Tese (doutorado)-Universidade de São Paulo, Faculdade de Economia e Administração / Made available in DSpace on 2013-07-15T20:36:59Z (GMT). No. of bitstreams: 0

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2016. / Made available in DSpace on 2016-09-20T04:55:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 339484.pdf: 6014066 bytes, checksum: 1131478caedb447baf485224dddb6f06 (MD5) Previous issue date: 2016 / A diversidade de formas de representação de dados, ao longo do ciclo de desenvolvimento de um produto, tem criado a necessidade de uma linguagem comum, capaz de descrever seus dados de projeto, fabricação e medição. A norma ISO 14649, conhecida como padrão STEP-NC, nasceu como um esforço para a padronização do formato de troca de dados de produtos no âmbito da fabricação tipicamente por controle numérico computadorizado (CNC). Porém, apesar de haverem diversos trabalhos envolvendo a aplicação do padrão STEP-NC em máquinas CNC, há uma lacuna em métodos que permitam a aplicação do padrão STEP-NC na geração de programas para robôs industriais, os quais vêm sendo cada vez mais utilizados nas linhas de produção em empresas de manufatura, tanto em quantidade quanto em variedade. Este trabalho propõe um método aplicável a vários tipos de robôs industriais, o qual permite receber informações aderentes ao padrão STEP-NC e gerar as trajetórias para movimentar o robô, acelerando a sua integração na manufatura. O método utiliza o arquivo físico no formato STEP-NC para a usinagem de uma peça e, após as informações no arquivo serem interpretadas, gera-se a movimentação do robô mediante um algoritmo de cinemática inversa, considerando-se os parâmetros cinemáticos específicos de cada robô. O resultado é o conjunto dos pontos da trajetória expresso em função das juntas do robô e das coordenadas dos pontos acompanhadas da orientação do efetuador final. Com esses dados pode-se simular o processo usando-se diferentes softwares e, se necessário, esses dados podem ser traduzidos para a linguagem própria do fabricante do robô mediante pós-processadores. Para implementar o método proposto foi criado um sistema computacional na linguagem Java, o qual foi usado para gerar as trajetórias para a fabricação de duas peças prismáticas, tendo como entrada arquivos no formato STEP-NC. Essas trajetórias foram testadas em três robôs industriais com diferentes morfologias, em um ambiente virtual, comprovando-se a viabilidade da aplicação do método proposto. Este trabalho pretende contribuir para a sistematização da geração de trajetórias para robôs industriais, aderentes ao padrão STEP-NC, visando reduzir significativamente o tempo de programação de robôs, constituindo-se em um trabalho de interesse e utilidade tanto em aplicações industriais quanto no setor acadêmico.<br> / Abstract: The different forms of data representation, along the product development process, have created the need for a common language capable of describing the design, manufacturing, and measurement data. The ISO 14649 standard, known as the STEP-NC standard, began as an effort to standardize the product data exchange format within manufacturing typically by computerized numerical control (CNC). However, although there are several studies involving the application of the STEP-NC standard in CNC machines, there is a gap in methods for the application of STEP-NC standard in the generation of programs for industrial robots, which are being increasingly used in production lines in manufacturing companies, both in quantity and variety. This work proposes a method applicable to various types of industrial robots, which allows STEP-compliant information to be received and generates the path along which the robot should move, accelerating the setup and integration of robots in manufacturing. The method uses the physical file in STEP-NC format for machining a workpiece, and after the information in the file is interpreted, the movement of the robot is generated by means of an inverse kinematics algorithm, considering the specific kinematic parameters of each robot. The result is the set of points along the path expressed in terms of the robot joints and the coordinates of the points, together with the orientation of the end effector. With these data one can simulate the process using different pieces of software and, if necessary, these data can be translated into the language of the robot by postprocessors. In order to implement the proposed method a computer program was developed using the Java language, which was used to generate the paths to manufacture two prismatic parts, having as input the files in the STEP-NC format. These paths were tested on three industrial robots with different morphologies, in a virtual environment, confirming the feasibility of the proposed method. This work seeks to contribute to the systematization of path generation for industrial robots, compliant with the STEP-NC standard, in order to reduce significantly the robot programming time, which makes this work important for both industry and academia.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação. / Made available in DSpace on 2012-10-19T21:23:01Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2014-09-26T01:17:52Z : No. of bitstreams: 1 189286.pdf: 2588881 bytes, checksum: 5755bade92555d8574da667587344a4a (MD5)

Metodologias para processamento de sinais têm sido amplamente pesquisadas com o objetivo de se extrair informação útil a partir de dados de processo. Nesta categoria incluem-se os filtros digitais, os quais atenuam os ruídos ou erros aleatórios, componentes de alta freqüência do sinal. Técnicas de atenuação de ruído como aproximações polinomiais, filtros de Fourier e Ondaletas recebem destaque dentre as técnicas de filtragem. Os filtros das Ondaletas, por exemplo, baseiam-se nos componentes de freqüência de um sinal, realizando a transformada deste sinal de modo a eliminar as freqüências acima de um limite especificado. Este sinal suavizado (tendência), de ruído atenuado, também pode ser processado de modo a obter a sua derivada. A diferenciação numérica de sinais digitais tem muitas aplicações em processamento de sinais analíticos, devido às suas propriedades, e em várias técnicas de engenharia. Um sinal suavizado desempenha papel importante na identificação de estados estacionários por exemplo, que encontra grande aplicação em análise de processos, otimização, identificação de modelos e reconciliação de dados. Como estas aplicações requerem dados sob condição estacionária, ou muito próxima dela, um método eficiente de detecção de estacionários se faz necessário. A derivada de um sinal ruidoso fica mascarada pelo próprio ruído e não apresenta de forma clara os pontos de inflexão desejados para a análise do sinal. Faz-se necessário, portanto, tratar o sinal com um filtro de modo a reduzir ou eliminar o ruído antes de processá-lo ou, então, obter a tendência que este sinal apresenta. Neste trabalho busca-se comparar algumas metodologias comumente utilizadas para filtragem de sinais de processos e obtenção de tendências, e analisa-se a aplicação de uma destas metodologias para análise e identificação de estados estacionários. Uma metodologia multi-variável simples e eficiente baseada em PCA é proposta, tomando como referência o método proposto por JIANG et al. (2003), que determina um índice de estado estacionário pontual. Para validação do método, estudaram-se alguns sistemas industriais e os resultados obtidos são apresentados, mostrando-se satisfatórios. / Methodologies for signal processing are being widely used to extract useful information from process data. In this category are included the digital filters, which atenuate noise or randomic errors (i.e., high frequency components of the signal). Techniques to atenuate noise as polinomial approximation, Fourier filters and Wavelets are commonly used. The Wavelet filters, for example, are based on the high frequency components of the signal, performing the wavelet transform on it to eliminate de frequencies above a specified level. This smooth signal, with less noise (trend), can be also processed to obtain its derivative. Numerical diferentiation of digital signals has many applications in analytic signal processing, due to its properties, and in several engineering techniques. A smooth signal plays an important role in steady-state identification, for example, in applications for process analysis, process optimization, model identification and data reconciliation. As these applications require data under steady-state condition, or very close to it, an efficient method for steady-state detection is necessary. The derivative of a noisy signal is hidden by the noise itself and does not show clearly the inflexion points desired for the signal analysis. Thus it is necessary to filter the signal to reduce or even eliminate the noise before processing it. In this work, some commonly used filter techniques are used and compared, and the application of one of them to steady-state detection is analised. An easy and efficient multivariable metodology based on PCA is proposed, according to the method presented by JIANG et al. (2003), which determines a pointwise steady-state index. To validate the method, some industrial systems were studied and the obtained results are presented, showing that they are satisfatory.

Seguindo a tendência mundial de reaproveitamento dos escassos recursos materiais não-renováveis, a partir da reciclagem de resíduos urbanos e industriais, devido à inexistência de novas fontes de matéria-prima, busca-se, no presente estudo, estabelecer a recuperabilidade da matéria carbonosa remanescente em amostras de rejeitos carbonosos (subprodutos), refugados nas operações de beneficiamento quando produzem carvão CE-5200 nas Minas do Faxinal e Butiá Leste da COPELMI Mineração, gerando acréscimo na produção total, bem como avaliar as perdas ocorridas por ineficiência nas mesmas operações. As amostras recebidas foram divididas em três lotes, sendo cada lote tratado em granulometria diferenciada no Laboratório de Processamento Mineral (LAPROM) dessa Universidade. Com exceção do primeiro lote, que permaneceu na mesma granulometria em que foi recebido, os demais foram reduzidos 100% a -9,5 mm e -2,0 mm e juntamente com o primeiro classificados nas peneiras de aberturas 2,0 mm e 0,1 mm com a finalidade de mensuração do grau de liberação da fração orgânica, indicando os carvões teoricamente possíveis de serem recuperados de cada lote mediante ensaios de afunda-flutua. Nas densidades teóricas de corte de 1,5 g/cm3, 1,8 g/cm3, 2,0 g/cm3 e 2,2 g/cm3, e com base no critério inicial adotado para avaliação dos resultados dos parâmetros ‘recuperação mássica’ e ‘teor em cinzas’, acima de 12% e em torno de 30%, respectivamente, pesquisa-se dentre os diversos tipos de carvões residuais, aquele que se aproxima do tipo CE-5200 (carvão energético com poder calorífico superior de 5200 kcal/kg ou o teor em cinzas 30%) e com o conhecimento dos respectivos percentuais mássicos e teores em cinzas encontrados, avaliam-se suas características de lavabilidade resultantes com o fim de aplicação futura em escala industrial. Ao final dos ensaios em laboratório, verifica-se que na faixa 100% a -9,5 mm ocorre o maior grau de liberação da matéria orgânica, impactando nos resultados de recuperação mássica e teor em cinzas que se aproximam dos propostos. Os subprodutos Rejeito 1 e Intermediário originados na Mina Butiá Leste juntamente com Rejeito 1 procedente da Mina do Faxinal apresentam a relação ‘quantidade versus qualidade’ mais promissora, ou seja, 14,02% versus 28,65% e 18,10% versus 29,56%, e ainda 14,83% versus 29,77%, nessa ordem. Do subproduto Intermediário restante, obtém-se carvão com teor de cinzas superior de 35,60% (equivalente ao carvão tipo CE-4700 com mercado local) e massa recuperável de 16,13%. Esses resultados identificam as perdas existentes nas operações de beneficiamento de cada unidade produtora por não apresentarem adequada liberação de seus constituintes dentre outras causas possíveis e não discutidas no presente estudo. Torna-se evidente que a legitimação dos resultados ora apresentados, tendo em vista futura implantação do reprocessamento dos subprodutos, deve ser avalizada por criteriosa análise de viabilidade econômica, proposta ao final do trabalho. / This work is a study of recycling of coal wastes produced in coal processing by wet jigging. The process produces two waste products. One is the refuse from the first jigging step. The second one, is the cleaning step of the concentrate of the first, producing a second waste material called middling. The aim is to determine feasibility of increasing recovery by reprocessing those samples with an additional jigging step. The studied Samples came from Faxinal and Butiá Leste mines, belonging to COPELMI mining, from Rio Grande do Sul State, Brazil. Samples as received were divided in three groups: Sample A that was ground 100% - 103 mm. Sample B was ground to 100% -9.5 mm. and sample C which was ground 100% -2 mm. Then, each sample was divided in two or three particle sizes: Sample A was divided in –103 mm +2.0 mm, –2.0 mm +0.1 mm and –0.1 mm. By the other hand, sample B was divided in –9.5 mm +2.0 mm, –2.0 mm +0.1 mm and –0.1 mm. The last fraction C was divided in –2.0 mm +0.1 mm and –0.1 mm. In order to determine coal separation degree in each fraction, the samples were submitted to sink and float tests. The following densities series were prepared with bromoform and xylol: 1.5 g/cm3, 1.8 g/cm3, 2.0 g/cm3 and 2.2 g/cm3. The criteria to determine recoverability was to get minimum of 12% recovery with no more than 30% ash, because in that range calorific capacity of coal is the order of 5200 kcal/kg. The results obtained showed that samples that best fitted the criteria were the fraction 100% -9.5 mm for both mines. However, middling for Faxinal did not give adequate products. In effect, sample from first refuse of Butiá Leste gave 14.02% recovery and 28.65% ash. Middling of the same sample gave 18.10% recovery and 29.56% ash. On the other hand, Faxinal first refuse gave 14.83% recovery and 29.77% ash. But, middling of this sample despite that recovery was not bad (16.13%), ash grade was out of the range of the criteria used (35.60%). These results showed that technically it is possible to recover more coal from samples of the mines studied. Nevertheless, the application of the process must be supported by an economical analysis.

Este trabalho foi realizado para o desenvolvimento e caracterização de compostos à base do copolímero aleatório de poli (estireno-co-butadieno) – SBR, contendo resíduo do próprio polímero oriundo de aparas de solados da indústria calçadista. Foi estudada a influência da incorporação de diferentes concentrações do resíduo SBR nas propriedades mecânicas e térmicas dos compostos de SBR para solados. As propriedades mecânicas e térmicas destas composições foram comparadas a formulações contendo diferentes concentrações de sílica. Os resultados mostraram que aumentando o teor de resíduo de SBR na formulação ocorre um aumento na viscosidade, devido à estrutura já reticulada do resíduo. Foi verificado que o aumento no tamanho de partícula do resíduo de SBR incorporado acentuou esta tendência. A redução do número de ligações cruzadas nas misturas pela elevação do teor de resíduo SBR reduz o índice de inchamento e provoca a diminuição nas propriedades mecânicas de tensão à ruptura, alongamento e resistências à abrasão, rasgamento e à flexão. Já a elevação na dureza, densidade e resistência à descolagem, se devem à redução na mobilidade entre as cadeias poliméricas provocado pelo acréscimo do resíduo SBR, que contém estrutura super segmentada, oriunda das reticulações existentes, o que diminui a flexibilidade da matriz polimérica onde for incorporado. Pelo uso da metodologia estatística de análise de variância (ANOVA) os resultados das propriedades mecânicas de tensão à ruptura, alongamento e resistências ao rasgamento foram validados para além da amostra analisada. Já pela análise de regressão linear foi possível afirmar que as concentrações de sílica e de resíduo SBR têm efeito sobre as propriedades mecânicas e esta relação pode ser expressa através de modelos de comportamento, que podem ser representados graficamente. Também é possível prever um modelo de comportamento mecânico incluindo concentrações intermediárias não medidas experimentalmente dentro dos limites observados da amostra. / In this study the development and characterization of compounds based on the random styrene-butadiene copolymer poly (styrene-co-butadiene) rubber (SBR), containing residue of the polymer itself originating from sole scraps of the shoe industry, was carried out. The influence of the incorporation of different concentrations of SBR residue on the mechanical and thermal properties of SBR for sole compounds was studied. The mechanical and thermal properties of these compositions were compared with formulations containing different silica concentrations. The results showed that increasing the SBR residue content in the formulation led to an increase in viscosity, due to the already cross-linked structure of the residue. It was verified that the increase in the particle size of the SBR residue incorporated enhanced this tendency. The reduction in the number of cross-links in the mixtures with an increase in the SBR residue content reduces the swelling index and causes a decrease in the mechanical properties of stress rupture, elongation, and abrasion, tearing and flexion resistances. The increases in hardness, density and resistance to debonding are due to the reduction in mobility between the polymer chains caused by the increase in SBR residue, which contains a super segmented structure, originating from the existing cross-links, which decreases the flexibility of the polymer matrix wherever it is incorporated. Through the use of the statistical methodology analysis of variance (ANOVA) the results for the mechanical properties of stress rupture, elongation and tearing resistance were validated beyond the sample analyzed. It was possible to affirm through the linear regression analysis that the silica and SBR residue concentrations have an effect on the mechanical properties and this relation can be expressed through behavior models, which can be represented graphically. It is also possible to predict a mechanical behavior model including intermediate concentrations not experimentally measured within the observed limits of the sample.

Resumo não disponível.

Tendo em vista que a redução da geração de resíduos industriais é limitada, a reciclagem de resíduos tem sido praticada na tentativa de minimizar os danos causados pelos mesmos. Devido à grande quantidade de materiais consumidos, a indústria da construção civil mostrase promissora para reciclagem de resíduos. Assim como vem sendo praticado com as escórias de alto-forno, esta pesquisa propõe a utilização da escória granulada de fundição, resíduo gerado no processo de fusão de ferro fundido via cubilô, como um material cimentante em concretos na construção civil. Ensaios de caracterização da escória apresentaram bons resultados para aplicação deste resíduo como substituição ao cimento, em termos de índice de pozolanicidade, grau de vitrificação, entre outros. Em razão de um grande número de estruturas de concreto armado necessitarem de intervenções, por não apresentarem um desempenho satisfatório em pouco tempo de uso, que a durabilidade das estruturas de concreto vem sendo amplamente estudada. Sendo assim, esta pesquisa avalia a durabilidade dos concretos com escória granulada de fundição, em termos de absorção de água por sucção capilar e penetração de íons cloreto. Foram estudados concretos contendo diferentes teores de substituição de cimento por escória granulada de fundição (0% - 10% - 30% - 50%), em volume, e relações água/aglomerante (0,40 – 0,55 – 0,70).Os resultados mostram que, para a mesma relação água/aglomerante, a substituição de cimento por escória granulada de fundição aumenta significativamente a taxa de absorção de água e não prejudica significativamente a penetração de íons cloreto. Entretanto, para um mesmo valor de resistência à compressão, a incorporação de escória granulada de fundição é viável tecnicamente, pois diminui a taxa de absorção e a penetração de cloretos.

A síntese de redes de trocadores de calor foi muito bem estudada pela comunidade científica nos últimos trinta anos, porém, o desenvolvimento de métodos e a melhoria dos já existentes sempre foram o foco principal da grande maioria dos autores. São poucos os trabalhos que aplicam qualquer uma das metodologias a situações reais e discorrem sobre as dificuldades encontradas - provavelmente porque as empresas não têm interesse em tornar público os resultados obtidos. Este trabalho aplica a metodologia do ponto de estrangulamento na nova fábrica de farelo branco do Parque Industrial de Esteio e, portanto, pode servir como um guia prático aos profissionais que desejem fazer o mesmo em outras plantas industriais. Esta dissertação sintetiza duas redes de trocadores de calor para a fábrica de farelo branco de Esteio, levando em consideração as condições econômicas e os custos de equipamento e de montagem no Brasil. A primeira rede estabelecida é baseada em aproveitamentos térmicos utilizados pelos fabricantes e pelas empresas que dominam a tecnologia de extração de óleos vegetais, já a segunda rede sintetizada utiliza a metodologia do ponto de estrangulamento. Os dois resultados obtidos são bastante viáveis economicamente, sendo que a rede sintetizada pelo ponto de estrangulamento é mais econômica. O Valor Presente Líquido é utilizado como critério de cálculo de viabilidade das duas redes. Foi demonstrado que para a realidade brasileira este critério é mais adequado que o Custo Total Anualizado. A flexibilidade da rede produzida pelo método do ponto de estrangulamento foi avaliada de maneira preliminar por simulação e tabelas de sensibilidade. O resultado obtido é robusto na posta em marcha e quando a planta é submetida a variações no extrator - situações que produzem distúrbios importantes e freqüentes. A aplicação da metodologia do ponto de estrangulamento na integração energética da fábrica de farelo branco confirmou a simplicidade do método e a sua forte interação com o engenheiro de processos. O Rio Grande do Sul tem muito a ganhar se esta metodologia for disseminada nas universidades e nas empresas que compõe o parque industrial do estado.

A crescente preocupação com o meio ambiente, associada com o aumento da população e conseqüentemente da geração de resíduos, induz pesquisas no sentido de viabilizar o aproveitamento de resíduos como matéria-prima para a produção de materiais. O resíduo sólido gerado no processo de acabamento de peças de zamac é, devido às suas características iniciais, uma fonte potencialmente interessante de matéria-prima para a obtenção de produtos cerâmicos. Este trabalho apresenta um estudo de obtenção de materiais cerâmicos utilizando o resíduo sólido gerado no acabamento de peças de zamac como matéria-prima. Para tanto, foi realizada a caracterização do resíduo através de análise química, mineralógica, morfológica, termogravimétrica, granulométrica, determinação do teor de umidade, perda ao fogo, área superficial, bem como a caracterização quanto aos riscos ao meio ambiente. Para comprovar o potencial de utilização do resíduo como matéria-prima para a produção de materiais cerâmicos foram confeccionados corpos-de-prova utilizando somente o resíduo. Estes corpos-de-prova foram caracterizados quanto as suas propriedades físicas e mecânicas Devido ao fato dos corpos-de-prova confeccionados somente com o resíduo apresentarem alta porosidade e conseqüentemente baixa resistência mecânica, foram confeccionados corpos-de-prova com diferentes formulações de vidro adicionado ao resíduo. O vidro utilizado foi caracterizado quanto a sua distribuição granulométrica e composição química. Estes corpos-de-prova foram caracterizados quanto as suas propriedades físicas, mecânicas, mineralógicas, microestruturais. Também foi avaliada a compatibilidade ambiental do processo de queima de corpos-de-prova, através da determinação das emissões gasosas geradas no processo. Os resultados obtidos demonstram que o material cerâmico produzido pode ser utilizado como placas cerâmicas para revestimento.