Thermoset resin based fibre reinforced polymer-matrix composite materials (PMCs) have provided excellent solutions to many industries based on their great specific strength, high design freedom and other characteristics such as water resistance, corrosion resistance, tailorable electrical conductivity, tailorable thermal performance and many others. But, despite of all their benefits, the materials are also limited by uneconomical recycling and management post service life, demanding raw materials storage conditions, less than ideal environmental impact during manufacturing, and relatively low productivity. The purpose of the present work was to investigate economically feasible production of a continuous fibre reinforced thermoplastic composite (CFRTP) alternative solution, for an existing company, that could overcome weak points and limitations of thermosets under increasing environmental needs and pursuit of higher efficiency. Work aimed at fulfilling the following objectives: 1) document existing thermoplastic composite materials and understand selected manufacturing methods, raw materials, mechanical behaviour and operational feasibility; 2) select, design, and build a fully functional CFRTP manufacturing line; 3) design and run Taguchi methods to analyze the product using multifactorial ANOVA to gently introduce rigorous quality control; and 4) identify the input parameters that most affect output product quality, that could be used to optimize the process, as well as input parameters that have no statistically significant effects on the output and therefore do not warrant investment in funds and time in order to control them. Throughout the work, it was showed that CFRTP could been produced efficiently with consistent quality. Unidirectional prepreg can be used directly or further processed for usage in many industries such as pipelines, light construction and automotive components. The design of the CFRTP solution fulfilled necessary conditions and successfully produced CFRTP unidirectional prepreg product. Prepreg produced under 16 different sets of conditions was tested and data was collected. Using Taguchi methods, this study found that the fibre volume fraction, condition of impregnation mould, condition of cooling rollers and extruding temperature all have statistically significant effects on product quality. But limited by restriction from time and cost by production based environments, it is imperative to conduct this work perfectly, in later research a more focused study can be done based on the results of this study. Still, thesis demonstrates a CFRTP mass production solution, verifies CFRTP impregnation and offers a significant route for upgrading environmental protection and production efficiency. The work also identifies key parameters that affect unidirectional prepregs properties.

Nesse trabalho, apresentaremos o método econômico desenvolvido por Taguchi para monitoramento on line da qualidade para atributos. O propósito deste método é obter o intervalo de inspeção que minimiza o custo esperado por item produzido em um processo industrial. Em seguida, mostraremos o modelo alternativo proposto por Nayebpour e Woodall (1993) e a derivação dos estimadores de máxima verossimilhança e de Bayes desenvolvida por Borges, Esteves e Wechsler (2005). Finalmente, apresentaremos uma nova solução para o problema de determinação do intervalo de inspeção ótimo sob a perspectiva da Teoria de Decisão Bayesiana. A última solução será ilustrada com alguns exemplos. / In this work, we present Taguchi\'s economic on line quality monitoring method for attributes. The aim of this method is to obtain the inspection interval that minimizes the expected cost per item produced in an industrial process. After that, we will consider the alternative method proposed by Nayebpour e Woodall (1993) and the derivation of the maximum likelihood and Bayes estimators developed by Borges, Esteves e Wechsler (2005). Finally, we will propose a new solution to the problem of inspection interval determination through Bayesian Decision Theory. This last solution will be implemented and its performance will be illustrated with a few examples.

Submitted by Eunice Novais (enovais@uepg.br) on 2018-07-24T12:23:29Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Bruno Alexandro Melo Cordoba.pdf: 5568473 bytes, checksum: b7b2a5b911d9cf8f3e1f1564ba6a257e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-24T12:23:29Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Bruno Alexandro Melo Cordoba.pdf: 5568473 bytes, checksum: b7b2a5b911d9cf8f3e1f1564ba6a257e (MD5) Previous issue date: 2018-01-30 / A moldagem por injeção é um dos processos mais versáteis e amplamente empregada na manufatura de polímeros. Entretanto, há uma incidência de tantos fatores que tendem a influenciar o processo, ao ponto que um controle rigoroso dos parâmetros do processo se faz necessário para obtenção de peças com nível de qualidade adequada. Neste estudo, foram avaliadas as relações entre condições de processo, microestrutura e propriedades para o polímero Acrilonitrila-Butadieno-Estireno (ABS). Para tal, o ABS foi injetado em 9 condições, variando-se importantes parâmetros de injeção: temperatura do fundido (entre 210 e 240 ºC), temperatura do molde (45 – 65 ºC), pressão de compactação (150 - 250 bar) e velocidade de injeção (50 – 110 cm3/s). A partir dos resultados das propriedades mecânicas obtidas (Resistência sob Tração, Resistência ao Impacto, Módulo Elástico e Força Máxima sob Impacto), foram desenvolvidos 3 modelos de predição, determinados via Método Taguchi, Superfície de Resposta e Regressão Linear, sendo que o Método Taguchi apresentou maior eficácia. A partir dos modelos de previsão foram escolhidas 4 condições de injeção distintas da matriz ortogonal, no intuito de se verificar a precisão dos modelos criados. A microestrutura foi avaliada através da Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) de amostras fraturadas por impacto instrumentado e pela medição dos domínios elastoméricos (distribuição do tamanho do Polibutadieno) via análise de imagem. Por fim, foi aplicado o tratamento térmico de alívio de tensões, as propriedades mecânicas foram determinadas e por fim comparadas entre presença e ausência de tratamento térmico, onde foi observado que não se apresentou efeito considerável. / Injection molding is one of the most versatile and widely used processes in the manufacture of polymers. However, there is an incidence of so many factors that tend to influence the process, to the point that strict control of the process parameters is necessary to obtain pieces with adequate quality level. In this study, the relationships between process conditions, microstructure and properties for acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) polymer were evaluated. To do this, ABS was injected under 9 conditions, varying important injection parameters: melt temperature (between 210 and 240 ºC), mold temperature (45-65 ºC), compression pressure (150-250 bar) and injection rate (50-110 cm 3 / s). From the results of the mechanical properties obtained (Resistance under Traction, Impact Resistance, Elastic Modulus and Maximum Force under Impact), 3 prediction models were developed, determined by the Taguchi Method, Response Surface and Linear Regression, with the Taguchi Method was more effective. From the prediction models four different injection conditions of the orthogonal matrix were chosen, in order to verify the accuracy of the models created. The microstructure was evaluated by Scanning Electron Microscopy (SEM) of fractured samples by instrumented impact and by the measurement of the elastomeric domains (distribution of the polybutadiene size) through image analysis. Finally, the thermal treatment of stress relief was applied, the mechanical properties were determined and finally compared between the presence and absence of heat treatment, where it was observed that no considerable effect was observed.

Nesse trabalho, apresentaremos o método econômico desenvolvido por Taguchi para monitoramento on line da qualidade para atributos. O propósito deste método é obter o intervalo de inspeção que minimiza o custo esperado por item produzido em um processo industrial. Em seguida, mostraremos o modelo alternativo proposto por Nayebpour e Woodall (1993) e a derivação dos estimadores de máxima verossimilhança e de Bayes desenvolvida por Borges, Esteves e Wechsler (2005). Finalmente, apresentaremos uma nova solução para o problema de determinação do intervalo de inspeção ótimo sob a perspectiva da Teoria de Decisão Bayesiana. A última solução será ilustrada com alguns exemplos. / In this work, we present Taguchi\'s economic on line quality monitoring method for attributes. The aim of this method is to obtain the inspection interval that minimizes the expected cost per item produced in an industrial process. After that, we will consider the alternative method proposed by Nayebpour e Woodall (1993) and the derivation of the maximum likelihood and Bayes estimators developed by Borges, Esteves e Wechsler (2005). Finally, we will propose a new solution to the problem of inspection interval determination through Bayesian Decision Theory. This last solution will be implemented and its performance will be illustrated with a few examples.

Com o crescente número de indústrias pertinentes à área química, atrelada a grande quantidade de novos produtos, grande variedade de resíduos tem sido gerado diariamente. A maior parte do descarte dessas indústrias constitui-se de cargas muito poluentes e de difícil degradação, sendo em muitos casos incinerada. Resíduos desta classe, devido ao poder tóxico, devem como primeira etapa passar por um tratamento químico, visto que o tratamento biológico utiliza bactérias decompositoras as quais não suportariam o meio agressivo. Os processos muito utilizados hoje como tratamento químico são os processos oxidativos avançados (POAs), os quais podem ser utilizados de várias formas diferentes, sendo como caracteristica final a formação de radicais hidroxila. Desta forma, os processos heterogêneos têm recebido muito destaque na descontaminação de águas, principalmente industriais. Desta maneira, o presente trabalho teve como delineamento a construção e aplicação de um reator Counpound Parabolic Concentrator (CPC), para posterior tratamento de água de reação da produção de resina fenólica. Como fonte de radiação utilizada pelo reator, foi utilizada a própria radiação solar com o prematuro intuito de redução de custo do processo. Como fonte de radicais hidroxila, optou-se pelo uso de peróxido de hidrogênio, utilizando como catalisador o dióxido de titânio P25 Degussa. O reator teve como tempo de operação uma hora para cada batelada de 20 litros, onde amostras foram coletadas a cada dez minutos. As condições a serem avaliadas neste projeto, foram definidas de acordo com trabalhos previamente consultados pela literatura. A árvore de dados obtida pós-tratamento foi analisada segundo método de Taguchi utilizando assim uma matriz ortogonal com 16 experimentos, todos eles realizados em duplicata. Como variável resposta do processo foram analisadas a redução de Demanda Química de Oxigênio bem como o Carbono Orgânico Total. Entretanto para as condições dos fatores utilizadas neste trabalho, foi observada uma não redução satisfatória dos paramentros analisados, o que pode ser atribuído ao tempo para cada batelada atrelado a elevada carga orgânica inicial. / With the growing number of industries relevant to the chemical area, linked to large amount of new products, great variety of waste has been generated daily. Most of the disposal of these industries is made up of loads very difficult to clean and degradation, and in many cases burned. Waste from this class, due to the toxic power, as a first step must go through a chemical treatment, since the biological treatment uses decomposing bacteria which can not handle the aggressive media. The processes commonly used today as chemical treatment are advanced oxidation processes (AOPs), which can be used in several different ways, as being characteristic final formation of hydroxyl radicals. Thus, the heterogeneous processes have received much emphasis on clean water, mainly industrial. Thus, this study was to design and implement the construction of a reactor Counpound Parabolic Concentrator (CPC) for further treatment of water from the reaction of phenolic resin production. As a source of radiation used by the reactor itself was used solar radiation with the early effort to reduce the cost of the process. As a source of hydroxyl radicals, we chose to use hydrogen peroxide, using as catalyst titanium dioxide Degussa P25. The reactor had the time of operation an hour for each batch of 20 liters, where samples were collected every ten minutes. The conditions to be evaluated in this project were defined in accordance with those previously found in the literature. The tree of data obtained after treatment was assessed by using Taguchi method as an orthogonal matrix with 16 experiments, all performed in duplicate. As response variable of the process were analyzed to reduce Chemical Oxygen Demand and Total Organic Carbon. However for the conditions of the factors used in this study, we observed no satisfactory reduction of paramentros analyzed, which can be attributed to the time for each batch tied to high organic load stage.

Este estudo teve como objetivo o uso de Processos Oxidativos Avançados (POA\'s), para a descoloração e degradação dos corantes azo (Congo Red) e (Acid Yellow 42) em solução aquosa, sendo realizado em escala de bancada (processo batelada), utilizando-se reator tubular. Utililizou-se o Processo Oxidativo Avançado UV/H2O2, avaliando a influência dos seguintes fatores: concentração dos corantes, pH, temperatura, concentração do H2O2, concentração do NaCl e concentração do Na2SO4. Para a otimização dos parâmetros utilizados nas oxidações dos corantes, um planejamento estatístico (Método Taguchi) foi empregado para selecionar os de melhor eficiência para a efetivação do processo proposto. A forma de verificação dos resultados (fator de resposta) foi mediante a análise da redução do sinal de Absorbância dos corantes, após cada tratamento, pelo método espectrofotométrico, e da redução de TOC. Os resultados mostraram que o processo utilizando o POA contribuiu em uma redução de 96,0 % na Absorbância e 54 % no TOC para o Corante Congo Red e redução de 99,8 % na Absorbância e 85 % no TOC para o Corante Acid Yellow 42. / The aiming of this study was the use of Advanced Oxidation Processes (AOP\'s) to decoloration and degradation of azo dye Congo Red and Acid Yellow 42 (solution aqueous). This process was realized in laboratory scale employing a tubular reactor. The influence of the factors: H2O2, NaCl, and Na2SO4 concentrations, temperature and pH was evalueted. The statistical tool employed to optimize the process was the Taguchi Method. The response factor of this analysis was the reduction of dye absorbance by spectrophotometric. The results showed that AOP\'s contributed to dye reductions of respectively 96% reduction of absorbance and 54 % reduction of TOC to Congo Red ; 99,8% reduction of absorbance and 85% reduction of TOC to Acid Yellow 42.

Com o crescente número de indústrias pertinentes à área química, atrelada a grande quantidade de novos produtos, grande variedade de resíduos tem sido gerado diariamente. A maior parte do descarte dessas indústrias constitui-se de cargas muito poluentes e de difícil degradação, sendo em muitos casos incinerada. Resíduos desta classe, devido ao poder tóxico, devem como primeira etapa passar por um tratamento químico, visto que o tratamento biológico utiliza bactérias decompositoras as quais não suportariam o meio agressivo. Os processos muito utilizados hoje como tratamento químico são os processos oxidativos avançados (POAs), os quais podem ser utilizados de várias formas diferentes, sendo como caracteristica final a formação de radicais hidroxila. Desta forma, os processos heterogêneos têm recebido muito destaque na descontaminação de águas, principalmente industriais. Desta maneira, o presente trabalho teve como delineamento a construção e aplicação de um reator Counpound Parabolic Concentrator (CPC), para posterior tratamento de água de reação da produção de resina fenólica. Como fonte de radiação utilizada pelo reator, foi utilizada a própria radiação solar com o prematuro intuito de redução de custo do processo. Como fonte de radicais hidroxila, optou-se pelo uso de peróxido de hidrogênio, utilizando como catalisador o dióxido de titânio P25 Degussa. O reator teve como tempo de operação uma hora para cada batelada de 20 litros, onde amostras foram coletadas a cada dez minutos. As condições a serem avaliadas neste projeto, foram definidas de acordo com trabalhos previamente consultados pela literatura. A árvore de dados obtida pós-tratamento foi analisada segundo método de Taguchi utilizando assim uma matriz ortogonal com 16 experimentos, todos eles realizados em duplicata. Como variável resposta do processo foram analisadas a redução de Demanda Química de Oxigênio bem como o Carbono Orgânico Total. Entretanto para as condições dos fatores utilizadas neste trabalho, foi observada uma não redução satisfatória dos paramentros analisados, o que pode ser atribuído ao tempo para cada batelada atrelado a elevada carga orgânica inicial. / With the growing number of industries relevant to the chemical area, linked to large amount of new products, great variety of waste has been generated daily. Most of the disposal of these industries is made up of loads very difficult to clean and degradation, and in many cases burned. Waste from this class, due to the toxic power, as a first step must go through a chemical treatment, since the biological treatment uses decomposing bacteria which can not handle the aggressive media. The processes commonly used today as chemical treatment are advanced oxidation processes (AOPs), which can be used in several different ways, as being characteristic final formation of hydroxyl radicals. Thus, the heterogeneous processes have received much emphasis on clean water, mainly industrial. Thus, this study was to design and implement the construction of a reactor Counpound Parabolic Concentrator (CPC) for further treatment of water from the reaction of phenolic resin production. As a source of radiation used by the reactor itself was used solar radiation with the early effort to reduce the cost of the process. As a source of hydroxyl radicals, we chose to use hydrogen peroxide, using as catalyst titanium dioxide Degussa P25. The reactor had the time of operation an hour for each batch of 20 liters, where samples were collected every ten minutes. The conditions to be evaluated in this project were defined in accordance with those previously found in the literature. The tree of data obtained after treatment was assessed by using Taguchi method as an orthogonal matrix with 16 experiments, all performed in duplicate. As response variable of the process were analyzed to reduce Chemical Oxygen Demand and Total Organic Carbon. However for the conditions of the factors used in this study, we observed no satisfactory reduction of paramentros analyzed, which can be attributed to the time for each batch tied to high organic load stage.

Este estudo teve como objetivo o uso de Processos Oxidativos Avançados (POA\'s), para a descoloração e degradação dos corantes azo (Congo Red) e (Acid Yellow 42) em solução aquosa, sendo realizado em escala de bancada (processo batelada), utilizando-se reator tubular. Utililizou-se o Processo Oxidativo Avançado UV/H2O2, avaliando a influência dos seguintes fatores: concentração dos corantes, pH, temperatura, concentração do H2O2, concentração do NaCl e concentração do Na2SO4. Para a otimização dos parâmetros utilizados nas oxidações dos corantes, um planejamento estatístico (Método Taguchi) foi empregado para selecionar os de melhor eficiência para a efetivação do processo proposto. A forma de verificação dos resultados (fator de resposta) foi mediante a análise da redução do sinal de Absorbância dos corantes, após cada tratamento, pelo método espectrofotométrico, e da redução de TOC. Os resultados mostraram que o processo utilizando o POA contribuiu em uma redução de 96,0 % na Absorbância e 54 % no TOC para o Corante Congo Red e redução de 99,8 % na Absorbância e 85 % no TOC para o Corante Acid Yellow 42. / The aiming of this study was the use of Advanced Oxidation Processes (AOP\'s) to decoloration and degradation of azo dye Congo Red and Acid Yellow 42 (solution aqueous). This process was realized in laboratory scale employing a tubular reactor. The influence of the factors: H2O2, NaCl, and Na2SO4 concentrations, temperature and pH was evalueted. The statistical tool employed to optimize the process was the Taguchi Method. The response factor of this analysis was the reduction of dye absorbance by spectrophotometric. The results showed that AOP\'s contributed to dye reductions of respectively 96% reduction of absorbance and 54 % reduction of TOC to Congo Red ; 99,8% reduction of absorbance and 85% reduction of TOC to Acid Yellow 42.

Orientador: Marcela Aparecida Guerreiro Machado / Resumo: A microalga Chlorella possui ácidos graxos poli-insaturados, vitaminas e alto conteúdo proteico. Desse modo, estudos recentes têm explorado o uso de microalgas para obtenção de lipídios, principalmente os de maior valor comercial como o ácido ɣ-linolênico. Estre trabalho objetivou propor um método de cultivo para a microalga Chlorella vulgaris e extração do óleo. Os experimentos foram realizados em duplicata de acordo com o arranjo ortogonal de Taguchi, a partir da qual foram organizadas duas etapas: na primeira foram viabilizados cultivos nos quais os fatores de interesse pudessem ser avaliados em dois níveis de operação: Aeração (1,67 e 3,33L/min), NO3 (0,25 e 0,50 g/L), PO4 -3 (0,35 e 0,65 g/L), NaHCO3 (0,25 e 0,50 g/L), intensidade de luz (0,85 e 14,50 K luz) e fotoperíodo (12 e 24 h). Em tal etapa correu também a colheita, floculação, secagem e moagem da biomassa. Na segunda etapa foram realizadas as extrações lipídicas de acordo com e uso de solventes como o clorofórmio e metanol, utilizou-se também o banho de ultrassom para as extrações dos teores lipídicos. Obteve melhor resultado a concentração de biomassa algal, a qual atingiu a concentração de nitrato (0,50 g/L), concentração de bicarbonato de sódio (0,50 g/L), fosfato (0,65 g/L) e fotoperíodo de 12 em 12hs. O melhor resultado para a extração lipídica ocorreu conforme a metodologia de Zorn (2017), com aproximadamente 2,5% mais eficiente e obteve o seguinte resultado para os fatores, no nível alto são: aeração (3,33... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The micro-algae Chlorella has polyunsaturated fatty acids, vitamins and high protein content. Thus, recent studies have explored the use of microalgae to obtain lipids, especially those with higher commercial value such as β-linolenic acid. The objective of this work was to propose a method of cultivation for the microalga Chlorella vulgaris and extraction of the oil. The experiments were carried out in duplicate according to Taguchi's orthogonal arrangement, from which two stages were organized: in the first, cultures were feasible in which the factors of interest could be evaluated at two levels of operation: aeration (1.67 e 3.33L/min), PO4 -3 (0.35 and 0.65 g / L), NaHCO 3 (0.25 and 0.50 g / L), NO 3 (0.25 and 0.50 g / L) , light intensity (0.85 and 14.50 K light) and photoperiod (12 and 24 h). In this stage also the harvest, flocculation, drying and milling of the biomass took place. In the second stage, the lipid extractions were performed according to the use of solvents such as chloroform and methanol, and the ultrasonic bath was used to extract the lipid contents. The best results were the algal biomass concentration, which reached the concentration of nitrate (0.50 g / L), sodium bicarbonate (0.50 g / L), phosphate (0.65 g / L) and photoperiod every 12 hours The best result for the lipid extraction occurred according to the Zorn (2017) methodology, with approximately 2.5% more efficient and obtained the following result for the factors, at the high level are: aerati... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

O presente trabalho compreende a execução de 16 experimentos, realizados em duplicata, visando avaliar a influência de fatores, tais como iluminância, concentração de NaH2PO4.H2O, concentração de NaNO3, fotoperíodo e comprimento de onda, além da interação entre a iluminância e os demais fatores, na produção de biomassa e lipídios pela microalga marinha Chlorella minutíssima. Os experimentos estiveram dispostos em 2 arranjos ortogonais L8 de Taguchi, cada um dos quais recebeu dados obtidos em experimentos com diferentes comprimentos de onda (470 nm, além da luz branca), nos quais eram variados, em dois níveis, a iluminância (26 klx e 13 klx), as concentrações de NaH2PO4.H2O (5 mg/L e 15 mg/L) e NaNO3 (45 mg/L e 75 mg/L) e o fotoperíodo (12: 12 horas claro: escuro e 8 ciclos diários de 2: 1 horas claro: escuro). Os experimentos se processaram em reatores de vidro com formato de prisma de base quadrada com volume útil de 1,1 L, isolados da influência da luminosidade externa. Para a luz branca, o melhor resultado para a produção de biomassa foi de 1300 mg/L, ao passo que o melhor resultado para o teor lipídico foi de 22,75% em relação à biomassa seca. Para a luz de comprimento de onda equivalente a 470 nm, o melhor resultado para a produção de biomassa foi de 1270 mg/L, ao passo que o melhor resultado para o teor lipídico foi de 19,03% em relação à biomassa seca. / This work comprises the execution of 16 experiments, performed in duplicate, in order to evaluate the influence of factors such as illuminance, NaH2PO4.H2O concentration, NaNO3 concentration, photoperiod and wavelenght, in addition to the interaction between the illuminance and the others factors, in the production of biomass and lipids by the m arine microalgae Chlorella minutíssima. The experiments were arranged in 2 Taguchi\'s L8 orthogonal arrays, each of which received data obtained in experiments with different wavelengths (470 nm, in addition to the white light), in which the illuminance (26 klx and 13 klx), the NaH2PO4.H2O (5 mg/L and 15 mg/L) and NaNO3 (45 mg/L and 75 mg/L) concentrations and the photoperiod (12: 12 hours light: dark and 8 daily cycles of 2: 1 hours light: dark) were varied, in two levels. The experiments were performed in quadrangular prism glass reactors with a useful volume of 1.1 L, isolated from the influence of external luminosity. For white light, the best result for biomass production was 1300 mg/L, while the best resulto f lipid contente was 22,75% in relation on the dry biomass. For light with a wavelength of 470 nm, the best result for biomass production was 1270 mg/L, while the best result of lipid contente was 19,03% in relation to the dry biomass