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Ingeniero Civil Electricista / Reducir costos asociados a un proceso es un tema transversal en la industria. Si bien las razones pueden ser de tipo económica o ambiental, la preocupación por esta materia ha transformado este tema en una directriz a nivel industrial, y gubernamental. En este contexto el concepto de eficiencia energética no es ajeno para nadie y el conocimiento de alternativas para lograr que un proceso sea eficiente energéticamente es cada vez más abundante. Un enfoque global de eficiencia energética involucra, además de los parámetros de análisis de costos, inversiones y utilidades, una mirada exhaustiva al proceso involucrado, a su entorno, a su puesta en marcha, desarrollo y término, pasando por la gestión de compra, transporte, mantención, etc. Es en este último concepto que este trabajo tiene sus fundamentos. Partiendo de la base de que en una planta industrial alrededor del 70% del consumo de energía está asociada a motores, de los cuales el 90% corresponde a un tipo específico de ellos que son los motores de inducción. Se aborda el tema de la mantención de estos equipos desde el punto de vista predictivo y se explica y fundamenta por qué el mantenimiento predictivo es ventajoso con respecto al mantenimiento correctivo. Con estos lineamientos se expone una metodología que utiliza el análisis de respuesta en frecuencia de un registro de corriente de estator de los motores para determinar fallas incipientes o ya avanzadas. Esta metodología es conocida por utilizar la transformada de Fourier para obtener el espectro de frecuencias de la señal de corriente. Paralelamente, se expone una metodología que, también a través del análisis del espectro de frecuencias, esta vez de la envolvente de la señal, mediante la utilización de la transformada de Hilbert, permite una identificación más fácil de las eventuales fallas. Para mostrar ambas metodologías se tomaron muestras mediante un equipo registrador de señales en la planta papelera de la empresa CMPC, Papeles Cordillera S.A. ubicada en Puente Alto, Chile. Luego de seleccionar adecuadamente las muestras y tabular los resultados, se obtiene el espectro de frecuencias de las señales de corriente mediante las metodologías mostradas y se analizan los resultados. Se concluye que la metodología de predicción y monitoreo de falla mediante el análisis del espectro de frecuencias de una señal de corriente es efectiva, y que el esquema de aplicación de la transformada de Hilbert proporciona una herramienta que facilita el trabajo haciéndolo simple y preciso.

Objetivou-se avaliar a utilização da metodologia de infravermelho com transformada de Fourier (IVTF) na identificação de adulteração em leite cru. O objetivo no primeiro estudo foio de desenvolver calibração para identificação de adulteração através da comparação do espectro de leite adulterado com um espectro de referência para leite cru. Para construção do espectro referência foram coletadas 800 amostras de diferentes fazendas localizadas na região de estudo no período de agosto de 2009 a março de 2010. Através da análise de componentes principais, foram desenvolvidas oito calibrações com diferentes números de fatores (componentes principais). Para validação das diferentes calibrações, foram coletadas outras 100 amostras da mesma região de estudo. As amostras foram adulteradas com três diferentes adulterantes geralmente utilizados na adulteração do leite cru sendo eles: bicarbonato de sódio (BS), citrato de sódio (CS) e soro de queijo (SO). Para cada adulterante foram utilizadas três diferentes concentrações (BS: 0,05, 0,10 e 0,25 %; CS: 0,025, 0,050 e 0,075% e SO: 5, 10 e 20%). Para avaliação do desempenho das calibrações foram calculadas a especificidade e a sensibilidade para cada adulterante e respectivas concentrações. A especificidade foi de 92,9% na calibração com 12 fatores. Já a sensibilidade variou em função do adulterante, concentração e número de fatores. Todas as amostras adulteradas com bicarbonato foram identificadas corretamente com modelos de 10 fatores e na concentração mais baixa (0,05%). Já para o citrato, somente amostras com concentração de 0,075% foram identificadas em 93,9% dos casos para o modelo de 18 fatores. Amostras adulteradas com soro, mesmo na concentração mais alta (20%) puderam ser identificadas em menos de 47,1% dos casos, talvez pelo tratamento espectral realizado pelo software ASM em que parte do espectro não é considerado na construção das calibrações. A comparação espectral mostrou-se uma técnica interessante para identificação de leite adulterado e que também poderia antecipar a descoberta de novos adulterantes. Já no segundo estudo o objetivo foi desenvolver calibrações para determinação da concentração dos adulterantes bicarbonato de sódio, citrato de sódio e soro de queijo. Para desenvolvimento das calibrações foram utilizadas as amostras adulteradas do primeiro estudo e, para validação, foram coletadas outras 60 amostras que foram novamente adulteradas. O desempenho de cada calibração foi avaliado através da acurácia (Se), limite de detecção (LD) e coeficiente de determinação (R2). Todas as calibrações apresentaram R2 superior a 0,91 com LD de 0,015%, 0,017% e 3,9% para BS, CS e SO, respectivamente. Já a acurácia foi de 0,005%, 0,009 % e 2,26% para BS, CS e SO, respectivamente. Através dos resultados obtidos neste estudo, conclui-se que a metodologia de IVTF pode ser utilizada para determinação da concentração de bicarbonato de sódio, citrato de sódio e soro de queijo em leite cru. Associada à equipamentos automatizados, é uma opção viável no monitoramento destes adulterantes, tendo o baixo custo operacional e alto desempenho analítico como características adicionais. / The objective of this research was to evaluate the use of the methodology of Fourier Transform Infrared (FTIR) in identifying adulteration in raw milk. The objective of the first study was to develop scales to identify contamination by comparing the spectrum of adulterated milk with a reference spectrum for raw milk. To build the reference spectrum, 800 samples were collected from different farms located in the study area from August 2009 to March 2010. Through the analysis of principal components, eight scales with different numbers of factors (principal components) were developed. To validate the different calibrations, other 100 samples were collected from the same region of study. The samples were adulterated with three different adulterants commonly used in the adulteration of raw milk: sodium bicarbonate (SB), sodium citrate (SC) and whey (W). Each adulterant was used at three different concentrations (SB: 0.05, 0.10 and 0.25%; SC: 0.025, 0.050 and 0.075% and W: 5, 10 and 20%). To evaluate the performance of the calibrations, the specificity and sensitivity for each adulterant and its concentration were calculated. The specificity was 92.9% in the calibration with 12 factors. Sensitivity varied according to the adulterant, concentration and number of factors. All samples adulterated with bicarbonate were accurately identified in the 10-factor model and at the lowest concentration (0.05%). As for citrate, only samples at a concentration of 0.075% were identified in 93.9% of cases for the 18-factor model. Samples adulterated with whey, even at the highest concentration (20%) were identified in less than 47.1% of cases, which maybe attributed to the fact that part of the spectrum is not consideredin the spectral processing performed by ASM software. The spectral comparison proved to be an interesting technique for the identification of adulterated milk and that could also be used to discover new adulterants. In the second study, the aim was to develop calibrations for determining the concentration of sodium bicarbonate, sodium citrate and whey used as raw milk adulterants. To develop the calibrations, adulterated samples of the first study were used and, for validation, other 60 samples were collected and adulterated. The performance of each calibration was evaluated regarding accuracy (Se), detection limit (DL) and determination coefficient (R2). All calibrations presented R2 higher than 0.91 with DL of 0.015%, 0.017% and 3.9% for SB, SC and W, respectively. Accuracy was 0.005%, 0.009% and 2.26% for SB, SC and W, respectively. Results show that the FTIR methodology can be used for determining the concentration of sodium bicarbonate, sodium citrate and whey in raw milk. Associated with automated equipment, it is a feasible option for monitoring these adulterants, presenting low operational costs and high analytical performance as additional features.

Este trabalho apresenta um novo algoritmo, denominado Intercalamento Temporal por Transformada de Fourier (FTI), desenvolvido para complementar sistemas de modulação digital. Com este processo, a informação é distribuida de forma difusa ao longo de um conjunto de símbolos, tanto no domínio do tempo como no da frequência. Constitui-se em um processo computacionalmente eficiente, especialmente adequado para operar em conjunto com a modulação OFDM, e que apresenta consideráveis ganhos de desempenho em algumas situações de degradação; por exemplo, é mais tolerante a ruídos impulsivos de longa duração do que a modulação OFDM convencional. Apresenta-se também um outro mecanismo, denominado de Realimentação de Erro, que melhora o desempenho do sistema em praticamente todas as situaçoes analisadas. Embora implique em aumento da carga computacional, este processo consiste de uma operação determinística, que dispensa etapas de iteração ou recursos computacionais distintos dos já disponíveis. Neste trabalho foi avaliada a utilização destas técnicas em um sistema OFDM com características similares ao sistema ISDB-T, adequado para radiodifusão de TV Digital . / This work introduces a new transform-based time interleaving algorithm: FTI-OFDM (Fourier Transform Interleaved OFDM), in which binary information is spread over several symbols, both in time and frequency domains. This process, designed to be included in digital modulation systems, is computationally efficient when used in conjunction with OFDM modulation. Simulations are used to show its superiority over the usual binary time interleaving used in ordinary OFDM under several impairment scenarios, that include long impulsive noise and deep fading. Also introduced in this work is the additional method of decision error feedback (ERF), that enhances the performance of FTI-OFDM in almost all situations. Furthermore, ERF is deterministic and non-iterative and employs the same computational resources found in OFDM systems. The performance of an FTI-OFDM system, similar to ISDB-T standard, is evaluated under several impairments, such as are found in Digital TV broadcasting environment.

Made available in DSpace on 2015-03-04T18:50:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Apresentacao.pdf: 66215 bytes, checksum: 0f29cb361f1c311758185ca4e078e552 (MD5) Previous issue date: 2006-10-26 / Coordenacao de Aperfeicoamento de Pessoal de Nivel Superior / Descrevemos a transformada de Fourier em grupos não abelianos motivado por suas aplicações em algoritmos quânticos para a computação quântica. A transformada de Fourier em grupos é descrita em termos das representações irredutíveis da teoria da representação de grupos finitos. Essa teoria é a peça chave para atacar o famoso Problema do Subgrupo Escondido (PSE), que consiste na determinação de geradores de um subgrupo, uma vez dado um oráculo que diz se um elemento pertence ou não a esse subgrupo. Neste trabalho, nós apresentamos um algoritmo quântico para o PSE Diedral (DN). A complexidade de tempo do nosso algoritmo é O( N log2 N ). Ele é baseado no método padrão de solução: a transformada de Fourier de um estado quântico |ψ é calculada e medida. O objetivo do nosso algoritmo é reconstruir o subgrupo H de DN gerado por uma reflexão, uma vez dado uma função f em DN, constante nas classes laterais de H e distinta em cada classe lateral.

O 2,2',4,4',6,6'-hexanitroestilbeno (HNS), material energético utilizado na confecção de detonadores, cordéis de detonação e reforçadores, é um composto nitroaromático estável a variações térmicas e com pouca sensibilidade a estímulos como atrito e impacto. A obtenção do HNS por meio do processo Shipp foi estudada neste trabalho, onde foram realizadas variações processuais com o objetivo de ampliar o rendimento reacional do processo. O material obtido foi então purificado e caracterizado. As propriedades apresentadas pelo HNS sintetizado foram comparadas com os dados obtidos nas literaturas pesquisadas, bem como com uma amostra física, estando os resultados dos ensaios em conformidade com a amostra física e com os dados da literatura. O trabalho apresenta ainda métodos de quantificação do teor de HNS quando em mistura com TNT, sendo esses métodos baseados na Cromatografia a Líquido de Alta Performance (HPLC), Termogravimetria (TG) e Espectroscopia na Região do Infravermelho com Transformada de Fourier (FT-IR). Uma rota de síntese por meio da oxidação catalítica do TNT em meio básico também é apresentada neste trabalho, onde foi analisada a eficiência da conversão do TNT em HNS sob influência de variações dos parâmetros reacionais, tais como: tempo, temperatura e relação de catálise.

Os altos explosivos são ferramentas usadas em diferentes áreas de pesquisa e são componentes críticos em armas convencionais e nucleares. Para se obter mais energia em menor volume, iniciou-se o desenvolvimento dos explosivos plásticos (PBX). Os PBXs foram desenvolvidos para reduzir a sensibilidade do explosivos, e são amplamente usados em ambas as aplicações, civil e militar, onde alta performance seja requerida. Um método para obtenção de cargas explosivas é a prensagem do explosivo coberto por meio de prensa hidráulica, e representa o mais importante processo para manufatura de cargas explosivas de alto desempenho. Como os armamentos podem ser expostos em ambientes térmicos e mecânicos agressivos, é importante caracterizar os PBXs, de modo a conhecer seu comportamento e propriedades. Portanto, contribuindo para a pesquisa de PBXs, foi desenvolvida nesta Tese uma metodologia para caracterizar e quantificar o teor de polímero em PBX por Espectroscopia no Infravermelho com Transformada de Fourier (FT-IR), utilizando-se como técnicas de referência para o método quantitativo, a Cromatografia a Líquido de Alta Performance (HPLC) e a Termogravimetria (TG). A metodologia proposta para a quantificação dos polímeros em PBX usando técnica FT-IR de Reflexão Total Atenuada (ATR) e Universal Reflexão Total Atenuada (UATR) apresentou excelentes resultados, mostrando-se mais rápida que as metodologias usuais e eliminando a desvantagem da geração de resíduos químicos. Tendo-se ainda a destacar que o desenvolvimento desta metodologia FT-IR, incluindo técnicas de análise de superfície, para quantificar polímeros, constitui uma nova linha de pesquisa em nosso Centro de Pesquisa, a qual já está servindo de base para desenvolvimento de novas metodologias aplicadas no setor aeroespacial.

Os plásticos multicamadas, utilizados em larga escala, atualmente, são filmes compostos de várias camadas de diferentes polímeros, o que permite atingir propriedades que um único filme polimérico (filme monocamada) não atingiria, substituindo, gradativamente, materiais convencionais, como vidro, papel e metal, a um custo aceitável, em todos os seguimentos da indústria. Portanto, o desenvolvimento de metodologias instrumentais, simples e rápidas, que apontem o número e espessura de camadas e a sua composição, contribui para o conhecimento da formulação desses filmes, de diferentes aplicações industriais, aplicando-se deste modo, o conhecimento científico da área de caracterização em prol do crescimento tecnológico, referente a esses materiais poliméricos. A caracterização e quantificação por espectroscopia IR de diversos polímeros e suas blendas constitui, também, uma importante linha de pesquisa desenvolvida em nosso Centro de Pesquisa. Entretanto, a combinação de técnicas FT-IR de transmissão, reflexão e PAS ainda não foi utilizada para a caracterização de filmes multicamadas em nossos laboratórios. Desta forma, neste trabalho, avaliou-se a aplicabilidade de técnicas FT-IR de transmissão, reflexão atenuada (ATR), ATR-Universal (UATR), reflexão difusa (DRIFT), microscopia acoplada ao FT-IR (MIC/FT-IR) e detecção fotoacústica (PAS) na caracterização de filmes multicamadas. Técnicas complementares às de FT-IR incluem, a microscopia óptica (OM), microscopia eletrônica de varredura (SEM) e calorimetria exploratória diferencial (DSC). As técnicas de microscopia permitiram avaliar o número e espessura das camadas. A técnica DSC confirmou os dados IR, por meio da identificação dos pontos de fusão dos polímeros analisados como mencionado na literatura. As técnicas FT-IR, de transmissão e DRIFT, forneceram resultados semelhantes enquanto que, a possibilidade da troca de cristais (ATR) e da variação de velocidades de obtenção de espectros (PAS) permitiu uma maior seletividade para a análise das diferentes camadas. Os resultados obtidos pela técnica UATR assemelharam-se aos obtidos pela técnica PAS, possibilitando a análise de camadas mais finas e superficiais. Embora a técnica UATR não permita uma variação do nível de profundidade do feixe IR, como é possível na técnica PAS, proporciona melhor resolução das bandas e maior rapidez de análise, uma vez que não requer a preparação de amostras ou calibração inicial. A microscopia FT-IR permitiu uma análise rápida e muito útil na caracterização dos filmes poliméricos, todavia requer um aperfeiçoamento na técnica e mais ensaios se fazem necessários.

Adesivos poliuretanos (AD-PU), contendo teor conhecido de isocianato (NCO), foram preparados, nos laboratórios da Rohm and Haas Química Ltda. Estas amostras foram usadas para a elaboração de uma curva analítica ou de calibração, visando a determinação do teor de NCO por espectroscopia no infravermelho médio (MIR) e próximo (NIR). Os valores de % NCO, obtidos pelo método analítico por via úmida para amostras retiradas durante o processo de fabricação, foram usados como referência. O método MIR usou somente uma banda analítica e o NIR, banda relativa. Em ambos os métodos, MIR e NIR, os valores da intensidade das bandas escolhidas versus os teores de NCO, obtidos a partir dos dados fornecidos pela análise via úmida, foram utilizados para construção de curvas, que apresentaram boas correlações lineares que possibilitaram a determinação dos teores de NCO em misturas de composição semelhante. O uso de prepolímeros como produto intermediário, facilita o processo de fabricação dos poliuretanos completamente reagidos; além disso, a temperatura durante a síntese pode ser controlada com mais precisão e a formação de grupos químicos diferentes de uretano na estrutura molecular (por exemplo, poli (uretano) uréia) é favorecida. Os prepolímeros também são menos voláteis, assim menos perigosos que o monômero de isocianato. Prepolímeros uretanos são muito importantes, em sistema de adesão bi-componente, na preparação de adesivos poliuretanos, onde devem ser reagidos com grupos hidroxilas (OH), muito utilizados em embalagens flexíveis, onde uma mistura homogênea é necessária. Diante de tal importância, a espectroscopia no Infravermelho com transformada de Fourier (FT-IR), na região do infravermelho médio (MIR), e medidas de viscosidade, foram usadas para monitorar o processo de cura, em diferentes temperaturas, entre um prepolímero uretano com terminação NCO e óleo de mamona. Foi empregado na síntese do prepolímero uretano desejado, um sistema poliol que consiste em uma mistura de um poliéster com difenilmetano diisocianato (MDI) e óleo de mamona. Utilizou-se a razão 1 para o sistema NCO/OH, de forma que a concentração de grupos NCO e OH possa ser considerada equivalente durante todos os experimentos. Apesar da complexidade do sistema nos quais diferentes ordens de reações são possíveis, os dados obtidos sugeriram um modelo cinético simples, de primeira ordem para o método viscosimétrico e segunda ordem para o método espectroscópico FT-IR (MIR). A energia de ativação e o fator pré-exponencial foram calculados pelos dois métodos e se mostraram equivalentes.

A execução de um controle rígido das características de um elastômero, tanto no aspecto qualitativo como quantitativo, é de suma importância. Deste modo, o desenvolvimento de metodologias simples e rápidas, que permitam a identificação dessas composições, torna-se atrativo para pesquisas desenvolvidas em diferentes áreas industriais. Nesta Tese de Mestrado, avalia-se a aplicabilidade de técnicas FT-IR de transmissão, reflexão atenuada (ATR), ATR-Universal (UATR), análise termogravimétrica (TG) e análise dinâmico-mecânica (DMA) na caracterização e quantificação de composições elastoméricas. São utilizados dados de propriedades mecânicas para complementação do estudo. A metodologia de pirólise gasosa PIR-G/FT-IR, desenvolvida nesta Tese, é aplicada a diferentes borrachas. Observa-se que é possível diferenciar os tipos de elastômeros, inclusive os que apresentam espectros IR similares de pirolisados líquidos. Visando o desenvolvimento de técnicas UATR e de transmissão (pirólise como preparação de amostras, sem e com controle de temperatura) para a determinação do teor de acrilonitrila (AN) no copolímero de butadieno e acrilonitrila (NBR), foram preparadas, como referência para a elaboração de curvas analíticas, amostras vulcanizadas de NBR contendo teor conhecido de AN. As curvas analíticas obtidas possibilitam a determinação de AN em NBR em amostras em que os componentes têm a mesma composição química. O acoplamento TG/FT-IR é avaliado nos aspectos qualitativo e quantitativo para alguns tipos de borrachas. Similaridades e diferenças são observadas em relação às metodologias convencionais.