A presente dissertação trata do projeto de um motor de combustão interna de quatro tempos, ciclo Otto, destinado à categoria de competição Formula SAE, adequado ao mercado brasileiro. Uma extensa pesquisa bibliográfica e de mercado foi realizada para o direcionamento do projeto, além de análises experimentais para obtenção de dados. No estudo experimental foi utilizado um motor monocilíndrico de 300 cc de deslocamento volumétrico, arrefecido a ar, oriundo de uma motocicleta comercial atual, denominado nesta dissertação como \"motor base\". Esse motor foi instalado em uma bancada de dinamômetro e instrumentado de forma a permitir sua avaliação mecânica e termodinâmica. Estudos de desempenho, análises de combustão e emissões também foram realizados, incluindo utilização de etanol, variações da razão ar/combustível e sobrealimentação. Igualmente, foram feitos ensaios experimentais de componentes específicos utilizados no projeto. Os dados experimentais foram utilizados como parâmetros para o projeto mecânico do novo motor Formula SAE, e para a modelagem e simulação do motor base em fluidodinâmica computacional unidimensional (CFD-1D), que foi utilizada como ferramenta auxiliar do projeto. O escopo do projeto mecânico do motor foi restrito ao bloco, virabrequim e alguns componentes de integração, uma vez que todos os demais componentes foram extraídos do motor base e de outros motores presentes no mercado nacional. O motor Formula SAE foi projetado em ambiente computacional (CAD), sendo que para o projeto mecânico do bloco e virabrequim foram realizadas simulações computacionais estruturais, utilizando o método dos elementos finitos (FEA), para verificação da distribuição de tensões nos componentes projetados. O novo motor Formula SAE apresentou vantagens significativas em relação aos custos para aquisição de peças de montagem e reposição, e proporcionou flexibilidade de montagem e operação. / The present dissertation addresses the design of a 4 stroke Otto cycle internal combustion engine dedicated to Formula SAE student program and fitted to the Brazilian market. An extensive literature review and a market benchmark were performed, in order to provide guidance to the project, and experimental analysis for data acquisition. For the experimental study, a 300 cm3 single cylinder air cooled motorcycle engine has been used, taken from a motorcycle currently in production, available in Brazilian market, called in this dissertation as \"base engine\". This engine has been installed in a dynamometer test bench and instrumented in order to allow its mechanical and thermodynamic evaluation. Performance, combustion and emissions analysis were also performed, including ethanol fueling, air/fuel ratio variation and supercharging. Experimental tests with specific engine components were performed to provide necessary design data. The experimental data were used as input parameters for the mechanical design, as well as for modeling and simulation of the base engine on one-dimensional computer fluid dynamics, which was used as an auxiliary tool for this project. The scope of mechanical design of this engine was restrict to the crankcase, crankshaft and some assembly components, since all other components were taken from the base engine and other engines from the national market. The design was assisted by computer aided design (CAD). In order to verify the crankcase and crankshaft mechanical design regarding stress distribution, computational structural analysis have been performed using the finite element method (FEA). The new Formula SAE engine presented significant advantages regarding purchasing costs of parts for assembly and maintenance, and provided assembly and operation flexibility.

Este trabalho avalia as vantagens do uso das fibras curtas de polpa de Eucalipto tanto como alternativa às fibras longas de polpa de Pinus, como também para fibras sintéticas, tradicionalmente usadas no reforço de materiais cimentícios. Os efeitos da morfologia (comprimento, largura, fibrilação, conteúdo de finos, número de fibras por grama, etc.) das fibras celulósicas no processamento, no desempenho mecânico e físico e na microestrutura dos compósitos de fibrocimento foram avaliados. Os compósitos foram avaliados antes e após ciclos de envelhecimento acelerado. Fibras de Eucalipto apresentaram melhor dispersão na matriz cimentícia e forneceram maior densidade de fibras em massa ou em volume, em relação às fibras de Pinus. As fibras curtas permitem um reforço efetivo da matriz frágil, diminuindo a propagação das fissuras, o que contribuiu para o melhor desempenho mecânico dos compósitos após envelhecimento. Estes resultados promissores mostram o potencial apresentado pelas fibras curtas de Eucalipto para reduzir custos, em vista da substituição parcial das fibras sintéticas em processos de cura ao ar, e durante o refino da polpa celulósica. O efeito do branqueamento das fibras também foi avaliado, e mostrou que as fibras branqueadas de Eucalipto são mais reativas para se ligarem por pontes de hidrogênio com a matriz cimentícia. Fibras branqueadas melhoraram a interface entre fibra e matriz, embora apresentassem mais sinais de mineralização (re-precipitação de produtos de hidratação dentro das fibras) do que as fibras não-branqueadas. O refino da polpa celulósica foi utilizado para modificar as propriedades morfológicas das fibras de Eucalipto e Pinus. Os resultados mostraram que são necessárias maiores intensidade de refino na polpa de Pinus para obter valores de retenção de sólidos do cimento similares àqueles obtidos com fibras não-refinadas de Eucalipto. O refino aumentou a capacidade das fibras de capturar as partículas minerais, melhorando a aderência das fibras com a matriz. Esta melhor interface entre fibra e matriz melhorou as propriedades mecânicas dos compósitos aos 28 dias de cura, mas os tornou mais frágeis após os ciclos de envelhecimento acelerado. A modificação química da superfície das fibras foi realizada com o objetivo de melhorar as ligações entre fibra e matriz e diminuir a mineralização da fibra dentro dos compósitos. Esta modificação química foi realizada com Metacriloxipropiltri-metoxisilano (MPTS) e Aminopropiltri-etoxisilano (APTS) e mostrou influenciar significativamente a microestrutura dos compósitos. Ciclos de envelhecimento acelerado diminuíram o módulo de ruptura (MOR) e a tenacidade (TE) dos compósitos com fibras não-modificadas e modificadas; entretanto, compósitos reforçados com fibras modificadas com MPTS apresentaram fibras sem produtos de hidratação do cimento em seu interior, enquanto que fibras modificadas com APTS apresentaram acelerada mineralização. Fibras mineralizadas tornam os compósitos mais frágeis após os ciclos de envelhecimento acelerado. Estas observações são, portanto, muito úteis para o entendimento da contribuição de diferentes condições das fibras (composição química, resistência mecânica, morfologia e propriedades de superfície) para os mecanismos de aderência entre fibras e matriz cimentícia, de mineralização das fibras e de degradação dos compósitos de fibrocimento. / This work evaluates the advantages of using hardwood short fibre pulp (Eucalyptus) as alternative to softwood long fibre pulp (Pinus) and synthetic fibres, traditionally used in reinforcement of cement based materials. The effects of cellulose fibre morphology (e.g., length, width, fibrillation, content of fines and number of fibres per gram) on the processing, on the mechanical and physical performance and on the microstructure of fibre-cement composites were evaluated. Composites were evaluated before and after accelerated ageing cycles. Eucalyptus pulp fibres were better dispersed in the cement matrix and provided higher number of fibres per unitary weight or volume, in relation to Pinus long fibre pulp. The short reinforcing elements lead to an effective crack bridging of the fragile matrix, which contributes to the improvement of the mechanical performance of the composite after ageing. These promising results show the potential of eucalyptus short fibres for reducing costs by both the partial replacement of expensive synthetic fibres in air curing process and the energy savings during pulp refining. The effects of pulp bleaching were also evaluated, and showed that Eucalyptus bleached fibres are more reactive to bond with the cement matrix by hydrogen bonds. Bleached fibres improved the fibre-matrix interface, although they presented more signals of fibre mineralization. Mechanical refining was used to change the morphological properties of Eucalyptus and Pinus pulps. Results show that high levels of refining were necessary for Pinus pulp to obtain cement retention values similar to those obtained by unrefined Eucalyptus pulp. The mechanical refining increased the capacity of the fibres to capture the mineral particles improving the adherence of the fibres with the matrix. This improved fibre-matrix interface led to better mechanical properties at 28 days of cure, but turned brittle the composites after 200 ageing cycles. The chemical surface modification of cellulose pulp fibres was done in order to improve fibre-matrix bonding and to decrease fibre mineralization into the composite. Surface modification of the cellulose pulps was performed with Methacryloxypropyltri-methoxysilane (MPTS) and Aminopropyltri-ethoxysilane (APTS) and showed significant influence on the microstructure of the composites. Accelerated ageing cycles decreased modulus of rupture (MOR) and toughness (TE) of the composites with unmodified and modified fibres, however composites reinforced with MPTS-modified fibres presented fibres free from cement hydration products, while APTS-modified fibres presented accelerated mineralization. Higher mineralization of the fibres led to higher embrittlement of the composite after accelerated ageing cycles. These observations are therefore very useful for understanding the contribution of the different fibre conditions (chemical composition, mechanical strength, morphology and surface properties) to the mechanisms of fibre-matrix adherence, fibre mineralization and degradation of fibre-cement composites.

Cargas oclusais excessivas podem promover tensões exageradas às estruturas de implantes/pilares/próteses, resultando em deformação, desadaptação ou mesmo fratura dos componentes e do próprio implante. Além disso, tais sobrecargas podem gerar necrose por compressão e perda óssea peri-implantar e, ainda, a ocorrência de microdeslocamentos na interface de conexão implante-pilar (I-P) ocasionando a formação de fendas propícias à colonização bacteriana, o que pode levar ao desenvolvimento de peri-implantite, contribuindo para o insucesso do conjunto. O presente estudo objetivou avaliar, por meio de uma técnica já amplamente utilizada na Engenharia e na Física a Interferometria Eletrônica por Padrões de Speckle (ESPI) as deformações a nível do colar de implantes com conexão cônica interna (cone Morse) de diferentes diâmetros (Kopp 4,3/5,5 mm e Neodent 3,5/5,0 mm), sob dois tipos (cêntrica e excêntrica) e intensidades (50 N e 100 N) de cargas, similares as quais os implantes ficam expostos durante a função mastigatória. Testou-se a hipótese de que a deformação do colar do implante seria inversamente proporcional ao diâmetro do implante. Além disso, discutiu-se vantagens e limitações da técnica ESPI frente a outros métodos comumente utilizados na avaliação de tensões. As maiores deformações foram sempre associadas às cargas excêntricas, com exceção do G1-Kopp. A maior deformação ocorreu no G1-Neodent sob carga excêntrica de 100 N e a menor, no G2-Neodent sob carga cêntrica de 50 N. A técnica ESPI mostrou-se altamente sensível e reprodutível para avaliar deformações a nivel do colar de implantes sendo possível confirmar a hipótese inicial, visto que a maior deformação esteve sempre associada aos implantes de menor diâmetro, em ambos os sistemas de implante pesquisados. / Occlusal overloading may promote excessive stresses to the implants/abutments/prosthesis, resulting in deformation, misfit or fracture of the components, until the implants. Futhermore, strains of the implant-abutment connection can cause the formation of microgaps propitious to bacterial colonization, which leads to the development of peri-implant sites, leading to the failure of the rehabilitation. This study aimed to evaluate, by a technique widely used in the engineering and physics Electronic Speckle Pattern Interferometry (ESPI) the strains related to the implant collar with internal tappered connection (Morse taper) with different diameters (Kopp 4.3/5.5 mm and Neodent 3,5/5,0 mm), under two types (centric and eccentric) and intensities (50 N and 100 N) of loads, similar which implants are exposed during masticatory function. We tested the hypothesis that the strains of the implants collar would be inversely proportional to the diameter of the implant. In addition, the survey discussed the advantages and limitations of the ESPI technique over other methods commonly used to assess strains. The largest strain was always associated with eccentric loads, except for G1-Kopp. The largest strain occurred in the G1-Neodent under the eccentric loads of 100 N and the lowest in the G2-Neodent under the centric loads of 50 N. The ESPI technique was a highly sensitive and reproducible to evaluate the strains at the level of the collar of implants being possible to confirm the initial hypothesis, since most strains was always associated with narrower-diameter implants in both implant systems studied.

Métodos que convertem o bagaço de cana-de-açúcar em açúcares fermentescíveis são geralmente compostos por duas etapas principais: pré-tratamento para degradar a estrutura da planta e uma etapa de hidrólise enzimática ou química para converter as cadeias poliméricas em açúcares. Cada tecnologia de pré-tratamento tem um mecanismo diferente de ação sobre a estrutura do bagaço induzindo modificações físicas e/ou químicas, que são necessárias devido a presença de hemicelulose e lignina na parede celular da planta, o que impede o acesso das celulases nas partes internas do substrato. No presente trabalho, o processo quimio-mecânico foi utilizado para pré-tratar o bagaço de cana com o objetivo de aumentar a acessibilidade na parede celular pelas enzimas hidrolíticas. O processo associa a vantagem da remoção de um ou mais componentes do bagaço e o aumento da área superficial por trituração. Após o tratamento quimio-mecânico, rendimento do processo com adição de álcali foi de 91% e com sulfito alcalino de 75%, que corresponde à remoção de 33% e 53% de lignina e 13% e 29% da hemicelulose, respectivamente.A conversão de celulose de amostras pré-tratadas com álcali e sulfito-alcalino atingiu 50% e 85%, respectivamente, após 96 h de hidrólise enzimática. Duas amostras de bagaço com menor teor de lignina que a amostra proveniente da usina foram pré-tratadas com NaOH e refinadas. Uma das amostras com 14,2% de lignina foi obtida pela deslignificação seletiva com clorito de sódio e a outra com 19,2% de lignina foi selecionada em um programa de melhoramento genético da cana-de-açúcar e neste trabalho foi denominado de híbrido. As amostras com menor teor inicial de lignina foram hidrolisadas mais rapidamente nas primeiras 24 h de digestão enzimática. Por exemplo, a hidrólise enzimática da amostra com o menor teor de lignina inicial (14,2%) alcançou a conversão de celulose 64%, após apenas 24 h de hidrólise em comparação aos 30% observado para o bagaço de usina que continha um teor inicial de lignina de 24,4% .Um estudo adicional foi feito, em que o bagaço da usina e os híbridos foram pré-tratados quimio-mecanicamente com diferentes concentrações de hidróxido de sódio e sulfito. Foram avaliadas três concentrações de NaOH (2,5%, 3,75% e 5%) em combinação com sulfito de sódio (5%, 7,5% e 10%), mantendo-se a proporção de 1:2 de reagentes, respectivamente. As polpas obtidas do bagaço híbrido foram hidrolisadas mais facilmente que as polpas obtidas do bagaço da usina pré-tratadas na mesma concentração de sulfito-NaOH. O tempo necessário para hidrolisar 70% da celulose do bagaço híbrido foi a metade daquele necessário para hidrolisar o bagaço de usina. O menor teor de lignina e a presença de grupos sulfônicos podem ser fatores relevantes na digestibilidade enzimática do bagaço, portanto, plantas com baixo teor de lignina podem ser pré-tratadas por processos alcalinos relativamente brandos produzindo substratos mais facilmente hidrolisáveis por celulases. / Methods that convert sugarcane bagasse into fermentable sugars are generally comprised of two main steps: a pretreatment to degrade the plant structure and an enzymatic or chemical hydrolysis step to convert the polymeric chains into monomeric sugars. Each pretreatment technology has a different mechanism of action on the bagasse structure inducing physical and/or chemical modifications, which are necessary because the presence of hemicellulose and lignin in the cell walls prevents cellulases from accessing inner parts of the substrate. In this present work, chemomechanical processing was used to pretreat sugarcane bagasse with the aim of increasing cell wall accessibility to hydrolytic enzymes. The process combines the advantage of removal one or more components of bagasse and the increase in surface area by refining. After chemomechanical treatment, the yield of the process with the addition of alkali was 91% and 75% with alkaline-sulfite,corresponding to the removal of 33% and 53% of lignin and 13% and 29% of hemicellulose, respectively. Cellulose conversion of the alkaline- and alkaline/sulfite-chemomechanical pretreated samples reached 50% and 85%, respectively, after 96 h of enzymatic hydrolysis. Two samples of pulp with lower lignin content than the sample from the mill were pretreated with NaOH and refined. One of the samples with 14.2% of lignin was obtained by selective delignification with sodium chlorite and the other with 19.2% of lignin was selected in a breeding program of cane sugar and at this work has been called hybrid. Samples with lower initial lignin content hydrolyzed faster in the first 24 h of enzymatic digestion. For example, enzymatic hydrolysis of the sample with the lower initial lignin content (14.2%) reached 64% cellulose conversion after only 24 h of hydrolysis as compared to the 30% observed for the mill-processed bagasse containing an initial lignin content of 24.4%. An additional study was done,in which the mill bagasse and the hybrid were chemomechanically treated with different concentrations of NaOH and sulfite. Three concentrations of NaOH were evaluated (2.5%, 3.75% and 5%) in combination with sodium sulfite (5%, 7.5% and 10%), keeping the 1:2 ratio of reagents, respectively. Pulps obtained from hybrid bagasse were hydrolyzed more easily than the pulp obtained from the mill-processed bagasse treated in the same concentration of sulfite-NaOH. The time required to hydrolyze 70% of hybrid bagasse was half that required to hydrolyze the mill-processed bagasse. The lower lignin content and the presence of sulfonic groups may be important factors in the enzymatic digestibility of bagasse, therefore, plants with low lignin content can be pre-treated by relatively mild alkali processes producing substrates more easily hydrolysable by cellulase.

O mal alinhamento do membro pélvico de cães contribui para o desenvolvimento ósseo anormal e deslocamento medial ou lateral do aparelho extensor do quadríceps. De acordo com o aumento da incidência da luxação de patela em cães de médio e grande porte, o estudo do alinhamento do membro pélvico e das deformidades ósseas associadas recebeu destaque. Assim, o conhecimento do eixo mecânico e do alinhamento do membro pélvico, bem como de seus ângulos articulares no plano frontal, é essencial para o diagnóstico, classificação, quantificação do grau de desvio, e para o delineamento do tratamento cirúrgico corretivo. O presente estudo teve como objetivo mensurar e correlacionar os ângulos articulares do fêmur e da tíbia com o diferentes graus de luxação de patela. Foram obtidos exames radiográficos independentes do fêmur e da tíbia, nas projeções craniocaudal e caudocranial, respectivamente, de cães com e sem luxação de patela. As imagens radiográficas foram processadas digitalmente produzindo 92 exames radiográficos do membro pélvico em extensão total que foram divididos em grupos controle e luxação de patela. O grupo luxação foi subdividido de acordo com o tipo de luxação, medial ou lateral. Foram determinados os ângulos articulares, alinhamento e o eixo mecânico do membro pélvico correlacionando os resultados com a luxação de patela. Concluiu-se que o grau de luxação de patela interferiu na magnitude do desvio do eixo mecânico e no valor do ângulo mecânico femorotibial, e que o valor do ângulo mecânico lateral distal do fêmur foi maior nos cães com luxação de patela, sugerindo a presença de deformidade femoral distal. / The misalignment of the pelvic limb dogs contributes to abnormal bone development and medial or lateral displacement of the extensor mechanism. Increased incidences of the patellar dislocation in medium and large dogs stimulated alignment study and the associated bone deformities. Thus, knowledge of the mechanical axis and the pelvic limb alignment, as well as their joint angles in the frontal plane is essential for the diagnosis, classification, quantification of the degree of deviation and for the design of corrective surgery. The purpose of this study was to measure the femoral and tibial articular angles and and assess the relationship between it and the different degrees of patellar luxation. Independent radiographs of the femur and tibia of dogs with or without patellar luxation were obtained in the craniocaudal and caudocranial projections, respectively. The radiographic images were digitally processed producing 92 x-ray exams of the pelvic limb in full extension that were divided into control and patella luxation groups. The patellar luxation group was divided according to the type of dislocation, medial or lateral, and dislocation grade. The joint angles, alignment and the mechanical axis of the pelvic limb were determined and the results were correlated with the disease. In conclusion, the degree of patellar dislocation interfered with the magnitude of the mechanical axis deviation and the value of mechanical femorotibial angle, the value of the mechanical lateral distal femoral angle was higher in dogs with patellar dislocation, suggesting the presence of femoral distal deformity.

O principal objetivo dessa pesquisa é propor recomendações sobre a estrutura organizacional adequadas às especificidades das pequenas empresas do setor metal-mecânico de São Carlos-SP. Os objetivos secundários são: 1) Verificar se estão coesos ou dispersos os elementos que compõem a estrutura organizacional - autoridade, comunicação e atividades; 2) Analisar como e em que medida esses elementos interferem na gestão das pequenas empresas; 3) Verificar a constituição e o uso do controle organizacional; 4) Identificar as especificidades da pequena empresa; 5) Verificar a influência das especificidades da pequena empresa na constituição e funcionamento da estrutura e do controle organizacional; 6) Verificar as influências da estrutura organizacional da pequena empresa para se gerar recomendações no âmbito da gestão e administração; 7) Propor recomendações relevantes advindas da análise da estrutura organizacional da pequena empresa aos dirigentes, para que possam aprimorar seus modelos de gestão, administração e produção. A metodologia utilizada é o estudo de caso e as etapas da pesquisa são: 1) Mapear o setor metal-mecânico de São Carlos-SP, a partir da aplicação de um questionário semi-estruturado; 2) Selecionar, intencionalmente, 6 empresas que possuam uma estrutura organizacional adequada para a aplicação da metodologia e 3) Realizar o estudo de caso nas empresas participantes. Essa pesquisa contempla a abordagem qualitativa, cuja importância reside nas recomendações a este importante ramo empresarial do Brasil. Espera-se também contribuir para o desenvolvimento das pesquisas do GEOPE, da EESC-USP. / The aim of this research is to propose recommendations on the organizational structure appropriate to the specificities of small businesses in the metal-mechanic sector of São Carlos-SP. The secondary aims are: 1) Verify if the elements that composes the organizational structure - authority, communications and activities are cohesive or scattered; 2) Analyze how and in what measure these elements interfere in the management of the small business; 3) Verify the constitution and the use of the organizational control; 4) Identify the specificities of the small business; 5) Verify the influence of the small business specificities in the constitution and the operation of the structure and the organizational control; 6) Study the effects of the organizational structure of the small business to generate recommendations to the management and administration; 7) Propose relevant recommendations originated from the analysis of the small business organizational structure to the managers, to the improvement of their models of management, administration and production. The methodology will be study case and the steps of the research are: 1) Map the metal-mechanic sector of São Carlos-SP, from the application of a semi-structured questionnaire; 2) Select, intentionally, 6 business with an appropriate organizational structure for the application of the methodology and 3) Realize the study case in the participants companies. Considering all, this research has a quantitative and qualitative purpose and aims to contribute with the social and economic development of the small business, due to the recommendations resulted from the research, focusing the importance of the research to the main group of business in Brazil. It is expected a contribution to the development of GEOPE\'s researches, from EESC-USP.

A compreensão da relação entre ventilação, troca gasosa e mecânica ventilatória é de vital importância na busca do entendimento do funcionamento do sistema respiratório. Ao longo do desenvolvimento animal, mudanças no tamanho corpóreo necessitam de reajustes na relação entre seus componentes em nível estrutural e funcional. O tamanho corporal, além de outros fatores, é um agente de influência em variáveis relacionadas ao sistema respiratório em vertebrados. O conhecimento sobre o funcionamento do sistema respiratório em répteis é restrito a algumas espécies, portanto, o presente trabalho teve como objetivo analisar o padrão ventilatório, troca de gases e a mecânica ventilatória em juvenis e adultos de Chelonoidis carbonarius (Cryptodira: Testudinidae). Os animais (n=10) pesando entre 40 gramas a 2,5 quilogramas aproximadamente e sob a condição de normóxia, foram submetidos à respirometria aberta para determinação do padrão ventilatório, do consumo de oxigênio e da produção de gás carbônico em diferentes temperaturas (15, 25 e 35°C). Os volumes pulmonares, complacência estática, complacência dinâmica, resistência pulmonar e o trabalho mecânico da ventilação foram averiguados em juvenis e adultos nas condições supino, prona e para os pulmões isolados das vísceras, verificando assim a influência dessas condições sobre a mecânica ventilatória do sistema respiratório. Os resultados obtidos apresentaram padrões ventilatórios periódicos em todas as temperaturas estudadas. O volume corrente não apresentou mudanças significativas com o aumento da temperatura, enquanto o aumento da frequência respiratória levou ao acréscimo da ventilação por minuto nas comparações entre 15-35°C. O consumo de oxigênio e a excreção de gás carbônico aumentaram com a temperatura e juvenis apresentaram maiores valores comparado a adultos. Tratando-se da mecânica ventilatória, adultos apresentaram diferença para o volume pulmonar de repouso na comparação entre a posição prona e supino e para o volume pulmonar máximo comparado a posição supino com os pulmões isolados. As complacências estática e dinâmica, juntamente com a resistência, padronizadas pela massa corpórea e pelos volumes pulmonares, demonstraram diferenças ao comparar os pulmões isolados com a posição supino. O trabalho mecânico mostrou ser dependente do volume ao invés da frequência em todas as condições testadas. Os resultados apresentados indicaram que mediante mudanças na ventilação, causada pelo aumento da temperatura, juvenis e adultos de Chelonoidis carbonarius, regularam a ventilação aumentando a frequência respiratória e mantiveram os valores do volume corrente a fim de garantir os níveis de trabalho mecânico. / The understanding of the relationship between ventilation, gas exchange and ventilatory mechanics is of vital importance in the search to understand the functioning of the respiratory system. Throughout animal development, changes in body size need adjustments in the relationship between its components at a structural and functional level. Body size, besides other factors, is an agent of influence in variables related to the respiratory system in vertebrates. The knowledge about the function of the respiratory system in reptiles is restricted to some species, so the present work aimed to analyze ventilatory pattern, gas consumption and respiratory mechanics in juveniles and adults of Chelonoidis carbonarius (Cryptodira: Testudinidae). The animals (n = 10) weighing between 40 grams to approximately 2,5 kilograms and under normoxic conditions, were submitted to open respirometry to determine the ventilatory pattern, the oxygen consumption and the production of carbon dioxide at different temperatures (15, 25 and 35°C). Pulmonary volumes, static compliance, dynamic compliance, pulmonary resistance and work of breathing were investigated in juveniles and adults in supine, prone and isolated lung, thus verifying the influence of these conditions on the ventilatory mechanics of the respiratory system. The obtained results presented periodic ventilatory patterns in all the studied temperatures. The tidal volume did not show significant changes with increased temperature, while the raise in breathing frequency led to greater minute ventilation when comparing 15 and 35°C. Oxygen consumption and carbon dioxide excretion increased with temperature and juveniles presented higher values compared to adults. Regarding mechanics, adults presented a significant difference for resting volume in the comparison between the prone and supine position and for the maximum lung volume compared to the supine position with the isolated lungs. Body mass as well as lung volume standardized static and dynamic compliances and resistance showed significant differences when comparing the isolated lungs with the supine position. The mechanical work was shown to be volume dependent rather than frequency in all tested conditions. The results indicated that through changes in ventilation caused by increasing temperature, juveniles and adults of Chelonoidis carbonarius regulated ventilation by increasing minute ventilation and maintained tidal volume values in order to guarantee levels of work of breathing.

A moagem e mistura rápidas e efetivas de materiais em pequenos volumes é uma necessidade nos laboratórios e na indústria moderna. Diversos tipos de métodos e equipamentos prestam este serviço, dentre eles o moinho e misturador planetário. Estes equipamentos são máquinas centrífugas que combinam movimentos rotacionais com translacionais e que utilizam os efeitos otimizados das forças, direções e movimentos dos materiais em processo. Para o moinho é otimizado e ampliado o poder dos mecanismos de moagem, sendo então considerado um processo de alta energia. No caso dos misturadores há a combinação do movimento planetário com um ângulo de inclinação entre o eixo de rotação do jarro com o eixo de translação que promovem vórtices helicoidais efetivos para promover a mistura. O presente trabalho objetiva o desenvolvimento de moinho e misturador planetário visando determinar condições otimizadas de moagem e mistura, o estabelecimento de limites de operação para ambas aplicações e a seleção de um sistema de transmissão simplificada. Inicialmente foram fabricados bancos híbridos de moagem e mistura para pequenas amostras (25 g para moagem e 100 g para mistura). O desempenho de moagem foi analisado pela determinação do tamanho de partículas antes e após o processo de moagem em pós de alumina de granulação grosseira com diâmetro médio de partícula em torno de 4,2 μm, variando-se as combinações de relação de transmissão, velocidade de translação e tamanho do meio de moagem. Para o misturador foi aplicado ângulo de inclinação de 30º e realizado ensaios nas misturas de massa plástica em diferentes rotações. Na configuração moinho, o melhor desempenho experimental resultou em pó de alumina submicrométrico de Øee ~ 0,9 mm em uma hora de moagem na rotação de translação de 450 rpm e relação de transmissão eixo principal/jarro de 1:-2. Na configuração misturador a condição otimizada foi com rotação de 2000 rpm e relação transmissão eixo principal/jarro de -2:1 que proporcionou mistura relativamente homogênea em 30 s. Para carregamentos de até 25 g de pós cerâmicos, em que o conjunto excêntrico (jarro, fixação, matéria prima e meios de moagem) são inferiores à 1 kg, utilizou-se a transmissão baseada em rodas de atrito que permitiu um projeto econômico e compacto, sendo o aço (AISI 4340 temperado e revenido) o material da roda de atrito que apresentou a melhor durabilidade e confiabilidade. Entretanto, apresentou limitação na moagem de amostras maiores (jarro acima de 1 kg) e nas misturas com rotações acima de 2000 rpm. A maior potência de transmissão exigida causou aquecimento excessivo na transmissão, ocasionando dilatação das rodas de atrito e consequentemente travamento do sistema. Para aumentar a capacidade de moagem para até 100 g de matéria prima, que reflete a conjuntos com massas superiores a 2 kg, um protótipo utilizando engrenagens foi projetado, construído e testado. Neste trabalho concluiu-se que, através de uma rápida reconfiguração, um único equipamento híbrido atende às ambas demandas. Entretanto observou-se que como as condições otimizadas de moagem e mistura ocorreram em condições opostas, ficou evidenciado que a condição ótima para um sistema, quando aplicado no outro sistema, oferece alto risco de acidentes, o que exige o desenvolvimento de um sistema de segurança inteligente sofisticado e oneroso que, em virtude do agregado financeiro dos componentes permanentes, para aplicações nos processos industriais, aconselha-se equipamentos individuais. / Fast and effective milling and mixing of materials in small volumes is a need for laboratories and modern industry. Several methods and equipment provide these services such as planetary mill and Dual Asymmetric Centrifuge (DAC). These pieces of equipment are centrifuge machines that combine rotation and revolution and use the optimized effects of forces, directions and movements of materials in process. In the mill, the power of the milling mechanisms is optimized, being considered a high-energy process. For the mixers there is a combination of planetary motion and a tilt angle between the axis of rotation of the jar and the revolution axis, which promote effective helical vortices for mixing. The present work aims at the development of planetary mill and mixer aiming to determine optimum grinding and mixing conditions, establishment of operating limits for both applications and transmission selection. Initially hybrid grinding and mixing benches for small samples (25 g for milling and 100 g for mixing) were manufactured. The planetary mill performance was analyzed by determining particle size before and after milling of coarse calcined alumina (initial median particle size of 4.2 mm) by varying combinations of transmission ratio, translation speed and media size. For the mixer, a tilting angle of 30º was applied and tests were performed on the modeling clay mixtures applied at different rotations. For the mill configuration, the optimized design with the best experimental setup resulted in sub micrometric alumina powder (Øee ~ 0.9 mm) in only one hour of milling (revolution of 450 rpm and speed ratio main axis/jar transmission ratio of 1:-2). For the mixer configuration, the optimized condition (revolution of 2000 rpm and speed ratio of -2:1) provided relatively homogeneous mixing in 30 s. For loadings up to 25 g of ceramic powders, where the eccentric assembly (jar, fixing, raw material and grinding media) is lighter than 1kg, the transmission based on friction wheels was used, which allowed an economical and compact design, being the steel (tempered AISI 4340) the material of the friction wheel that presented the best durability and reliability. However, there was a limitation in the grinding of larger samples (jar over 1 kg) and mixtures with rotations above 2000 rpm. The higher transmission power required caused excessive heat in the transmission, causing the friction wheels to dilate and consequently system malfunction. To perform loads greater than 100g of raw material, which reflects sets with masses over 2 kg, a prototype using gears was designed, built and tested. This work concluded that a quick reconfiguration allows a single device meets both demands. However, considering that optimized parameters of grinding and mixing occur at very different conditions, it is emphasizedthat the optimal operation for a system if applied in the optimal conditions of the other system offers high risk of accidents, which requires the development of a costly security system. Therefore, individual pieces of equipment for grinding and mixing are advised for industry application due to the financial aggregate of the permanent components.

A usinagem é caracterizada pela grande quantidade de deformação plástica localizada no material devido à formação do cavaco, de forma que existe um compromisso entre o processo de deformação, encruamento e amolecimento, pelo aumento da temperatura, gerando bandas de cisalhamento. A compreensão destas zonas cisalhamento se faz importante, por conter informações que podem ser aplicadas ao aperfeiçoamento das técnicas de usinagem relacionadas à melhoria do processo e a e à busca da inovação em materiais e ferramentas. Nesse contexto, os aços inoxidáveis, que em geral, são caracterizados como materiais de baixa usinabilidade, em consequência do elevado grau de encruamento e baixa condutividade térmica durante a usinagem, podem facilitar investigações da formação do cavaco pós-processo em razão da morfologia segmentada de seus cavacos. Para tanto, o objetivo deste trabalho foi abordar a usinagem sob a ótica da ciência do comportamento mecânico dos materiais através da avaliação das características e propriedades de três classes de aços inoxidáveis com diferentes estruturas cristalianas e microestruturas. A análise foi feita utilizando respostas de deformação, taxa de deformação, tensão, encruamento e temperatura na zona de cisalhamento primária, determinados a partir do monitoramento das forças de usinagem e caracterização do cavaco (morfologia e microestutura) em ensaios de torneamento semi-ortogonal, visando o levantamento e a relação dos parâmetros fundamentais do sistema de corte, que possam ser fatores significativos na modelagem do processo de usinagem. Os resultados mostraram que aços inoxidáveis apresentaram comportamentos distintos na usinagem, mostrando uma grande dependência da estrutura cristaliana, responsável pelos planos de deslizamento preferenciais, contribuindo para uma maior deformação e reduzindo a tensão de cisalhamento, além da difusividade térmica e dureza do material, que foram fortes indicadores da susceptibilidade dos aços inoxidáveis ao cisalhamento adiabático com formação de cavaco contínuo ou segmentado. A resposta à tensão e deformação dos aços inoxidáveis austenítico e duplex mostraram similaridade quando comparados com a classe martensítica. Não foi evidenciada presença de martensita induzida por deformação na usinagem do aço inoxidável austenítico. Por meio do planejamento composto central foi possível gerar modelos empíricos para cada classe de material relacionando as respostas de deformação, taxa de deformação, tensões, encruamento e temperatura na zona de cisalhamento primária com as condições de corte. / Machining is characterized by large amount of located plastic strain on material due to chip formation, so that there is a link between strain process, strain hardening, and heat softening, thus generating shear bands. Understanding these shear zones becomes important because it contains information that can be applied to machining technique improvements related to process optimizing, and the materials and tools innovations. In this context, stainless steels are regarded as poor machinability materials, due to high work hardening and low thermal conductivity; however, their segmented chip morphology is helpful for facilitating the post-process chip formation researches. Therefore, the aim was to approach machining from the viewpoint of the mechanical behavior science by comparing three stainless steels grades with dissimilar crystalline structures and microstructures during cutting. Strain, strain rate, stress, strain hardening, and primary shear plane temperature were the output variables analyzed. These output variables were determined from cutting forces monitoring and chip characterization (morphology and microstructure) in semiorthogonal turning tests. The results showed the stainless steels machining behavior was different depending on the lattice structure, which is responsible for preferential slipping planes, contributing to amount of strain and reducing the shear stress. Thermal conductivity and hardness were also strong indicators of stainless steels adiabatic shear susceptibility by continuous or segmented chip formation. The stress and strain response of austenitic and duplex stainless steel grades were similar compared to martensitic grade. Strain-induced martensite formation was not evidenced in austenitic stainless steel machining. Empirical models of strain, strain rate, stress, strain hardening and primary shear plane temperature as a function of cutting conditions were obtained by means of the central composite design.

Com o crescimento industrial e tecnológico nas últimas décadas, as indústrias passaram a oferecer produtos customizados, ou seja, desenvolvidos com tolerâncias geométricas cada vez mais apertadas e geometrias cada vez mais complexas. Com isso, as máquinas de medir por coordenadas (MMC) vêm tornando-se instrumentos essenciais no ambiente industrial. A MMC é extremamente versátil o que possibilita a medição das mais diversas características geométricas e dimensionais. Padrões para calibração de MMC foram sugeridos e colocados em uso através dos anos, com a finalidade de utilizá-los em testes de aceitação e verificação periódica dos erros e da incerteza de medição de MMC. Novos artefatos para a calibração indireta de MMC visam melhorar os procedimentos de calibração para uso em sistemas de compensação de erros. Diante do exposto acima, este trabalho tem como objetivo desenvolver um procedimento de calibração indireta de MMC com o esquadro de esferas aliado a um modelo reduzido de sintetização de erros (MRSE) para uso em um Sistema de Compensação de Erros. O procedimento possibilita maior rapidez na obtenção dos valores e comportamentos dos erros quando comparado com outros procedimentos de calibração indireta. O procedimento proposto tem como vantagem o uso de um esquadro de esferas para medir todos os termos das equações das componentes do erro volumétrico, nas direções X, Y e Z de uma MMC. / With the technological and industrial growth in recent decades, the industries began to offer customized products, that is, products that fit individual specifications and often present increasingly tight tolerances and increasingly complex geometries. Therefore, the coordinate measuring machines (CMMs) have become an essential tool in the industrial environment. The CMM is very versatile since it allows the measurement of several geometric and dimensional features at once. Different standards for the calibration of CMMs were suggested and put into use through the years. This type of standard is traditionally used in acceptance tests and periodic verifications of the CMMs and in the evaluation of measurement uncertainties. New artifacts for indirect calibration of CMMs are proposed to allow the development of better procedures of error evaluation and compensation. Considering the above, this work aims to develop a procedure for indirect calibration of CMMs using a mechanical ball square combined with a reduced model of synthesis of Errors (MRSE). As a result, a compensation system for CMM errors is obtained. The procedure allows a faster evaluation of the values and behaviors of errors when compared with other indirect calibration procedures. Additionally, the proposed procedure has the advantage of using a single artifact to measure all the components of the volumetric error in the directions X, Y and Z of a CMM.