Made available in DSpace on 2015-03-26T13:28:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 5949510 bytes, checksum: 7ce06d13b0ebac171f033bc9f3529dfb (MD5) Previous issue date: 2012-12-07 / The technical normative standards for small landfills, recently approved in Brazil, states that, when combined factors such as permeability coefficient of the local soil, water table depth and the organic fraction of waste landfilled, the surplus water not surpassing predetermined values, the construction of the waterproofing system base can be exempted. This research aimed to evaluate the occurrence of contamination by leachates in the solid waste deposit of the city of Bugre - MG, which has been recently built according to the guidelines established by the aforementioned technical standards. Geotechnical analyzes were performed consisting of percussion soundings, infiltration tests, combined granulometry and Atterberg limits.surveys consist of percussion, infiltration tests, grading joint and Atterberg limits. There were also a gravimetric characterization of waste and water balance for the determination of water surplus. Samples were collected from soil below the waste disposal trenches at different depths for analysis of pH, total organic carbon, ammonia nitrogen, fecal coliform, total coliform, arsenic, cadmium, copper, total chromium, lead, total iron, manganese, mercury, nickel and zinc. The results were compared to the guiding values for soil quality established by current laws and norms. It is concluded, in general, that the soil quality study area was altered by the passage of the leachates, since various samples had concentrations greater than those found for the soil which had no contact with the residues and their effluents. However, the change in soil quality has not characterized the contamination of the area, since only one sample detected cadmium concentration higher than the value of Investigation established by legislation, which was not confirmed with increasing depth. / A norma técnica de aterros sanitários de pequeno porte, aprovada recentemente no Brasil, estabelece que, quando conjugados fatores como coeficiente de permeabilidade do solo local, profundidade do freático e fração orgânica dos resíduos aterrados, o excedente hídrico não superar valores pré-determinados, a construção do sistema de impermeabilização de base poderá ser dispensada. Esta pesquisa teve como objetivo avaliar a ocorrência de contaminação por lixiviados no depósito de resíduos sólidos urbanos do município de Bugre MG, construído de acordo com as diretrizes estabelecidas pela supracitada norma técnica. Foram realizadas análises geotécnicas constituídas por sondagens à percussão, ensaios de infiltração, granulometria conjunta e limites de Atterberg. Realizaram-se, também, a caracterização gravimétrica dos resíduos e o balanço hídrico para determinação do excedente hídrico. Foram coletadas amostras de solo abaixo das valas de disposição de resíduos, em diferentes profundidades, para análise dos parâmetros pH, carbono orgânico total, nitrogênio amoniacal, coliformes fecais, coliformes totais, arsênio, cádmio, cobre, cromo total, chumbo, ferro total, manganês, mercúrio, níquel e zinco. Os resultados foram comparados aos valores orientadores de qualidade do solo estabelecidos na legislação vigente. Concluiu-se, de uma maneira geral, que a qualidade do solo da área de estudo foi alterada pela passagem dos lixiviados, uma vez que várias amostras apresentaram concentrações superiores aos valores encontrados para o solo que não teve contato com os resíduos e seus efluentes. No entanto, a alteração da qualidade do solo não caracterizou uma contaminação da área, visto que somente uma amostra detectou concentração de cádmio superior ao valor de investigação estabelecido na legislação, o que não se confirmou com o aumento da profundidade.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:28:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 3376488 bytes, checksum: 64970c4b419cdbcf752f4505eb64ef12 (MD5) Previous issue date: 2013-07-12 / Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / This study aimed to assess the health risks of disposal of solid waste generated in municipalities; as well as elucidate the relationship between environmental quality changes occurring in the areas surrounding these sites and correlated diseases. Data collection took place in the cities of Coimbra and Rodeiro, both in Minas Gerais, characterized, respectively, by the disposal of solid waste in open dump and in units of sorting and composting plant. Thus, the survey was conducted in neighborhoods located around these areas. A crosssectional epidemiological study was used, with the exposure factor being the proximity to the final disposal site, and the unit of study was children aged up to 10 years. The exposure levels were defined according to the distances from the place of treatment/disposal, of wich: from zero to 500m: high exposure; from 500 to 1000m: moderate exposure; and distance greater than 1000m: group unexposed. Data collection was done through the application of two questionnaires: one regarding housing and other regarding children. In housing data were collected socioeconomic conditions, water conditions, sewerage, solid waste management, family healthy and the presence of vectors. With regard to children, the main healthy indicators used were the prevalence of diarrheal diseases and nutritional status. The results showed discontent of the population living in the surrounding areas of the disposal units in both cities, which they feel harmed by the increased of odor and the appearance of vectors assigned to them as begin from the units studied. More problems were reported in Rodeiro, where the final disposition was done in a dump, confirming the assumption that this type of destination is more harmful. With respect to health indicators expressed by the incidence of diarrhea, an increased tendency was found in areas of high exposure, however it was also observed that the inadequate hygiene habits had higher percentage in these sites compared to the other areas studied. / A realização deste estudo teve por objetivo avaliar os riscos para a saúde da destinação final dos resíduos sólidos gerados nas municipalidades; bem como elucidar a relação existente entre as alterações da qualidade ambiental ocorrentes nas áreas vizinhas a estes locais e as doenças correlatas. Os levantamentos dos dados ocorreram nas cidades de Rodeiro e Coimbra, ambas em Minas Gerais, caracterizadas, respectivamente, pela disposição dos resíduos sólidos a céu aberto em lixão ou vazadouro e disposição final de resíduos em usina de triagem e compostagem (UTC). Assim, a pesquisa foi realizada nos bairros localizados no entorno dessas áreas. Utilizou-se um estudo epidemiológico do tipo transversal, tendo como fator de exposição a proximidade com o local de disposição final e como unidade de estudo as crianças com idade de até 10 anos. Os níveis de exposição foram definidos de acordo com as distâncias em relação ao local de tratamento e/ou destinação final, sendo: de zero a 500m: alta exposição; de 500 a 1.000m: exposição moderada; e distância maior que 1.000m: grupo não exposto. A coleta de dados foi feita por meio da aplicação de dois questionários: um referente às moradias e outro às crianças. Nas moradias foram levantados dados socioeconômicos, as condições de abastecimento de água, esgotamento sanitário, manejo dos resíduos sólidos, saúde da família e a presença de vetores. Com relação às crianças, os principais indicadores de saúde utilizados foram a prevalência por enfermidades diarreicas e o estado nutricional. Por meio dos resultados verificou-se descontentamento da população que vive no entorno das unidades de disposição final em ambas as cidades, as quais se sentem prejudicadas com o aumento de mau cheiro e aparecimento de vetores, atribuídos por eles às unidades em estudo. Problemas maiores foram relatados em Rodeiro, onde a disposição final é realizada em um lixão, confirmando a premissa de que esse tipo de destinação é mais prejudicial. Com relação aos indicadores de saúde expressos pela incidência de diarreia, constatou-se maior ocorrência nas áreas de alta exposição. No entanto, observou-se também que os hábitos de higiene inadequados foram percentualmente superiores nestes locais, quando comparados às outras áreas estudadas.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:28:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 3488671 bytes, checksum: a0cc64cf7989ec79afc7a4c8c0b12ea6 (MD5) Previous issue date: 2013-10-22 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this work, with a view of environmental protection and the use of a waste residue as a raw material for productive applications, the possibility of using water treatment plant (WTP) sludge in the making of soil-cement bricks was evaluated. By means of a mixture experimental design, several soil-cement- sludge compositions were tried, using: a sand soil from 'Nô Silva' field, located in the surroundings of Viçosa-MG; and a Portland cement type CP III-40-S. The suitability of WTP sludge for being used in soil-cement was initially evaluated in the basis of its physical (e.g. granulometric composition and Atterberg limits), mineralogical (X-ray diffraction), chemical (energy dispersive X-ray analysis EDS) and morphological (scanning electron microscopy SEM) characterization. Some of the physical characteristics of the sludge (e.g. high proportions of fine particles, and high liquid and plastic limits) as well as the relatively high organic matter content, suggested from the beginning that the incorporation of WTP sludge in soil-cement bricks should be done in small proportions. In effect, the trials carried out with bricks that were prepared with different proportions of soil, cement and sludge showed that the higher the sludge fraction the lesser the bricks mechanical resistance. The results also indicated that Brazilian standard of 2,0 MPa mechanical resistance for soil- cement bricks with no structural function would be attained only with mixtures containing 6% of sludge (partially replacing the soil) and a minimum of 15% of cement. It is suggested that further experiments should look at solutions that make it possible to add higher fractions of sludge, turning soil-cement-sludge bricks a more attractive option from the economic point of view. / Neste trabalho foi avaliada a possibilidade de incorporação de lodo de estação de tratamento de água (ETA) na manufatura de tijolos de solo-cimento, na perspectiva de preservação ambiental e aproveitamento de um resíduo como matéria prima em aplicação produtiva. Por meio de delineamento experimental de misturas foram avaliados vários traços de composições solo-cimento-lodo: solo com características arenosas, proveniente da jazida Nô Silva na microrregião de Viçosa, MG; lodo do decantador da ETA da Universidade Federal de Viçosa (UFV) e cimento Portland tipo CP III-40-RS. A aptidão do lodo para aplicação em solo-cimento foi inicialmente avaliada com base em caracterização física (granulometria e limites de Atterberg, dentre outras), mineralógica (difração de raios-X), química (análise de raios-X por dispersão de energia EDS) e morfológica (microscopia eletrônica de varredura MEV). As características granulométricas e de consistência do lodo (material predominantemente fino, com limites de liquidez e de plasticidade elevados), além da presença de teores relativamente elevados de matéria orgânica, sugerem que a incorporação do lodo em tijolos de solo-cimento deva se dar em baixas proporções. Com efeito, os testes com tijolos preparados com diversos traços de mistura solo-cimento-lodo revelaram que a resistência mecânica diminuiu com o incremento de lodo e que o requisito da norma NBR 8491 para aceitação do tijolo em obras de alvenaria sem função estrutural (2,0 MPa) seria atendido com traços com 6% de lodo (substituindo parcialmente o solo) e no mínimo 15% de cimento. Sugere-se a continuidade dos estudos na busca de opções que viabilizem a incorporação de proporções mais elevadas de lodo e tornem os tijolos de solo-cimento-lodo uma opção mais atrativa do ponto de vista econômico.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:28:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 1625792 bytes, checksum: 92a5c13a3dea0ce54b611133b78a0315 (MD5) Previous issue date: 2014-03-14 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The problem involving the generation, handling and disposal of municipal solid waste has been a major challenge of difficult solution to the government. Equate, the environmental point of view, the generation of waste, excessive consumption and the rational use of natural resources have not been an easy task to accomplish. In the face of this question, the present study aimed to perform a diagnosis of the solid waste management system in the city of Matias Barbosa - MG, with a view to implementing an integrated management plan. Employing the method of quartering of samples was performed in the shed of the Association of Collectors of Paper and Paperboard - Ascamb, qualitative and quantitative, of solid waste generated in the county assessment. The diagnosis consisted of the collection of 14 samples, conducted in October 2012. 's Physical composition ( wt%) of mass amounted to 8.49 % of paper , cardboard 23.69% , 7.19 Plastic film 5 96% of hard plastic , 6.19 % pet , 1.87 % aluminum , 12.62 % ferrous metal, 4.58 % of non- ferrous metal , glass 2.18 % , 0.75% Tetra Pack ® , 11.34 % organic matter and 15.24% of waste / other . Diagnosis ratified this as a favorable deployment of a unit of sorting and composting as an alternative to the demand for recyclable and organic waste generated in the city , the need to construct an effective program of environmental education and formalizing the partnership between the government and the Association of Collectors. / A problemática que envolve a geração, manejo e disposição final dos resíduos sólidos urbanos tem sido um grande desafio de difícil solução para o poder público. Equacionar, do ponto de vista ambiental, a geração de resíduos, o consumo exacerbado e a utilização racional dos recursos naturais não têm sido tarefa fácil de ser realizada. Em face dessa questão, o presente estudo objetivou realizar o diagnóstico do sistema de gerenciamento dos resíduos sólidos no município de Matias Barbosa MG, com vistas à implantação de um plano de gerenciamento integrado. Empregando-se o método de quarteamento de amostras foi executada no galpão da Associação de Catadores de Papel e Papelão Ascamb, a avaliação qualitativa e quantitativa, dos resíduos sólidos gerados no município. O diagnóstico constituiu na coleta de 14 amostras, realizadas no mês de outubro de 2012. A composição física (% em massa) dos RSU totalizou 8,49% de papel, 23,69% de papelão, 7,19 de plástico filme, 5,96% de plástico duro, 6,19% de pet, 1,87% de alumínio, 12,62% de metal ferroso, 4,58% de metal não ferroso, 2,18% de vidro, 0,75% de embalagem Tetra Pack®, 11,34% de matéria orgânica e 15,24% de rejeitos/outros. O presente diagnóstico ratificou como favorável a implantação de uma unidade de triagem e compostagem como alternativa para a demanda de resíduos recicláveis e orgânicos gerados no município, a necessidade de estruturação de um programa de educação ambiental efetivo e a formalização da parceria entre o poder público e a Associação de Catadores.

Orientador: Aparecido Carlos Gonçalves / Banca: Gilberto Pechoto de Melo / Banca: Jorge Nei Brito / Resumo: Todo sistema ou equipamento mecânico está sujeito a processos de deterioração. Esta deterioração leva ao aparecimento de defeitos que podem atrapalhar a continuidade e qualidade do serviço (produção). Uma quebra não prevista traduz-se por uma parada brusca, levando geralmente a grandes prejuízos e a perda de tempo de produção. Para evitar paradas inesperadas eficientemente e reduzir os custo de manutenção são utilizadas técnicas de manutenção preditiva. Entre todas as técnicas existentes, as mais importantes na manutenção de redutores são a análise de vibrações e a análise de partículas de desgaste. A determinação da severidade, modos e tipos de desgaste em máquinas pode ser feita pela identificação da morfologia, acabamento superficial, coloração, natureza, quantidade e tamanho das partículas encontradas em amostras de óleo ou graxas. Pela análise do sinal vibratório é possível tomar decisões de intervir ou não na operação da máquina, aumentando a disponibilidade e confiabilidade da mesma. A integração destas técnicas tem o potencial para revolucionar práticas industriais e proporcionar para as companhias um significante alívio econômico. Para estudo destas duas técnicas, neste trabalho foi construída uma bancada experimental com o propósito de se realizar a manutenção preditiva em um redutor de velocidades. O Sistema foi posto para funcionar até o limite de utilização. Foram utilizados lubrificantes recomendados pelo fabricante do redutor, lubrificantes com contaminação líquida em várias porcentagens e lubrificantes com contaminação sólida em duas porcentagens. Foram observadas que para baixas rotações a análise de partículas foi vantajosa em relação à análise de vibrações e que a contaminação por água, embora tenha ocasionado uma maior oxidação do sistema, proporcionou menor desgaste do que o lubrificante sem contaminação. / Abstract: Every system or mechanical equipment is subject to deterioration processes. This deterioration takes to the apparition of defects that can disturb the continuity and quality of the service (production). One break not foreseen translates for an abrupt stop, usually taking to great damages and waste of time of production. For avoid unexpected stops efficiently and reduce the cost, predictive maintenance techniques are used. Among all the existent techniques, the most important in the maintenance of reducers are vibration analysis and wear particle analysis. The determination of the severity, wear modes and types in machines can be done through the identification of the morphology, surface finishing, coloration, nature, quantity and size of the particles found in oil samples or lubricating greases. Vibration Analysis is one of the oldest techniques in the maintenance. By vibration sign analysis it is possible to make decisions of intervening or not in the machine operation, improving its availability and reliability. The integration of these techniques has the potential to revolutionize industry practices and provide a significant industrial economic relief. For the study of these two techniques, in this work, an experimental bench was built with the purpose of doing the predictive maintenance in a reducer. The System was put to work until the limit. It was observed that for low rotations the wear particle analysis were advantageous in relation to the vibration analysis and for oil with water contamination, although causing a larger oxidation in the system, a smaller wear than the lubricant without contamination was provided. / Mestre

CAPES / Materiais compósitos laminados são utilizados em diversos setores da indústria, principalmente nas áreas automobilística de competição e aeroespacial, pois apresentam relações resistência-peso e rigidez-peso muito superiores aos materiais metálicos em geral. Estruturas fabricadas a partir desses materiais são normalmente finas e, consequentemente, estão sujeitas à flambagem. Requisitos tradicionais de projeto normalmente levam em conta a flambagem mas, para alguns casos, o projeto é conservador, visto que a estrutura pode ainda ser funcional no regime de pósflambagem. Entretanto, o comportamento nesse regime é não-linear, além da dificuldade de se estimar quando ocorre a falha da estrutura, o que torna a análise mais complexa e onerosa em relação à uma análise de flambagem linear. Nesse contexto está inserido o presente trabalho, que visa encontrar as orientações das fibras que maximizam as cargas de flambagem e de pós-flambagem de estruturas compósitas, usando no processo de otimização metamodelos para aliviar o custo computacional. Duas técnicas de metamodelagem são utilizadas e testadas: redes neurais artificiais e regressão de vetores de suporte, com ênfase para a última. Em combinação com os metamodelos são empregadas duas metaheurísticas de otimização desenvolvidas recentemente: o algoritmo harmony search e o algoritmo de vaga-lumes. Vários problemas com diferentes níveis de dificuldade são apresentados e discutidos. Os melhores resultados de otimização foram obtidos com o algoritmo de vaga-lumes associado ao metamodelo de regressão de vetores de suporte, mostrando que tais técnicas são promissoras na solução dessa classe de problemas. Como uma das principais contribuições desta tese tem-se a adaptação/implementação da técnica de regressão de vetores de suporte para problemas de empilhamento de lâminas em estruturas compósitas, particularmente na otimização em flambagem e pósflambagem. Além disso, foram realizados avanços na modelagem do comportamento e da otimização em pós-flambagem com a utilização de critérios de falha e de dano para compósitos. / Laminated composite materials are applied in many industrial sectors, particularly in competition automotive and aerospace fields, since they have strength-to-weight and stiffness-to-weight ratios much higher than the metals in general. Structures made by these materials are usually thin and hence they are subject to buckling. Traditional design requirements usually take into account the buckling, but in some cases the design is conservative since the structure can still be functional in the postbuckling regime. However, the behavior in this regime is nonlinear, in addition of being difficult to evaluate when the failure of the structure takes place, which makes the analysis more complex and computational expensive if compared to a linear buckling analysis. Within this context this work is inserted, which aims to find the orientations of the fibers that maximize the buckling and postbuckling load of composite structures using metamodels in the optimization process to alleviate the computational cost. Two metamodeling techniques are used and tested: artificial neural networks and support vector regression, with emphasis on the latter. In combination with the metamodels, two recently developed metaheuristics, the harmony search algorithm and the firefly algorithm, are employed. Several problems, with different levels of difficulty, are presented and discussed. The best optimization results were obtained with the firefly algorithm associated with the support vector regression metamodel, showing that these techniques are promising to solve this class of problems. One of the main contributions of this thesis is the adaptation/implementation of support vector regression for layup orientation sequence problems of composite structures, in particular for buckling and postbuckling optimizations. Moreover, advances were made in the modeling of the behavior and optimization in postbuckling regime using failure and damage criteria for composites.

No presente trabalho é apresentada a modelagem e solução numérica da convecção mista em cavidade aquecida por baixo com o topo deslizante, preenchida com meio poroso heterogêneo e homogêneo. Na abordagem heterogênea, o domínio do sólido é representado por blocos condutores de calor igualmente espaçados; a fase fluido circunda os blocos, limitada pelas paredes da cavidade. A abordagem homogênea ou poro-contínua é caracterizada através da porosidade e da permeabilidade da cavidade. As equações de conservação da massa, quantidade de movimento e energia são obtidas, adimensionalizadas e generalizadas de modo a representarem tanto o modelo contínuo quanto o poro-contínuo. A solução numérica é obtida através do método dos volumes finitos. As equações são discretizadas via esquema QUICK e é utilizado o algoritmo SIMPLE para o acoplamento pressão - velocidade. Visando o regime laminar, os parâmetros do escoamento são mantidos no intervalo de 102≤Re≤103 e 103≤Ra≤106 tanto para a abordagem heterogênea, quanto para a homogênea. Nas configurações testadas para o modelo contínuo, 9, 16, 36 e 64 blocos são considerados para cada combinação de Re e Ra e a porosidade microscópica é mantida constante φ=0,64 . No modelo poro-contínuo o número de Darcy (Da) é definido em função do número de blocos da cavidade heterogênea e da porosidade φ. Resultados numéricos do estudo comparativo entre a abordagem microscópica e a macroscópica são apresentados. Como resultado, correlações para o Nusselt médio para os modelos contínuo e poro-contínuo são obtidas em função do Ra modificado para cada Re. / In this work is presented mixed convection heat transfer inside a lid-driven cavity heated from below and filled with heterogeneous and homogeneous porous medium. In the heterogeneous approach, the solid domain is represented by heat conductive equally spaced blocks; the fluid phase surrounds the blocks being limited by the cavity walls. The homogeneous or pore-continuum approach is characterized by the cavity porosity and permeability. Generalized mass, momentum and energy conservation equations are obtained in dimensionless form to represent both the continuum and the pore-continuum models. The numerical solution is obtained via the finite volume method. QUICK interpolation scheme is set for numerical treatment of the advection terms and SIMPLE algorithm is applied for pressure-velocity coupling. Aiming the laminar regime, the flow parameters are kept in the range of 102≤Re≤103 and 103≤Ra≤106 for both the heterogeneous and homogeneous approaches. In the tested configurations for the continuous model, 9, 16, 36, and 64 blocks are considered for each combination of Re and Ra being the microscopic porosity set as constant φ=0,64 . For the pore-continuum model the Darcy number (Da) is set according to the number of blocks in the heterogeneous cavity and the φ. Numerical results of the comparative study between the microscopic and macroscopic approaches are presented. As a result, average Nusselt number equations for the continuum and the pore continuum models as a function of Ra and Re are obtained.

Equipamentos utilizados na produção offshore de petróleo estão sujeitos a danos severos devido à exposição a compostos corrosivos presentes no fluido produzido. Por isso, materiais resistentes à corrosão, como a superliga à base de níquel UNS N06625 (Inconel® 625), são usados em áreas de passagem de fluido de produção. Entretanto, o elevado custo desta liga restringe sua utilização em todo o equipamento. Como solução para este problema são produzidos equipamentos com materiais de menor custo e revestidos com a liga mais nobre. Para esses revestimentos o processo de soldagem TIG alimentado duplo arame quente é tido opção por produzir soldas com qualidade e produtividade. O objetivo desse trabalho foi determinar a influência da corrente média (Im), velocidade de soldagem (Vs), velocidade de alimentação (Va), corrente do material de adição (Ia) e composição do gás de proteção (Gs) sobre a diluição (D), penetração (P), largura (L) e reforço (R) dos cordões de solda depositados pelo processo de soldagem TIG alimentado duplo arame quente sobre um aço AISI/SAE 4130. Para essa análise foi utilizado um planejamento DOE (Design of Experiments) composto central com cinco fatores totalizando trinta e duas (32) condições de aplicação dos cordões. Medições de áreas e dimensões de largura, penetração e reforço foram realizadas nas seções transversais dos cordões depositados utilizando-se um estereoscópio e software de análise de imagens. Além disso, análises dos elementos químicos, nessas seções, foram realizadas utilizando-se espectrometria de energia dispersiva, para determinar o teor do elemento Fe e, por consequência, a diluição. Para a análise do comportamento das variáveis e determinação de um modelo empírico utilizou-se a metodologia de superfície de resposta (RSM – Response Surface Methodology). Verificou-se que todas as variáveis influenciaram na diluição, e com o modelo adotado foi possível obter valores de diluição mínima de 6,37%. Adicionalmente, foram determinadas penetração na faixa 0,37 a 2,16 mm, largura na faixa de 8,09 a 10,04 mm e reforço entre 1,93 a 3,16 mm. / Equipment used in offshore oil production are subject to severe damage due toexposure to corrosive compounds present in the produced fluid. Therefore, corrosion resistant materials such as nickel base super alloy UNS N06625 (Inconel® 625), are used in the production fluid passage areas. However, the high cost of this alloy limits its use in all equipment. As a solution to this problem equipment with lower cost materials, overlaid with the noblest alloy, are manufactured. For these overlays the TIG twin hot wire welding process is seen as an option for generate quality weld with productivity. So the aim of this study is to determine the influence of the average current (Im), welding speed (Vs), feed rate (Va), filler material current (Ia) and shielding gas composition (Gs) on the dilution (D), penetration (P), width (W) and reinforcement (R) of the weld beads deposited by TIG twin hot wire welding process on steel AISI / SAE 4130. For this analysis it was used a DOE (Design of) central composite five factors planning totalling thirty-two (32) deposition conditions of weld beads. Using a stereoscopic and image analysis software, measurements of areas and dimensions of width, penetration and reinforcement were made in cross sections of the deposited beads. Furthermore, analysis of the chemical elements in these sections were performed using energy dispersive spectrometry to determine the content of Fe element and hence the dilution. To analyse the behaviour of variables and determine an empirical model, the response surface methodology (RSM - Response Surface Methodology) was used. It was found that all variables influence the dilution, and for the adopted model the minimal dilution obtained was 6.37%. In addition, It was obtained penetration between 0.37 and 2.16 mm, width ranging from 8.09 to 10.04 mm and reinforcement between 1.93 to 3.16 mm.

CAPES / Materiais compósitos laminados são utilizados em diversos setores da indústria, principalmente nas áreas automobilística de competição e aeroespacial, pois apresentam relações resistência-peso e rigidez-peso muito superiores aos materiais metálicos em geral. Estruturas fabricadas a partir desses materiais são normalmente finas e, consequentemente, estão sujeitas à flambagem. Requisitos tradicionais de projeto normalmente levam em conta a flambagem mas, para alguns casos, o projeto é conservador, visto que a estrutura pode ainda ser funcional no regime de pósflambagem. Entretanto, o comportamento nesse regime é não-linear, além da dificuldade de se estimar quando ocorre a falha da estrutura, o que torna a análise mais complexa e onerosa em relação à uma análise de flambagem linear. Nesse contexto está inserido o presente trabalho, que visa encontrar as orientações das fibras que maximizam as cargas de flambagem e de pós-flambagem de estruturas compósitas, usando no processo de otimização metamodelos para aliviar o custo computacional. Duas técnicas de metamodelagem são utilizadas e testadas: redes neurais artificiais e regressão de vetores de suporte, com ênfase para a última. Em combinação com os metamodelos são empregadas duas metaheurísticas de otimização desenvolvidas recentemente: o algoritmo harmony search e o algoritmo de vaga-lumes. Vários problemas com diferentes níveis de dificuldade são apresentados e discutidos. Os melhores resultados de otimização foram obtidos com o algoritmo de vaga-lumes associado ao metamodelo de regressão de vetores de suporte, mostrando que tais técnicas são promissoras na solução dessa classe de problemas. Como uma das principais contribuições desta tese tem-se a adaptação/implementação da técnica de regressão de vetores de suporte para problemas de empilhamento de lâminas em estruturas compósitas, particularmente na otimização em flambagem e pósflambagem. Além disso, foram realizados avanços na modelagem do comportamento e da otimização em pós-flambagem com a utilização de critérios de falha e de dano para compósitos. / Laminated composite materials are applied in many industrial sectors, particularly in competition automotive and aerospace fields, since they have strength-to-weight and stiffness-to-weight ratios much higher than the metals in general. Structures made by these materials are usually thin and hence they are subject to buckling. Traditional design requirements usually take into account the buckling, but in some cases the design is conservative since the structure can still be functional in the postbuckling regime. However, the behavior in this regime is nonlinear, in addition of being difficult to evaluate when the failure of the structure takes place, which makes the analysis more complex and computational expensive if compared to a linear buckling analysis. Within this context this work is inserted, which aims to find the orientations of the fibers that maximize the buckling and postbuckling load of composite structures using metamodels in the optimization process to alleviate the computational cost. Two metamodeling techniques are used and tested: artificial neural networks and support vector regression, with emphasis on the latter. In combination with the metamodels, two recently developed metaheuristics, the harmony search algorithm and the firefly algorithm, are employed. Several problems, with different levels of difficulty, are presented and discussed. The best optimization results were obtained with the firefly algorithm associated with the support vector regression metamodel, showing that these techniques are promising to solve this class of problems. One of the main contributions of this thesis is the adaptation/implementation of support vector regression for layup orientation sequence problems of composite structures, in particular for buckling and postbuckling optimizations. Moreover, advances were made in the modeling of the behavior and optimization in postbuckling regime using failure and damage criteria for composites.

No presente trabalho é apresentada a modelagem e solução numérica da convecção mista em cavidade aquecida por baixo com o topo deslizante, preenchida com meio poroso heterogêneo e homogêneo. Na abordagem heterogênea, o domínio do sólido é representado por blocos condutores de calor igualmente espaçados; a fase fluido circunda os blocos, limitada pelas paredes da cavidade. A abordagem homogênea ou poro-contínua é caracterizada através da porosidade e da permeabilidade da cavidade. As equações de conservação da massa, quantidade de movimento e energia são obtidas, adimensionalizadas e generalizadas de modo a representarem tanto o modelo contínuo quanto o poro-contínuo. A solução numérica é obtida através do método dos volumes finitos. As equações são discretizadas via esquema QUICK e é utilizado o algoritmo SIMPLE para o acoplamento pressão - velocidade. Visando o regime laminar, os parâmetros do escoamento são mantidos no intervalo de 102≤Re≤103 e 103≤Ra≤106 tanto para a abordagem heterogênea, quanto para a homogênea. Nas configurações testadas para o modelo contínuo, 9, 16, 36 e 64 blocos são considerados para cada combinação de Re e Ra e a porosidade microscópica é mantida constante φ=0,64 . No modelo poro-contínuo o número de Darcy (Da) é definido em função do número de blocos da cavidade heterogênea e da porosidade φ. Resultados numéricos do estudo comparativo entre a abordagem microscópica e a macroscópica são apresentados. Como resultado, correlações para o Nusselt médio para os modelos contínuo e poro-contínuo são obtidas em função do Ra modificado para cada Re. / In this work is presented mixed convection heat transfer inside a lid-driven cavity heated from below and filled with heterogeneous and homogeneous porous medium. In the heterogeneous approach, the solid domain is represented by heat conductive equally spaced blocks; the fluid phase surrounds the blocks being limited by the cavity walls. The homogeneous or pore-continuum approach is characterized by the cavity porosity and permeability. Generalized mass, momentum and energy conservation equations are obtained in dimensionless form to represent both the continuum and the pore-continuum models. The numerical solution is obtained via the finite volume method. QUICK interpolation scheme is set for numerical treatment of the advection terms and SIMPLE algorithm is applied for pressure-velocity coupling. Aiming the laminar regime, the flow parameters are kept in the range of 102≤Re≤103 and 103≤Ra≤106 for both the heterogeneous and homogeneous approaches. In the tested configurations for the continuous model, 9, 16, 36, and 64 blocks are considered for each combination of Re and Ra being the microscopic porosity set as constant φ=0,64 . For the pore-continuum model the Darcy number (Da) is set according to the number of blocks in the heterogeneous cavity and the φ. Numerical results of the comparative study between the microscopic and macroscopic approaches are presented. As a result, average Nusselt number equations for the continuum and the pore continuum models as a function of Ra and Re are obtained.