DYNA

Statistical quality and process control in an organization of the food sector located in the Alto Paranaiba mesoregion

Abstract The present study deals with a statistical analysis of the production process in an organization in the food sector, specifically, in the branch of roots. In addition, this study is characterized by the use of a hybrid analysis with the fusion of qualitative and quantitative aspects in order to improve the generation of knowledge as well as to facilitate the interpretation of the results obtained. As a work methodology, the control chart by variable was developed from data collected during visits to the organization. The study also carries out an approach on the capacity indexes from the perspective of the cassava packaging process as well as an analysis of the percentage of items outside the specifications. It is worth mentioning the use of the Ishikawa diagram to identify root causes of process variability, in addition to proposing corrective measures for such causes. Finally, according to the analyzes carried out, the organization in question presented an efficient and quality product packaging process, since all samples were within the control limits established statistically and the percentage of items outside the specifications was showed reduced, meaning only approximately 3%.

Resumen El presente estudio trata de un análisis estadístico del proceso productivo en una organización del sector alimentario, específicamente, en la rama de raíces. Además, este estudio se caracteriza por la utilización de un análisis híbrido con la fusión de aspectos cualitativos y cuantitativos con el fin de mejorar la generación de conocimiento, así como facilitar la interpretación de los resultados obtenidos. Como metodología de trabajo se desarrolló el cuadro de control por variable a partir de datos recolectados durante las visitas a la organización. El estudio también realiza una aproximación a los índices de capacidad desde la perspectiva del proceso de empaque de la yuca así como un análisis del porcentaje de partidas fuera de las especificaciones. Cabe mencionar el uso del diagrama de Ishikawa para identificar las causas raíz de la variabilidad del proceso, además de proponer medidas correctivas para dichas causas. Finalmente, de acuerdo a los análisis realizados, la organización en mención presentó un proceso de empaque de productos eficiente y de calidad, ya que todas las muestras se encontraban dentro de los límites de control establecidos estadísticamente y el porcentaje de artículos fuera de las especificaciones se mostró reducido, es decir solo un 3% aproximadamente.

Instructional toolbox for studying transient behaviour in simple branch hydraulic systems

Abstract The instructional process at most engineering courses often diverges from real situations, as the learning process moves from the simplest to the most complex problems. In undergraduate mechanical engineering courses, calculation of the operating parameters in a simple branch pumping system operating in transient regime, is a typical example of the gap between the classroom and the field. In the present work, an instructional toolbox is developed to implement a pre-existing analytic solution for this problem, together with a new semi-analytic solution. Those solutions differ by the fact that the former considers the friction factor f to be constant and the last one does not. The use of the toolbox in different applications of academic/industrial interest showed excellent results which is indicative of better knowledge transfer and offers opportunities for discussion and collaboration between students.

Resumen El proceso de instrucción en la mayoría de los cursos de ingeniería frecuentemente difiere de situaciones reales, ya que el proceso de aprendizaje se desarrolla de los problemas más simples a los más complejos. En el curso de pregrado en ingeniería mecánica, el cálculo de los parámetros de operación en un sistema de bombeo de ramal único que opera en régimen transitorio es un ejemplo típico de la brecha entre el aula y la industria. En el presente trabajo, se desarrolla un aplicativo instructivo para implementar una solución analítica preexistente para este problema, junto con una nueva solución semi-analítica. Estas soluciones se diferencian por el hecho de que la primera considera que el factor de fricción f es constante y la segunda no. La primera solución considera el factor de fricción f constante y la segunda no. El uso del aplicativo en diferentes aplicaciones de interés académico/industrial mostró excelentes resultados. La utilización de este aplicativo garantizará una mejor transferencia de conocimientos, ofreciendo oportunidades de discusión y colaboración entre los estudiantes.

Monitoring overdispersed process in clinical laboratories using control charts

Abstract Overdispersion is a phenomenon that generally occurs in the analysis of large sample sizes. In discrete data analysis, it refers to the presence of a variation higher than that implied by a reference Binomial or Poisson distributions. The proportion of nonconforming units in clinical laboratories presents high variability and, generally, overdispersion. Therefore, it is required to analyze the most appropriate control charts that overcome the limitations of traditional control charts to deal with overdispersed data. This paper performs an analysis of monitoring overdispersed process in clinical laboratories using control charts. The methodology consists of four steps: (i) Determination of the interest variable, (ii) Diagnosis of data overdispersion, (iii) Elaboration of control charts, and (iv) Analysis of results. The results show that the methodology can quantitatively determine the degree of data overdispersion and select the most appropriate control chart for monitoring the process.

Resumen: La sobredispersión es un fenómeno que se produce generalmente en el análisis de muestras de gran tamaño. Se refiere, en el análisis de datos discretos, a la presencia de una variación superior a la que implica una distribución binomial o de Poisson de referencia. La proporción de unidades no conformes en los laboratorios clínicos presenta una alta variabilidad y, generalmente, sobredispersión. Por ello, se requiere analizar las cartas de control más adecuadas que superen las limitaciones de cartas tradicionales para tratar datos sobredispersos. En este trabajo se realiza un análisis del monitoreo de procesos sobredispersos en laboratorios clínicos usando cartas de control. La metodología consta de cuatro pasos: (i) Determinación de la variable de interés, (ii) Diagnóstico de la sobredispersión de los datos, (iii) Elaboración de cartas de control, y (iv) Análisis de los resultados. Los resultados muestran que la metodología permite determinar cuantitativamente el grado de sobredispersión de los datos y seleccionar el gráfico de control más adecuado para monitorear el proceso.

Automatic determination of the Atterberg limits with machine learning

Abstract In this study, we determine the liquid limit (W1), plasticity index (PI), and plastic limit (Wp) of several natural fine-grained soil samples with the help of machine-learning and statistical methods. This enables us to locate each soil type analysed in the Casagrande plasticity chart with a single measure in pressure-membrane extractors. These machine-learning models showed adjustments in the determination of the liquid limit for design purposes when compared with standardised methods. Similar adjustments were achieved in the determination of the plasticity index, whereas the plastic limit determinations were applicable for control works. Because the best techniques were based in Multiple Linear Regression and Support Vector Machines Regression, they provide explainable plasticity models. In this sense, Wl = (9.94 ± 4.2) + (2.25 ± 0.3) ∙pF4.2, PI = (-20.47 ± 5.6) + (1.48 ± 0.3) ∙pF4.2 + (0.21 ± 0.1) ∙F, and Wp = (23.32 ± 3.5) + (0.60 ± 0.2) ∙pF4.2 - (0.13 ± 0.04) ∙F. So that, we propose an alternative, automatic, multi-sample, and static method to address current issues on Atterberg limits determination with standardised tests.

Resumen En este estudio, determinamos el límite líquido (W1), el índice de plasticidad (PI) y el límite plástico (Wp) de suelos naturales finos con ayuda de machine-learning y métodos estadísticos. Ello permite localizarlos en la Carta de Plasticidad de Casagrande con una sola medida en extractores de presión-membrana. Los modelos de machine-learning mostraron ajustes en la determinación de W l apropiados para propósitos de diseño, comparados con métodos estandarizados. Ajustes similares se alcanzaron en la determinación de PI, mientras que las determinaciones de W p permiten ajustes apropiados para trabajos de control. Debido a que las técnicas más apropiadas se basaron en Regresión Lineal Múltiple y Máquinas de Soporte de Vectores, aportaron modelos de plasticidad explicables. En este sentido, Wl = (9.94 ± 4.2) + (2.25 ± 0.3) ∙pF4.2, PI = (-20.47 ± 5.6) + (1.48 ± 0.3) ∙pF4.2 + (0.21 ± 0.1) ∙F, y Wp = (23.32 ± 3.5) + (0.60 ± 0.2) ∙pF4.2 - (0.13 ± 0.04) ∙F. Por consiguiente, proponemos un método alternativo, automático, estático y multimuestra para enfrentar problemas frecuentes en la determinación de los Límites de Atterberg con ensayos normalizados.

Experimental evaluation of sandstone stimulation fluids for acid sludge prevention during oil well matrix stimulation jobs

Abstract Acid induced sludge can compromise matrix stimulation jobs performance in oil well interventions, it is associated to multiple sources including combinations of iron dissolved components, acid type and strength, certain crude oils and different type of additives such us surfactants, acid corrosion inhibitors, etc. Along with it generally comes changes in reservoir rock wettability and poor emulsion break which ends in emulsion blockage and that seriously compromises reservoir fluids recovery. The purpose of this study is the implementation of compatibility tests in different acid & crude oil proportions to find the appropriate additives and its concentrations to control acid induced sludge, shorten emulsion breaking times and avoid wettability changes. Two stimulation fluids at different acid strengths were successfully adjusted to prevent sludging tendencies finding ferric iron inhibitors, anti-sludge agents, mutual solvents, and surfactants as critical materials to prevent and control sludge formation prior to job executions.

Resumen El sludge inducido por tratamientos ácidos puede comprometer el resultado de una intervención a pozo con estimulación matricial, este se asocia a componentes férricos, tipo de ácido y crudo, así como a una amplia variedad de aditivos incluyendo surfactantes, inhibidores de corrosión, etc. Junto con la formación de sludge se producen cambios en la humectabilidad de la roca y en el rompimiento de emulsiones lo cual puede comprometer la recuperación de fluidos. El propósito de este estudio es implementar pruebas de compatibilidad en diferentes proporciones ácido - crudo para encontrar los aditivos en la concentración adecuada para controlar formación de sludge inducido por ácido, reducir tiempos de rompimiento de emulsión y evitar cambios de humectabilidad. Dos fluidos de estimulación a diferentes concentraciones de ácido se ajustaron exitosamente para prevenir esta tendencia, encontrando inhibidores de hierro, agentes anti-sludge, solvente mutual y surfactantes como materiales críticos para prevenir y controlar la formación de sludge.

Kinetic modeling of lactic acid production, co-substrate consumptions and growth in Lactiplantibacillus plantarum 60-1

Abstract Lactiplantibacillus plantarum is a Gram-positive bacterium that belongs to the lactic acid bacteria (LAB) group commonly used in the food industry. To use this microorganism, high biomass concentration is necessary, and models need to be established for predicting and improving its behavior along fermentation. However, current models for L. plantarum are applicable to only one substrate. The growth of a newly isolated strain L. plantarum 60-1 in a co-substrate (glucose and lactose) and lactic acid production in the batch process, were modeled in this work. Biomass growth was well described by double Monod kinetics. Substrate consumptions were modeled using two balance equations. Lactic acid was described with the Luedeking-Piret equation. No product inhibition was observed. Both glucose and lactose were metabolized in a concomitant way. This is the first report (as we know it) of a model includes dynamics of a dual limitation substrate glucose and lactose in multiplicative effects on the growth of L. plantarum 60-1.

Resumen Lactiplantibacillus plantarum es una bacteria Gram-positiva perteneciente a las bacterias ácido lácticas (BAL), las cuales son usadas comúnmente en la industria de alimentos. Por lo tanto, es deseable obtener una gran cantidad de biomasa y los modelos matemáticos son una herramienta que permite comprender y mejorar este proceso. Sin embargo, los modelos actuales se limitan a un solo sustrato, en este trabajo se modeló el crecimiento de L. plantarum 60-1 en co-sustrato (glucosa y lactosuero) y la producción de ácido láctico en un proceso por lotes. El crecimiento de la biomasa fue descrito por la cinética doble de Monod, para el consumo de sustrato se plantearon dos ecuaciones de balance y finalmente la producción de ácido láctico fue descrita mediante la ecuación de Luedeking-Piret. No se observó inhibición por producto. La glucosa y la lactosa fueron metabolizados concomitantemente. Este modelo difiere de los reportados, al incluirse la dinámica de dos sustratos limitantes sobre el crecimiento de L. plantarum 60-1.

Growth and photosynthetic pigments of passion fruit (Passiflora edulis) seedlings under foliar fertilization with nitrogen and irrigated with saline water

Abstract In the semiarid region of Brazil, salts found in water used in irrigation. The objective of was to analyze the influence of foliar fertilization with nitrogen as a mitigation of the salt stress of passion fruit seedlings. The design was randomized blocks, with the treatments generated from the Box’s Central Composite matrix, with five electrical conductivities of irrigation water (ECw) (0.50; 0.98; 2.15; 3.32; 3.80 dS m-1) and five doses of foliar nitrogen fertilization (0.0; 0.30; 1.15; 1.97; 2.30 g L-1), with four replicates. The growth and photosynthetic pigments were evaluated Application of nitrogen doses attenuated the effect of salinity on morphophysiological aspects of passion fruit seedlings. The increase in the salinity of the water caused negative effects on the characteristics the growth and photosynthetic pigments.

Resumen En la región semiárida de Brasil, las sales se encuentran en el agua utilizada en el riego. El objetivo de fue analizar la influencia de la fertilización foliar con nitrógeno como mitigador del estrés salino en plántulas de maracuyá. El diseño fue bloques al azar, con los tratamientos generados a partir de la matriz Compuesta Central de Caja, con cinco conductividades eléctricas del agua de riego (ECr) (0.50; 0.98; 2.15; 3.32; 3.80 dS m-1) y cinco dosis de fertilización nitrogenada foliar (0.0; 0.30; 1.15; 1.97; 2.30 g L-1), con cuatro repeticiones. Se evaluó el crecimiento y pigmentos fotossintéticos. La aplicación de dosis de nitrógeno atenuó el efecto de la salinidad sobre aspectos morfofisiológicos de plántulas de maracuyá. El aumento de la salinidad del agua provocó efectos negativos en las características de crecimiento y pigmentos fotosintéticos.

Macroscopic and population balances for the simulation of surface reactions

Abstract Modeling and computational simulation of the carbon monoxide oxidation process, taken as a key system to analyze the importance of the dynamic description of active sites into the process yield, are presented in this work. To this aim, the formalism of transport phenomena and population balances are used to implement a realistic model that involves heat exchange, transfer of mass and momentum, chemical reaction, and catalyst deactivation. The model is solved numerically, and the analysis is made by comparing isothermal pseudo-steady state approximation with non-isothermal non-steady state assumption for the catalytic cycle. The results show the advantage of considering the interface explicitly into the model since temporary changes of the reactive complex as well as the active sites of the catalyst have a great influence over the reaction yield. By considering this fact, the reaction description is made in a more proper way.

Resumen En este trabajo presentamos el modelamiento y simulación computacional de la oxidación del monóxido de carbono, proceso que tomamos como referente para analizar la importancia de describir la dinámica de los sitios activos en el rendimiento del proceso catalítico. Utilizamos el formalismo de los procesos de transporte y los balances poblaciones para desarrollar un modelo realístico que involucra el intercambio de calor, la transferencia de masa y de momentum, la reacción química y la desactivación del catalizador. El modelo propuesto se resuelve numéricamente y se hace un análisis comparativo de los resultados entre la aproximación de pseudo estado estacionario isotérmico y el estado no-estacionario no-isotérmico para el ciclo catalítico. Los resultados obtenidos muestran la importancia de considerar en el modelo la interfase de manera explícita, ya que la dinámica temporal de la reacción y de los sitios activos influyen de manera significativa en el rendimiento del proceso catalítico.