Memoria para optar al título de Ingeniero Civil Mecánico / La determinación de la vida útil remanente (RUL del inglés "Remaining Useful Life") de una máquina, equipo, dispositivo o elemento mecánico, es algo en lo que se ha estado trabajando en los últimos años y que es crucial para el futuro de cualquier industria que así lo requiera. El continuo monitoreo de máquinas junto a una buena predicción de la RUL permite la minimización de costos de mantención y menor exposición a fallas. Sin embargo, los datos obtenidos del monitoreo son variados, tienen ruido, poseen un carácter secuencial y no siempre guardan estricta relación con la RUL, por lo que su estimación es un problema difícil. Es por ello que en la actualidad se utilizan distintas clases de Redes Neuronales y en particular, cuando se quiere modelar problemas de carácter secuencial, se utilizan las Redes Neuronales Recurrentes o RNN (del inglés "Recurrent Neural Network") como LSTM (del inglés "Long Short Term Memory") o JANET (del inglés "Just Another NETwork"), por su capacidad para identificar de forma autónoma patrones en secuencias temporales, pero también junto a estas últimas redes, también se utilizan alternativas que incorporan la Convolución como operación para cada célula de las RNN y que se conocen como ConvRNN (del inglés "Convolutional Recurrent Neural Network"). Estas últimas redes son mejores que sus pares convolucional y recurrentes en ciertos casos que requieren procesar secuencias de imágenes, y en el caso particular de este trabajo, series de tiempo de datos de monitoreo que son suavizados por la Convolución y procesados por la Recurrencia. El objetivo general de este trabajo es determinar la mejor opción de ConvRNN para la determinación de la RUL de un turbofan a partir de series de tiempo de la base de datos C-MAPSS. También se estudia cómo editar la base de datos para mejorar la precisión de una ConvRNN y la aplicación de la Convolución como una operación primaria en una serie de tiempo cuyos parámetros muestran el comportamiento de un turbofan. Para ello se programa una LSTM Convolucional, LSTM Convolucional Codificador-Decodificador, JANET Convolucional y JANET Convolucional Codificador-Decodificador. A partir de esto se encuentra que el modelo JANET Convolucional Codificador-Decodificador da los mejores resultados en cuanto a exactitud promedio y cantidad de parámetros necesarios (entre menos mejor pues se necesita menos memoria) para la red, siendo además capaz de asimilar la totalidad de las bases de datos C-MAPSS. Por otro lado, también se encuentra que la RUL de la base de datos puede ser modificada para datos antes de la falla. Para la programación y puesta en marcha de las diferentes redes, se utilizan los computadores del laboratorio de Integración de Confiabilidad y Mantenimiento Inteligente (ICMI) del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Chile.

The capability of predicting failure events of systems and components can provide benefits in equipment operation and maintenance. For this reason, the subject of failure prognosis is gaining greater attention from academia and industry over the last years. This work presents novel contributions related to the development and performance evaluation of failure prognosis solutions. One important step in failure prognosis is the estimation of the health state of the monitored equipment and its trend. Here, Sigma-Point Kalman Filter (SPKF) algorithms are employed for this purpose and their performance is compared to Particle Filter (PF) algorithms which are commonly cited in literature for this kind of application. Once the health state and its trend are estimated, in order to proceed with the failure prognosis, it is necessary to use this information to predict the remaining useful life (RUL) of the equipment. The RUL estimate is commonly yielded on the form of a probability distribution. A novel method, based on the Unscented Transform (UT), is presented and evaluated for this purpose. Results indicate that this approach may provide benefits when compared to the usual Monte Carlo based method. Finally, after a failure prognosis solution is developed, it is necessary to adequately evaluate its performance. This work also comprises the proposition of a novel method for such assessment, based on the use of the Probability Integral Transform (PIT). Such new method provides a measure of how adequately the proposed RUL probability distributions fit the available set of ground truth validation data. Also, additional proposed features make it possible to take into consideration the impact of the size of the validation data set into the uncertainty of the resulting metrics.

O presente estudo teve por objetivo avaliar o desempenho do Teste do Cometa em confronto com métodos convencionais de avaliação de frescor e qualidade higiênica e sanitária de filés de Tilápia (Oreochromis niloticus - LINNAEUS, 1758) refrigerados, durante a vida útil comercial, correlacionando os seus resultados com aqueles obtidos nas análises físico-químicas, microbiológicas e sensorial. As análises foram realizadas nos dias zero - cinco - nove - 12 - 14 pós-processamento dos filés. Em cada dia de estudo foram processados três filés diferentes, pertencentes ao mesmo lote de produto. O protocolo foi repetido em três momentos diferentes, completando 45 amostras. Nos resultados encontrou-se no dia zero e no quinto dia útil do produto, condições impróprias para consumo com relação aos microrganismos psicrotróficos e mesófilos, respectivamente, e o tipo de cometa predominante foi o tipo 3. Aos nove dias de vida útil dos filés, a média dos parâmetros Trimetilamina, Odor e Intenção de Compra indicavam produto impróprio e no teste do cometa predomina o tipo 5. Aos 12 dias de vida útil dos filés de Tilápia, refrigerados, bases voláteis nitrogenadas totais e textura obtiveram resultados impróprios, enquanto que a aparência se revelou imprópria a partir do 14º dia. Concluiu-se que o teste do cometa se presta para o estudo de vida útil de filés de Tilápia refrigerados e apresentou correlação com os métodos convencionais de avaliação de frescor e qualidade higiênica e sanitária do pescado. A partir do 9º dia de estudo predominavam cometas do tipo 5, indicativos do grau máximo de dano celular e fragmentação de DNA das células, pelo teste do cometa, o que coincidiu com a rejeição da Intenção de Compra na análise sensorial. / The present study aimed to evaluate the performance of the Comet assay in comparison with conventional methods of assessing freshness and hygienic and sanitary quality of chilled Tilapia (Oreochromis niloticus - Linnaeus, 1758) fillets, over the shelf-life, correlating their results with those obtained in the physical-chemical, microbiological and sensory. The analyzes were performed on days zero - 5 - 9 - 12 - 14 post-processing of the fillets. In each study day were processed three different fillets, belonging to the same batch of product. The protocol was repeated at three different times, completing 45 samples. The results showed that at the zero and fifth day of the product, improper conditions for consumption, with respect to psychrotrophic and mesophilic microorganisms, respectively, and the predominant type of comet was the type 3. At nine days of the fillets shelf-life, the average of the parameters trimethylamine, odor and purchase intent indicate improper product, and at the comet assay predominate type 5. At 12 days of the shelf-life of chilled tilapia fillets, total volatile basic nitrogen and texture results obtained improper conditions, while appearance showed improper at the 14th day. It was concluded that the comet assay lends itself to the study of shelf-life of chilled tilapia fillets and correlated with conventional methods of assessing freshness and hygienic and sanitary qualities of fishery. From the 9th day of study, predominated comets type 5, indicative of maximum degree of cell damage and DNA fragmentation of the cells by the comet assay, which coincided with the rejection of Purchase Intent at sensory analysis.

O gerenciamento de estoques é um assunto que desperta muito interesse, tanto na indústria quanto no meio acadêmico. Na literatura é possível encontrar diversos modelos de gerenciamento de estoques. Uma característica comum desses modelos é que a qualidade dos resultados está fortemente ligada à qualidade das estimativas das demandas futuras. O uso das previsões de RUL (Remaining Useful Life) geradas por um sistema de PHM (Prognostics and Health Monitoring) pode representar uma evolução nas estimativas das demandas futuras, possibilitando uma melhoria no gerenciamento dos estoques. O objetivo desta tese é propor um método para estimar as demandas futuras por peças de reposição de itens não reparáveis, baseado em informações obtidas de um sistema de PHM. As estimativas de demanda obtidas pelo método proposto foram usadas para determinar os parâmetros de um modelo [R, Q] (ponto de pedido com lote econômico). Foram feitas simulações para comparar o desempenho do método proposto com o método clássico de estimativa de demandas futuras em termos de custos totais médios e nível de serviço atingido. Nas simulações realizadas, o método proposto apresentou melhores resultados que o modelo [R, Q] clássico para todos os níveis de serviço considerados.

O cálculo da vida útil de estruturas quanto à fadiga aborda, entre outros aspectos, a análise da propagação de trincas ao longo da vida operacional. Neste sentido, o enfoque determinístico é consagrado na indústria por ter sua teoria amadurecida (isto é, trata-se de um método mais antigo), bem como por ser amplamente reconhecido e aceito pelos órgãos certificadores. O presente trabalho aborda outro enfoque da avaliação quanto à fadiga, que é o enfoque probabilístico. Entre outros aspectos, este enfoque emprega conceitos de estatísticas e probabilidades na avaliação de configurações estruturais submetidas a carregamentos cíclicos. Serão apresentados ao logo deste trabalho o conceito de EIFS (equivalent initial flaw size) e uma metodologia desenvolvida para a sua determinação a partir de resultados de ensaios de fadiga. Os resultados de ensaios de fadiga analisados no presente trabalho são provenientes de dois componentes estruturais: um olhal e uma junta de cisalhamento. Estes componentes foram selecionados para esta avaliação devido a sua vasta aplicação na indústria. Foram ilustrados ao longo do trabalho os ganhos decorrentes da aplicação do enfoque probabilístico, para as duas configurações. Conforme será detalhado, foi verificado que para a junta de cisalhamento o enfoque probabilístico levaria ao cálculo de uma vida operacional maior que a determinada por meio do enfoque determinístico tradicional. Para o olhal, tal aumento só foi verificado para uma pequena faixa de tensões de carregamento. O conceito de EIFS consiste em um dos pilares da análise de confiabilidade de estruturas, posto que é um dos parâmetros de entrada para uma análise integrada, em que diversos fatores são considerados simultaneamente. Recentemente o meio acadêmico está abordando com maior frequência o enfoque probabilístico e a indústria está paulatinamente reconhecendo os ganhos que podem advir da sua aplicação consistente.

A bateria, equipamento indispensável a projetos elétricos de aeronaves, possui, assim como demais componentes, uma degradação da saúde ao longo de sua vida. No atual cenário da aviação, essa degradação é muitas vezes acompanhada pelos operadores utilizando inspeções com intervalos fixos (hard times) composta de diagnósticos simples, o que pode implicar em remoção do equipamento antes do término de seu ciclo de vida ou na ocorrência de falhas não previstas entre os períodos de inspeções. A subutilização da bateria ou a falha não prevista promove um custo ao operador e representa uma redução da segurança de voo. Esse trabalho apresenta uma metodologia baseada em modelo capaz de monitorar a saúde da bateria aeronáutica de lítio-íon e de estimar a vida útil restante (RUL - Remaining Useful Life) desse componente, aplicando técnicas de PHM (Prognostics and Health Management) para predizer o tempo de falha e, assim, reduzir o custo de manutenção e contribuir para a segurança da operação. O estudo utiliza um repositório de dados disponibilizados pela NASA para gerar o modelo de descarga, o modelo de capacidade e o modelo do estado de saúde da bateria ao decorrer de seu ciclo de vida. Os modelos são utilizados para simular a operação da bateria em diferentes perfis de operação. Utilizando os resultados obtidos através das simulações, é realizado o cálculo baseado em regressão linear para estimar RUL e sua respectiva incerteza, provendo assim informação necessária para o operador gerenciar a manutenção da bateria no decorrer de sua vida útil.

Motores foguetes a propelente sólido de um artefato militar (Sistema Balístico Ar Terra, SBAT 70mm) foram utilizados em estudo comparativo de envelhecimento natural e acelerado confinados, semi e abertos. Sendo que um deles, além do tempo (10 anos) em estocagem em paióis da FAB-Força Aérea Brasileira, ainda foi submetido a um programa de envelhecimento acelerado. Após este processo de envelhecimento artificial dos motores ter sido concluído, os foguetes do artefato foram desmontados sendo então retiradas amostras dos grãos propelentes sólidos compósitos as quais foram conduzidas para análises físico-químicas pela aplicação de técnicas de análise térmica, mais especificamente, termogravimetria (TGA) e calorimetria exploratória diferencial (DSC). Concomitantemente, amostras do grão propelente sólido não confinadas também foram submetidas a ciclos de envelhecimento artificial semelhante ao do motor. Estas amostras apresentaram mudanças nas propriedades térmicas semelhantes àquelas encontradas na literatura para as amostras não-confinadas. Essas mudanças, caracterizadas principalmente pelas propriedades energéticas, indicam que o compósito instalado no motor tem uma vida útil pré-determinada que leva em conta os parâmetros balísticos de projeto do motor correspondente, sendo a principal delas o desempenho em voo. Observou-se uma queda na variação de entalpia (?H) da fase exotérmica da curva DSC de amostras do grão o que indica possíveis alterações na performance do motor, especialmente um aumento do Erro Circular Provável (CEP), que é o principal parâmetro de qualificação do artefato impulsionado pelo motor estudado nesta pesquisa. Da mesma forma, houve uma queda do valor absoluto da energia de ativação (Ea) na decomposição térmica do material envelhecido. Ainda foram realizados ensaios de natureza mecânicas de formulação semelhante à utilizada no motor do SBAT, envelhecida artificialmente sob diferentes condições. Foram avaliadas as seguintes propriedades mecânicas: resistência máxima à tração, módulo elástico ou de Young, alongamento na região elástica, alongamento de ruptura e dureza. Verificou-se uma variação nas propriedades mecânicas com o incremento de temperatura e tempo de envelhecimento acelerado, o que indica um possível aumento na densidade de ligações cruzadas nas amostras estudadas. O processo de envelhecimento do grão é intrínseco às suas matérias primas e processamento de obtenção.

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O envelhecimento é uma das causas mais imediatas da depreciação e é inevitável. Porém, vários fatores podem contribuir para que isto ocorra, além disso, tanto a depreciação como a obsolescência são fatores relevantes e que não podem ser negligenciados nos procedimentos de análise valorativa de qualquer bem móvel ou imóvel. Este trabalho objetiva realizar a análise, aplicar e validar os métodos consolidados para cálculo da depreciação e compatibiliza-los à realidade percebida, medindo-os de modo menos subjetivo e mais compatível com a realidade, além de propor um método baseado na Norma de Desempenho em Edificações - NBR 15.575/2013. A obsolescência, por sua vez, possui difícil mensuração, sendo neste trabalho analisada com relação à influência na depreciação. A pesquisa consiste em estudo de caso em 4 edificações da Universidade Federal do Pará, Campus Guamá. Realizou-se pesquisa bibliográfica e documental para a fundamentação teórica do tema, seguida de levantamento e inspeção visual/fotográfica nas edificações, onde foram avaliados os sistemas estabelecidos pela NBR 15.575/2013 – Estrutural, Vedações, Piso, Cobertura e Hidrossanitário - e elaboração de relatórios das não conformidades encontradas. O cálculo de depreciação procedeu com a aplicação dos métodos consolidados na literatura, Kuentzle, Ross-Heidecke e Depreciação linear, o com o método elaborado com base na NBR 15.575/2013. Com os resultados realizou-se análise comparativa entre os valores obtidos e constatou-se a influência da idade nos resultados. Há muita divergência nos resultados obtidos com os diversos métodos, variando entre 5% e 7000% entre eles, e a subjetividade é fator que deve ser tratado com bastante zelo na hora desta decisão de alguns critérios. Os resultados obtidos através do método baseado na NBR 15.575/2013 demonstraram que o desempenho de uma edificação é fator ou variável que deve ser incorporado nos métodos que avaliem a edificação. A Depreciação foi verificada com maior aproximação da realidade quando aplicou-se os métodos em que os parâmetros utilizados são mais consistentes e objetivos, sendo os métodos de Ross-Heidecke e o elaborado a partir da NBR 15.575/2013, mais compatíveis com a realidade pesquisada. / Depreciation and Physical obsolescence of a property are aspects directly related to the useful life of the same. Aging is one of the most immediate causes of depreciation and is unavoidable. However, several factors can contribute to this, in addition, both depreciation and obsolescence are relevant factors and can not be neglected in the procedures of valuation analysis of any movable or immovable property. This work aims to perform the analysis, apply and to validate the consolidated methods for calculating depreciation and to reconcile them to the perceived reality, measuring them in a less subjective and more compatible with reality, in addition to proposing a method based on the Performance Standard in Buildings - NBR 15.575 / 2013. The obsolescence, in turn, is difficult to measure, being in this work analyzed with respect to the influence on depreciation. The research consists of a case study in 4 buildings of the Federal University of Pará, Guama Campus. A bibliographic and documentary research was carried out for the theoretical basis of the theme, followed by survey and visual / photographic inspection in the buildings, where the systems established by NBR 15.575 / 2013 - Structural, Fences, Floor, Cover and Water and Sanitation were evaluated. reports of nonconformities found. The calculation of Depreciation proceeded with the application of the consolidated methods in the literature, Kuentzle, Ross-Heidecke and Linear Depreciation, with the method elaborated based on NBR 15.575 / 2013. With the results, a comparative analysis was performed between the values obtained and the influence of age on the results was verified. There are many differences among the obtained results considering the methods that were used. These differences vary between 5% to 7000%, and subjectivity is a factor that should be treated with care at the time of this decision of some criteria. The results obtained through the method based on NBR 15.575 / 2013 demonstrated that the performance of a building is a factor or variable that must be incorporated in the methods that evaluate the building. Depreciation was verified with greater approximation of the reality when the methods were applied in which the parameters used are more consistent and objective, being the Ross-Heidecke and the NBR 15.575 / 2013 methods more compatible with the researched reality.

O setor aeroportuário apresentou forte crescimento nos últimos anos, ressaltando as ineficiências na gestão de sua infraestrutura e de seus ativos, especialmente no Brasil. Assim, com a exaustão das técnicas tradicionais para a redução de custos, as empresas necessitam buscar melhorias apoiadas no uso de métodos mais complexos a fim de aumentar a produtividade de seus ativos. Desta forma, desponta a necessidade de modelos para a identificação da vida útil e análise da substituição econômica de ativos, uma vez que estas informações auxiliam na tomada de decisão e conduzem a melhores planos de manutenção, reduzindo as perdas do processo. Assim sendo, este trabalho tem por objetivo propor e aplicar uma sistemática para avaliação da substituição de ativos no setor aeroportuário, apoiado em modelos adequados às especificidades do setor através do estudo das suas variáveis. Para isto, são identificados os elementos que influenciam na vida útil dos ativos e, posteriormente, modelos de identificação de vida útil e substituição econômica de ativos são propostos e aplicados em um aeroporto brasileiro de grande porte. Pode-se concluir que a sistemática produziu resultados consistentes e que auxiliam a decisão de substituição de ativos de uma forma estruturada. / In the past years, an increase in aviation transport can be noticed and it highlights inefficiencies in asset management, especially in Brazil. Hence, the exhaustion of traditional techniques to cost reduction lead companies to seek improvements supported by more complex methods in order to increase productivity of their assets. Thus, it is crucial to develop models for useful life identification and economic replacement of assets, since these information assist the decision making process and lead to better maintenance plans, reducing wastage. As a result, the main objective of this work is develop and apply a systematic for evaluation of asset replacement in airports, supported by models that consider the specificities of the aviation sector and its particular variables. In this direction, elements that influence assets useful life are identified and, then, models for useful life identification and economic replacement of assets are developed and applied in an important Brazilian airport. It can be concluded that the systematic have produced consistent results and can assist in asset replacement decision in a structured form.

Orientador: Margarete Cristiane de Costa Trindade Amorim / Banca: José Tadeu Garcia Tommaselli / Banca: João Lima Sant'Anna Neto / Banca: Maria Elisa Zanella / Banca: Emerson Galvani / Resumo: Os estudos e discussões sobre o ambiente construído e suas relações com os seres humanos são muitos, mas são poucas as suas aplicações para os projetos arquitetônicos escolares, assim, este estudo buscou compreender se a composição dos materiais construtivos das unidades escolares, associada ao uso e ocupação do solo presentes no entorno das escolas estaduais de Presidente Prudente/SP, comprometem as condições do conforto térmico das pessoas que frequentam esses espaços, especialmente os alunos. Estudos dessa natureza se tornam relevantes, pois a escola é um dos principais lugares em que os seres humanos adquirem competências e habilidades, que serão utilizadas na vida pessoal e profissional. A pesquisa teve como base teórica a proposta do Sistema Clima Urbano (Monteiro, 1976) com ênfase no canal de termodinâmico, que compreende o conforto térmico a partir do estudo das características da temperatura e umidade nas suas variações diurnas e sazonais no espaço urbano e os seus elementos construtivos. Para a... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The studies and discussions on the built environment and its relationship with human beings are many, but few applications for the architectural school, thus, this study sought to understand the composition of building materials of school units, associated with the use and occupation of land surrounding the present state schools in Presidente Prudente / SP, undertake the conditions of thermal comfort of people who attend these spaces, especially students. Studies of this nature become relevant, because the school is one of the main places where humans acquire skills and abilities that will be used in personal and professional life. The research was based on the theoretical proposal of the urban climate system (Monteiro, 1976) with emphasis on thermodynamic channel, comprising the thermal comfort from the study of the characteristics of temperature and humidity in its diurnal and seasonal variations in the urban space and the its... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor