed method ranged from 94 to 110% and the sensitivity of the method, determined by calculating the detection limit (DL), ranged from 0.004 to 0.1 mug l-1. The results obtained with spiked real samples, at the 0.1 mug l-1 level, showed acceptable conformity with the expected values.

Otimização dos parâmetros de produção de hidrolisados protéicos enzimáticos utilizando pescado de baixo valor comercial

The enzymatic modification of proteins has been widely studied with the aim of add value to low commercial value fish. The objective of this work was to evaluate and optimize the parameters involved in the production process of an enzymatic protein hydrolyzed with high protein content. The results showed that for Alcalase the most significant parameters were temperature, pH and substrate concentration and for Flavourzyme were pH, substrate concentration and enzyme concentration. It was obtained for Alcalase a predictive model for the recovered nitrogen and for Flavourzyme a predictive model for the hydrolysis degree.

Otimização dos parâmetros de lingotamento contínuo para minimizar a ocorrência de trincas superficiais no aço DIN-20MnCr5 Mod

As trincas superficiais são defeitos que podem ocorrer durante a fabricação de aços. A incidência e gravidade desses defeitos aumentam quando há a adição de elementos químicos fragilizantes na sua composição química, especialmente no fabrico de aços especiais microligados e acalmados ao alumínio.Para neutralizar o efeito nocivo desses elementos (ex: Nb, N e V), tem-se que otimizar os parâmetros do processo de lingotamento contínuo. Este trabalho buscou a otimização dos parâmetros de lingotamento para diminuir as trincas superficiais do aço DIN-20MnCr5 Mod.Os pontos básicos aqui tratados foram: otimização do pó de molde; otimização do resfriamento secundário e; otimização da velocidade de lingotamento. Pode-se concluir que o uso de um pó de molde de alta basicidade, a aplicação de baixas intensidades de resfriamento secundários e as altas velocidade de lingotamento diminuem a formação de trincas superficiais. Algumas conclusões foram tiradas em laboratório através de um simulador termomecânico e todos os resultados foram validados na planta da Gerdau Aços Finos Piratini.

Otimização dos parâmetros de monopolos planares de microfita para aplicações em sistemas de banda ultra larga

This work presents a theoretical and experimental investigation about the properties of microstrip antennas for ultra-wideband systems. Configurations of elliptic monopoles with different eccentricities and circular monopoles are considered. Two prototypes for each antenna configuration were built, one with the typical microstrip configuration and the other is similar to the first, except for a small aperture in the ground plane. Therefore, this work proposes to modify the configuration of the ground plane of the monopoles designed adding a rectangular stub, in order to optimize and improve the performance of such structures. The obtained results show that the introduction of that rectangular aperture in the ground plane allows an improvement of the frequency response for the considered antenna propotypes. It is observed a good agreement between the measured and simulated results. Finally, some proposals for future works are presented

Kappa-PSO-ARTMAP Fuzzy: uma metodologia para detecção de intrusos baseado em seleção de atributos e otimização de parâmetros numa rede neural ARTMAP Fuzzy

Pós-graduação em Engenharia Elétrica - FEIS

Otimização dos parâmetros para obtenção de nanotubos em Ti-Cp por anodização eletroquímica e aplicação na liga experimental Ti-35Nb-7Zr

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Otimização dos parâmetros de um modelo de bomba em sistemas de bombeio centrífugo submerso

One of several techniques applied to production processes oil is the artificial lift, using equipment in order to reduce the bottom hole pressure, providing a pressure differential, resulting in a flow increase. The choice of the artificial lift method depends on a detailed analysis of the some factors, such as initial costs of installation, maintenance, and the existing conditions in the producing field. The Electrical Submersible Pumping method (ESP) appears to be quite efficient when the objective is to produce high liquid flow rates in both onshore and offshore environments, in adverse conditions of temperature and in the presence of viscous fluids. By definition, ESP is a method of artificial lift in which a subsurface electric motor transforms electrical into mechanical energy to trigger a centrifugal pump of multiple stages, composed of a rotating impeller (rotor) and a stationary diffuser (stator). The pump converts the mechanical energy of the engine into kinetic energy in the form of velocity, which pushes the fluid to the surface. The objective of this work is to implement the optimization method of the flexible polyhedron, known as Modified Simplex Method (MSM) applied to the study of the influence of the modification of the input and output parameters of the centrifugal pump impeller in the channel of a system ESP. In the use of the optimization method by changing the angular parameters of the pump, the resultant data applied to the simulations allowed to obtain optimized values of the Head (lift height), lossless efficiency and the power with differentiated results.

Otimização de parâmetros mecânicos e microestruturais dos moldes em areia de sílica ligados quimicamente pelo processo de cura a frio em fundição de aço

Surface defects on steel parts borne costs of smelting industries due to the need of rework. Sand molds are frequently used in foundry industries and largely responsible for providing surface defects. This study aims to optimize the levels of the molding process variables to minimize the occurrence of surface defects in steel castings in silica sand molds chemically linked by cold cure process. The methodology used the experimental design with split plot, being considered in the study the resin percentage factors in the mold formulation, addition of iron oxide, type of paint, the paint application method, amount of ink layers, use of hot air along the lines and waiting time of the mold before casting. They were analyzed as response variables erosion defects, sand inclusion, penetration, porosity and surface finish. Tensile strength tests were performed to evaluate the influence of factors on mechanical parameters and the microstructural parameters were carried out the analysis of X-ray diffraction, scanning electron microscopy (SEM) and thermal analysis (TG / DSC / dilatometry). The results elucidate that for the faulty erosion, the only significant factor with a 95% confidence level was the type of ink and the ink alumina-based superior results obtained. For the sand inclusion of defect, there were three significant factors, with best results obtained with alumina-based paint and spray applied using hot air in the mold before casting the metal. For the defect penetration, there were four significant factors, the best results being achieved with 0.8% of resin and addition of iron oxide in the molding formulation, the paint being applied by brush and standby time of 24 hours before leak. For the defect porosity with a 95% confidence level, no significant factors. For the defect surface finish, the best results were achieved with the 0.8% formulation of the resin in the mold and application of the paint brush. To obtain the levels of the factors that optimize all defects simultaneously, we performed a weighted average of the results of each type of fault, concluding that the best levels of the factors were: 0.8% resin and addition of iron oxide in the formulation of the template, application of two coats of paint applied with a brush or spray, using hot air in the mold before casting and 24 hours of waiting ready the mold before casting. These levels of the optimized factors were used in an experiment to confirm that ratified the results, helping to reduce rework and consequently reducing costs of cast steel parts.

Otimização dos parâmetros de maquinagem no processo de fresagem

Cada vez mais, os principais objetivos na indústria é a produção a baixo custo, com a máxima qualidade e com o tempo de fabrico o mais curto possível. Para atingir esta meta, a indústria recorre, frequentemente, às máquinas de comando numérico (CNC), uma vez que com esta tecnologia torna se capaz alcançar uma elevada precisão e um tempo de processamento mais baixo. As máquinas ferramentas CNC podem ser aplicadas em diferentes processos de maquinagem, tais como: torneamento, fresagem, furação, entre outros. De todos estes processos, o mais utilizado é a fresagem devido à sua versatilidade. Utiliza-se normalmente este processo para maquinar materiais metálicos como é o caso do aço e dos ferros fundidos. Neste trabalho, são analisados os efeitos da variação de quatro parâmetros no processo de fresagem (velocidade de corte, velocidade de avanço, penetração radial e penetração axial), individualmente e a interação entre alguns deles, na variação da rugosidade num aço endurecido (aço 12738). Para essa análise são utilizados dois métodos de otimização: o método de Taguchi e o método das superfícies. O primeiro método foi utilizado para diminuir o número de combinações possíveis e, consequentemente, o número de ensaios a realizar é denominado por método de Taguchi. O método das superfícies ou método das superfícies de resposta (RSM) foi utilizado com o intuito de comparar os resultados obtidos com o método de Taguchi, de acordo com alguns trabalhos referidos na bibliografia especializada, o RSM converge mais rapidamente para um valor ótimo. O método de Taguchi é muito conhecido no setor industrial onde é utilizado para o controlo de qualidade. Apresenta conceitos interessantes, tais como robustez e perda de qualidade, sendo bastante útil para identificar variações do sistema de produção, durante o processo industrial, quantificando a variação e permitindo eliminar os fatores indesejáveis. Com este método foi vi construída uma matriz ortogonal L16 e para cada parâmetro foram definidos dois níveis diferentes e realizados dezasseis ensaios. Após cada ensaio, faz-se a medição superficial da rugosidade da peça. Com base nos resultados obtidos das medições da rugosidade é feito um tratamento estatístico dos dados através da análise de variância (Anova) a fim de determinar a influência de cada um dos parâmetros na rugosidade superficial. Verificou-se que a rugosidade mínima medida foi de 1,05m. Neste estudo foi também determinada a contribuição de cada um dos parâmetros de maquinagem e a sua interação. A análise dos valores de “F-ratio” (Anova) revela que os fatores mais importantes são a profundidade de corte radial e da interação entre profundidade de corte radial e profundidade de corte axial para minimizar a rugosidade da superfície. Estes têm contribuições de cerca de 30% e 24%, respetivamente. Numa segunda etapa este mesmo estudo foi realizado pelo método das superfícies, a fim de comparar os resultados por estes dois métodos e verificar qual o melhor método de otimização para minimizar a rugosidade. A metodologia das superfícies de resposta é baseada num conjunto de técnicas matemáticas e estatísticas úteis para modelar e analisar problemas em que a resposta de interesse é influenciada por diversas variáveis e cujo objetivo é otimizar essa resposta. Para este método apenas foram realizados cinco ensaios, ao contrário de Taguchi, uma vez que apenas em cinco ensaios consegue-se valores de rugosidade mais baixos do que a média da rugosidade no método de Taguchi. O valor mais baixo por este método foi de 1,03μm. Assim, conclui-se que RSM é um método de otimização mais adequado do que Taguchi para os ensaios realizados. Foram obtidos melhores resultados num menor número de ensaios, o que implica menos desgaste da ferramenta, menor tempo de processamento e uma redução significativa do material utilizado.

Planeamento e otimização de femto-células em ambiente empresarial

O objetivo deste trabalho consiste em avaliar as capacidades das femto-células, no âmbito do planeamento e otimização de redes Universal Mobile Telecommunication System (UMTS) instaladas no interior de edifícios num ambiente empresarial. A avaliação será feita através do estudo da tecnologia das femto-células, e do planeamento efetuado num cenário real onde, através do desenvolvimento e teste de um conjunto parametrizações, será avaliado o funcionamento das femto-células assim como forma de otimizar o seu desempenho. O estudo realizado permitiu identificar um conjunto de características que as femto-células partilham com as Self-Organizing Networks (SON), como a auto-configuração, auto-otimização de parâmetros rádio, ajuste dinâmico da área de cobertura, atribuição automática de Scrambling Codes (SC) e da frequência da portadora, criação automática de relações de vizinhança, entre outras, que permitem facilitar o processo de planeamento e otimização de redes móveis UMTS. Recorrendo a um cenário empresarial real, foi efetuado um planeamento celular indoor de raiz, através do qual foi possível testar o funcionamento da algumas das principais funções das femto-células, nomeadamente a capacidade de ajuste dinâmico da área de cobertura. Foi também avaliado o funcionamento de um grupo co-localizado de femto-células, onde foi possível testar parametrizações com o objetivo de melhorar o processo de handover entre as femto-células do grupo, e entre estas e a rede macro Global System for Mobile Communications (GSM). A avaliação de cada um de cada uma das parametrizações testada, é efetuada a partir das medidas recolhidas no terreno, recorrendo à ferramenta TEMS® Investigation, assim como aos Key Performance Indicators (KPIs) que as femto-células disponibilizam. Os resultados obtidos mostram o benefício da utilização das femto-células num ambiente empresarial real, assim como os eventuais problemas e desafios que podem surguir do planeamento celular indoor recorrendo à tecnologia das femto-células, sendo apresentada a parametrização que permite obter o melhor desempenho da rede instalada.

Estudo de soluções de otimização para edifícios de balanço energético nulo

Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia Civil – Perfil de Construção

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

Estudo dos parâmetros de extração de fenol de efluentes aquosos por um tensoativo não iônico

Environmental sustainability has become one of the topics of greatest interest in industry, mainly due to effluent generation. Phenols are found in many industries effluents, these industries might be refineries, coal processing, pharmaceutical, plastics, paints and paper and pulp industries. Because phenolic compounds are toxic to humans and aquatic organisms, Federal Resolution CONAMA No. 430 of 13.05.2011 limits the maximum content of phenols, in 0.5 mg.L-1, for release in freshwater bodies. In the effluents treatment, the liquid-liquid extraction process is the most economical for the phenol recovery, because consumes little energy, but in most cases implements an organic solvent, and the use of it can cause some environmental problems due to the high toxicity of this compound. Because of this, exists a need for new methodologies, which aims to replace these solvents for biodegradable ones. Some literature studies demonstrate the feasibility of phenolic compounds removing from aqueous effluents, by biodegradable solvents. In this extraction kind called "Cloud Point Extraction" is used a nonionic surfactant as extracting agent of phenolic compounds. In order to optimize the phenol extraction process, this paper studies the mathematical modeling and optimization of extraction parameters and investigates the effect of the independent variables in the process. A 32 full factorial design has been done with operating temperature and surfactant concentration as independent variables and, parameters extraction: Volumetric fraction of coacervate phase, surfactant and residual concentration of phenol in dilute phase after separation phase and phenol extraction efficiency, as dependent variables. To achieve the objectives presented before, the work was carried out in five steps: (i) selection of some literature data, (ii) use of Box-Behnken model to find out mathematical models that describes the process of phenol extraction, (iii) Data analysis were performed using STATISTICA 7.0 and the analysis of variance was used to assess the model significance and prediction (iv) models optimization using the response surface method (v) Mathematical models validation using additional measures, from samples different from the ones used to construct the model. The results showed that the mathematical models found are able to calculate the effect of the surfactant concentration and the operating temperature in each extraction parameter studied, respecting the boundaries used. The models optimization allowed the achievement of consistent and applicable results in a simple and quick way leading to high efficiency in process operation.

Influência dos parâmetros de processamento por RTM no volume de vazios em compósitos carbono/epóxi

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG