[pt] Esta tese investiga e desenvolve algoritmos baseados em relaxação Lagrangiana e técnica de desagregação multiparamétrica normalizada para resolver problemas não convexos de programação inteira-mista quadrática com restrições quadráticas. Primeiro, é realizada uma revisão de técnias de relaxação para este tipo de problema e subclasses do mesmo. Num segundo momento, a técnica de desagregação multiparamétrica normalizada é aprimorada para sua versão reformulada onde o tamanho dos subproblemas a serem resolvidos tem seu tamanho reduzido, em particular no número de variáveis binárias geradas. Ademais, dificuldas em aplicar a relaxação Lagrangiana a problemas não convexos são discutidos e como podem ser solucionados caso o subproblema dual seja substituído por uma relaxação não convexa do mesmo. Este método Lagrangiano modificado é comparado com resolvedores globais comerciais e resolvedores de código livre. O método proposto convergiu em 35 das 36 instâncias testadas, enquanto o Baron, um dos resolvedores que obteve os melhores resultados, conseguiu convergir apenas para 4 das 36 instâncias. Adicionalmente, mesmo para a única instância que nosso método não conseguiu resolver, ele obteve um gap relativo de menos de 1 por cento, enquanto o Baron atingiu um gap entre 10 por cento e 30 por cento para a maioria das instâncias que o mesmo não convergiu. / [en] This thesis investigates and develops algorithms based on Lagrangian relaxation and normalized multiparametric disaggregation technique to solve nonconvex mixed-integer quadratically constrained quadratic programming. First, relaxations for quadratic programming and related problem classes are reviewed. Then, the normalized multiparametric disaggregation technique is improved to a reformulated version, in which the size of the generated subproblems are reduced in the number of binary variables. Furthermore, issues related to the use of the Lagrangian relaxation to solve nonconvex problems are addressed by replacing the dual subproblems with convex relaxations. This method is compared to commercial and open source off-the-shelf global solvers using randomly generated instances. The proposed method converged in 35 of 36 instances, while Baron, the benchmark solver that obtained the best results only converged in 4 of 36. Additionally, even for the one instance the methods did not converge, it achieved relative gaps below 1 percent in all instances, while Baron achieved relative gaps between 10 percent and 30 percent in most of them.

[pt] O objetivo deste trabalho é analisar as principais transformações espaciais, no e do eixo de urbanização Rio de Janeiro (RJ) – Juiz de Fora (MG), que se con-figuraram como desenvolvimentos geográficos desiguais entre 1861 e 1980. Nossa questão central, por sua vez, é: Qual a natureza dessas transformações, o que as gera e impulsiona e o que elas geram e impulsionam ao longo do referido eixo? A fim de trabalharmos de modo a integrar espaço e tempo de maneira crítica, utiliza-remos o método materialista histórico e dialético e nos valeremos, principalmente da abordagem dos desenvolvimentos geográficos desiguais do capitalismo, ex-pressão espacial da teoria do desenvolvimento desigual e combinado. O eixo Rio de Janeiro – Juiz de Fora efetivamente se configurou com a inauguração da Estra-da União e Indústria, em 1861, entre esta cidade e Petrópolis (RJ). Os lucros com o comércio do café permitiram uma transferência indireta de capitais que impulsionou a industrialização das três cidades. Essa industrialização se processou em conjunto com a urbanização incipiente do eixo, caracterizada pelo início da dominação da vida agrária pela vida urbana e da imposição de novas lógicas e racionalidades. Em 1928, com a inauguração da Estrada Rio – Petrópolis, deu-se início a um novo momento da periodização adotada neste trabalho, no qual o rodoviarismo suplanta o modal ferroviário e ocorre expressiva concentração industrial no Rio de Janeiro e em Duque de Caxias (RJ) e industrialização periférica de Juiz de Fora e Petrópolis, além de expansão da malha urbana das quatro cidades e consolidação da urbanização do eixo. / [en] This piece of work aims to analyse the main spatial transformations, in and of the axis of urbanisation Rio de Janeiro (RJ, Brazil) – Juiz de Fora (MG, Brazil), which were configured as uneven geographical developments between 1861 and 1980. Our central question, in turn, is: What is the nature of these spatial transformations, what does generate them and what do they generate along the mentioned axis? In order to work in a way to critically bring space and time together; we will use the dialectical and historical materialist method and, mainly, the approach of uneven geographical developments of capitalism, a spatial expression of the theory of uneven and combined development. The axis Rio de Janeiro – Juiz de Fora was effectively set with the opening of União e Indústria Road, in 1861, between this city and Petrópolis (RJ, Brazil). The profits with coffee market allowed an indirect shift of capital that gave boost to the industrialisation of the three cities. This industrialisation happened together with the incipient urbanisation of the axis, characterised by the beginning of the domination of agrarian by urban life and the imposition of new logics and rationalities. In 1928, with the opening of Rio – Petrópolis Road, a new moment of the periodisation here adopted began, in which the cars supersede the trains and in which occurs significant industrial concentration in Rio de Janeiro and Duque de Caxias (RJ, Brazil) and a peripheral industrialisation of Juiz de Fora and Petrópolis, in addition to the expansion of the urban form in these four cities and to the consolidation of the ur-banisation of the axis.

[pt] Este trabalho apresenta um sistema de interrogação de sensores a rede de Bragg em fibras ópticas, baseado em reflectometria no domínio do tempo e filtros fixos a rede de Bragg. Utilizando uma fonte de luz pulsada, a posição espectral do sensor é relacionada à razão da intensidade dos pulsos, tornando a detecção independente de variações de intensidade. São abordados aspectos teóricos e experimentais referentes aos princípios de funcionamento desta técnica. Uma vez que a filtragem é feita com redes de Bragg, apenas um circuito de fotodetecção é utilizado e um número reduzido de acopladores/circuladores ópticos é necessário, o sistema possibilita reduzir consideravelmente o custo para a interrogação de um conjunto de sensores. A utilização de apenas um circuito de fotodetecção apresenta a vantagem de manter as mesmas características para todos os pulsos, minimizando influências externas neste circuito como, por exemplo, variações da temperatura ambiente. Foi montada uma bancada de testes para a interrogação de seis sensores. Comparações entre os resultados experimentais e simulados mostram boa concordância. Extrapolações indicam que seria possível interrogar sensores com uma variação espectral de 2 nanômetros, com incertezas menores que 10 picometros, o que é adequado para sensores de temperatura. Análises de interferência entre dois canais adjacentes mostram pouca influência entre eles e são apresentadas opções para diminuir essa interferência. / [en] This work presents a system for the interrogation of fiber- optic Bragg grating sensors based on time domain reflectometry and Bragg grating fixed filters. Using a pulsed light source, the spectral position of the sensor is related to the ratio of two pulses intensities, making detection independent of intensity variations. Theoretical and experimental aspects regarding the working principles of this technique are discussed. Since filtering is accomplished with Bragg grating so that only one photodetection circuit is used and a reduced number of optic couplers/circulators are needed, the system provides a considerable reduction in the cost of interrogation for a set of sensors. Using only one photodetection circuit also has the advantage of maintaining the same characteristics for all pulses, thus minimizing external influences in this circuit, such as variations in the environment temperature. A test stand was assembled for the interrogation of six sensors. Comparisons between experimental and simulated results show a good agreement. Extrapolations indicate that it would be possible to interrogate sensors with a spectral variation of 2 nanometers, with uncertainties lower than 10 pm, which is adequate for temperature sensors. Cross talk analyses between two adjacent channels show small influence between them, and approaches to reduce this interference are presented.

[pt] Resinas epóxi do éter diglicidílico de bisfenol A (DGEBA) são amplamente usadas como matriz de materiais compósitos. No entanto, o principal monômero utilizado para a sua produção, o Bisfenol A (BPA), apresenta significativos efeitos negativos na saúde humana. Implicações ambientais que limitam o uso BPA fazem necessária a substituição dos monômeros base para a preparação de resinas epóxi por outros mais seguros e ambientalmente sustentáveis. Por outro lado, resinas epóxi preparadas a partir de fontes renováveis constituem uma alternativa ao uso de resinas derivadas do petróleo na produção de materiais compósitos. Assim, óleos naturais derivados de fontes vegetais são considerados uma matéria-prima alternativa para a obtenção de resinas epóxi de base biológica por causa da sua disponibilidade e uma ampla variedade de possibilidades para transformações químicas. Além disso, materiais compósitos fabricados a partir de resinas termo-endurecíveis de origem vegetal e fibras lignocelulósicas como material de reforço, poderiam contribuir com a produção sustentável de materiais de baixo custo e menor densidade que possuam propriedades estruturais funcionais. Neste trabalho propõe-se a preparação de laminados utilizando como matriz resinas epóxi biobaseadas obtidas a partir de óleo de soja epoxidado e cardanol epoxidado (proveniente da casca de castanha de caju) e fibras lignocelulósicas de bucha (Luffa cylindrica) como reforço. Os efeitos estruturais, morfológicos e térmicos de tratamentos superficiais de hornificação, mercerização e acetilação nas fibras foram estudados usando espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), difração de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia de força atômica (AFM) e análise termogravimétrica (TGA). Compósitos DGEBA/Bucha e Resina natural/Bucha foram fabricados pelo método lay-up manual e suas propriedades mecânicas foram avaliadas por meio de ensaios de flexão em três pontos e da técnica não destrutiva de excitação por impulso (TEI). Esta técnica também foi utilizada para a determinação experimental dos módulos dinâmicos e das propriedades de amortecimento dos compósitos durante o envelhecimento por UV e por absorção de água. O comportamento dinâmico-mecânico dos compósitos foi avaliado por meio da análise dinâmico-mecânica (DMA). Resinas preparadas com 50 por cento de cardanol epoxidado e 50 por cento de resorcinol curadas com diamina de isoforona apresentaram melhores propriedades térmicas e mecânicas, comparados com sistemas com óleo de soja epoxidado, com uma temperatura de transição vítrea média de 74 graus Celsius e módulo de armazenamento de 880,5 MPa, constituindo uma alternativa mais sustentável para a fabricação de materiais compósitos pela substituição do sistema bisfenol A clássico analisado também neste trabalho, com valores Tg igual a 77,5 graus Celsius e E linha igual a 849 MPa. A adição de fibras de bucha em forma de manta permitiu a obtenção de compósitos com modos de fratura controlada. Além disso, foi observada uma melhora na aderência na interfase fibra-resina em compósitos com 30 por cento de fibras de bucha mercerizada. / [en] Diglycidyl ether of bisphenol A (DGEBA) currently represents the most widely used type of epoxy resin in the world in several applications. However, the main monomer used for its production, Bisphenol A (BPA) is considered an endocrine disruptor with estrogenic activity that has significant negative effects on human health. Environmental implications and laws limiting the use of BPA in several countries make it necessary to replace the base monomers for the preparation of epoxy resins with safer and more environmentally sustainable ones. Epoxy resins prepared from renewable sources are an alternative to the use of petroleum resins in the production of composite materials. Thus, natural oils derived from vegetable sources are considered as an alternative raw material for obtaining biologically based epoxy resins because of their availability, their relatively low price and a wide variety of possibilities for chemical transformations. On the other hand, composite materials made from thermosetting resins of vegetable origin and lignocellulosic fibers as reinforcement material could contribute to the sustainable production of low cost and lower density materials that have functional structural properties. This work proposes the preparation of composite materials, using biobased epoxy resins obtained from epoxidized soybean oil and epoxidized cardanol from cashew nuts as well as lignocellulosic (Luffa cylindrica) fibers modified by surface treatments of hornification, mercerization and acetylation. The structural, morphological and thermal effects of surface treatments on the fibers were studied using Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and thermogravimetric analysis (TGA). DGEBA/Luffa and Biobased resin/Luffa fiber composites were fabricated by the manual lay-up method and their mechanical properties were evaluated by three-point bending tests and the non-destructive impulse excitation technique (TEI). This technique was also used for the experimental determination of the dynamic modules and the damping properties of the laminates obtained during UV aging and water absorption. The effect of the introduction of the binder fibers and the different treatments performed on the fibers on the dynamic-mechanical behavior of the composites was performed by dynamic-mechanical analysis (DMA). Resins prepared with 50 percent epoxidized cardanol and 50 percent resorcinol cured with isophorone diamine presented better thermal and mechanical properties, compared to systems with epoxidized soybean oil, with an average glass transition temperature of 74 degrees Celsius and a storage modulus of 880, 5 MPa, constituting a sustainable alternative for the manufacture of composite materials by replacing the classic bisphenol A system also analyzed in this work, with values Tg equal to 77.5 degrees Celsius and E line equal to 849 MPa. The addition of luffa fibers allowed the production of composites with controlled fracture modes. In addition, an improvement in the fiber-resin interface adhesion was observed in composites with 30 percent mercerized fibers.

[pt] Esta tese descreve a síntese de um óxido misto de Zn e Zr (ZnxZr1-xOy), mediante uma técnica ainda não reportada e a utilização deste material na síntese de acetona a partir de etanol. O objetivo foi desenhar um catalisador com propriedades óxido-redutoras e capacidade de se autorregenerar após cada ciclo. A zircônia monoclínica (m-ZrO2) é um óxido já usado em catálise devido às suas propriedades ácido-básicas, mas com fracas propriedades óxido-redutoras. Estas últimas poderiam ser promovidas mediante dopagem substitucional deste material. A inserção de pequeníssimas quantidades de Zn na rede da m-ZrO2, mostraram um incremento apreciável na sua redutibilidade. O material obtido foi caracterizado por diversas técnicas e testado na obtenção de acetona a partir de etanol. O resultado indicou que a dopagem permitiu a formação de vacâncias de oxigênio, as quais promoveram a mobilidade do oxigênio até a superfície e, com isso, aumentaram redutibilidade do material. A seletividade da reação de conversão de etanol teve como produto maioritário a acetona. Foi demostrado que a regeneração do catalisador se deve a espécies oxidantes provenientes da dissociação da água presente no médio reacional; esta dissociação ocorreu nas vacâncias superficiais. Assim, demonstrou-se que a técnica desenvolvida no presente estudo, além de simples, resultou efetiva na síntese do óxido misto de Zn e Zr, um catalisador de composição simples, capaz de conduzir os diferentes passos do mecanismo na síntese de acetona. Considera-se que esta é a primeira etapa na sua viabilização comercial. / [en] This thesis describes the synthesis process of a mixed oxide with Zn and Zr (ZnxZr1-xOy), through a not yet published technique, as well as the utilization of this material in the acetone synthesis from ethanol. The mean goal was to design a catalyst with enhanced oxy-reduction properties and capability for selfregeneration after each cycle. Monoclinic zirconia (m-ZrO2) is already used in catalysis due to its acidic-basic properties, although its oxy-reduction properties are negligible. The enhancement of the oxy-reduction properties can be reached by substitutional doping of this material with a lower oxidation state metal. The insertion of very small quantities of Zn in the m-ZrO2 lattice, showed a high increment of its reducibility. The mixed oxides obtained were characterized by several techniques and catalytically tested in the acetone synthesis from ethanol. The results showed that doping allows the formation of oxygen vacancies, which allow oxygen mobility and therefore, the enhancement of reducibility. The reaction selectivity had acetone as majority product. It was shown that water is also produced and that it is dissociated in the oxygen vacancies generating oxidant species. The catalysts regeneration occurs due to those oxidant species. Therefore, it was demonstrated that the technique developed in this study was easy and effective in the synthesis of the mixed oxide with Zn and Zr, a catalyst with simple composition able to conduct every step of the acetone synthesis. This is considered the first step in the commercial feasibility of this material.

[pt] Trata-se de proposta ensaística de releitura das obras de quatro arquitetos modernos brasileiros - Lucio Costa, Affonso Eduardo Reidy, Oscar Niemeyer e Paulo Mendes da Rocha - sob o ponto de vista da tecnologia da construção. A investigação parte diretamente da experiência das obras e busca apontar algumas das soluções que tornaram possível a realização de uma engenhosa produção, não obstante a dificuldade de conciliação da teoria do projeto arquitetônico moderno internacional e a prática da construção no Brasil. / [en] This essay proposes a rereading of the works of four modern Brazilian architects - Lucio Costa, Affonso Eduardo Reidy, Oscar Niemeyer, and Paulo Mendes da Rocha - from a technical perspective. The study is based directly on the experience of these works and seeks to identify some of the solutions that have made possible the achievement of an ingenious production, despite the difficult task of conciliating the theory of international modern architectural project with Brazilian building construction technology.

[pt] Grandes empresas de mídias digitais adotaram métodos ágeis para desenvolver produtos em ciclos mais curtos. Com isso, o tempo para testar as interfaces foi reduzido. Através de observações, verificou-se que nem sempre os testes curtos respondem a todas as perguntas que precisam de investigação junto aos usuários. Com o objetivo de propor uma metodologia de avaliação de usabilidade empírica, desenvolvida especificamente para uma melhor adequação às necessidades das equipes que desenvolvem produtos com métodos ágeis, realizou-se um estudo de caso, na Globo.com, com a equipe que projetou o site Receitas.com através da metodologia ágil Scrum. Com a realização de um grupo de foco, avaliou-se o cenário e definiram-se as questões de pesquisa. A partir daí, foi constatado que aplicação de somente uma técnica não iria responder à maior parte dessas questões. Além disso, caso fossem aplicadas de uma forma mais tradicional, poderia levar muito tempo. Como hipótese, acreditava-se que a criação e aplicação de uma metodologia de avaliação de usabilidade empírica, especificamente desenvolvida para melhor adequação às necessidades dessas equipes, seria capaz de resolver o problema, através da otimização e aplicação de técnicas em conjunto, como entrevista, eye tracking e teste de usabilidade. A metodologia foi validada através de entrevistas com cada integrante da equipe de desenvolvimento do Receitas.com. Os resultados obtidos comprovaram a hipótese da pesquisa. / [en] Big digital media companies have embraced agile methods to develop products in shorter cycles. With this, the time to test the interfaces was reduced. Through observations, we found that short tests do not always answer to all questions that need investigation with users. In order to propose a methodology for empirical usability evaluation, designed specifically to better fit the needs of teams who develop products with agile methods, we performed a case study in Globo.com, with the team that designed the site Receitas.com through the Scrum agile methodology. With the completion of a focus group, we assessed the scene and found the research questions. From there, it was found that application of only one technique would not answer most of these issues. Moreover, if applied in a more traditional way, could take a long time. As a hypothesis, it was believed that the creation and application of a methodology for empirical evaluation of usability, specifically designed to better match the needs of these teams, would be able to solve the problem through the optimization and application of techniques together, such as interview, eye tracking and usability testing. The methodology was validated through interviews with each team member s development Receitas.com. The results confirmed the hypothesis.