Desenvolvimento de um aço SAE 5115 microligado ao nióbio para cementação a alta temperatura

Este trabalho busca desenvolver um aço para cementação a alta temperatura através da adição de nióbio como microligante, a fim de que os compostos formados forneçam partículas de segunda fase que atuem como ancoradoras do grão austenítico, já que o processo de crescimento de grão, especialmente anormal, é conseqüência natural das temperaturas envolvidas. A elevação da temperatura tem como objetivo proporcionar um ganho em produtividade pela redução dos tempos de cementação. Procura-se também estabelecer uma comparação do aço proposto a aços de cementação convencionais (DIN 17Cr3 e SAE 5115). Utilizou-se um aço SAE 5115 com 0,034% de nióbio, que foi submetido a diferentes condições de ensaio em laboratório: deformação a frio por compressão livre em três graus de deformação (isento, 25 e 50%); com posterior aquecimento em patamares de temperatura que simulam diferentes níveis de cementação (930 , 950 , 1000 e 1050 C), bem como diferentes tempos de manutenção em temperatura, de tal forma a atingir camadas cementadas hipotéticas em torno de 1,0 mm de profundidade. Encerram-se os testes submetendo o aço estudado a um processo de produção industrial de pinos de pistão, que sofrem deformação a temperatura ambiente e cementação a 950 C por 2,5 h O aço SAE 5115 ao “Nb” mostrou um melhor desempenho no controle dos grãos austeníticos, tanto para os ensaios de simulação realizados em laboratório e comparados ao aço DIN 17Cr3, como frente ao processo de produção de pinos de pistão tendo como comparativo o aço SAE 5115. O modelo teórico de Hudd e outros (que trata os carbonitretos de nióbio como de extensiva solubilidade mútua) e o de Gladman (que define os nitretos de alumínio e de nióbio como mutuamente exclusivos), associados às equações de Wagner (para coalescimento das partículas de segunda fase), bem como à equação de Gladman e Pickering (que determina o raio crítico de partícula para uma distribuição aleatória de partículas), mostraram-se bastante adequados em prever a resposta das partículas precipitadas, partindo-se da composição química do aço, principalmente para as partículas de carbonitreto de nióbio em condições que não envolvessem níveis elevados de deformação.

Uma Arquitetura de Hardware para estimação de movimento aplicada à compressão de vídeo digital

A tarefa de estimação de movimento, utilizada na compressão de vídeo digital, é normalmente realizada em hardware por processador dedicado, uma vez que demanda expressiva capacidade computacional. Este trabalho propõe e desenvolve uma arquitetura de hardware para realizar o cálculo dos vetores de movimento no contexto de compressão de vídeo digital. Essa arquitetura para estimação de movimento é composta pelos blocos: interface de entrada e saída (E/S), matriz de processamento com 64 elementos de processamento, unidade de comparação e unidade de controle. A arquitetura foi descrita em linguagem VHDL de maneira que o número de bits utilizados para representação da luminância dos pontos é configurável. A partir desta descrição, foi gerado um protótipo para dados representados em 4 bits utilizando um kit de desenvolvimento baseado no dispositivo FPGA XC2S150 da Xilinx. Para validação do algoritmo e da arquitetura implementada, além da simulação, foi desenvolvido um software para plataforma PC capaz de exercitar as funcionalidades do protótipo. O PC é utilizado como dispositivo controlador de E/S para esta validação, na qual uma implementação do algoritmo em software e outra em linguagem de descrição de hardware são comparadas. A máxima freqüência de trabalho do protótipo, estimada por simulação da arquitetura mapeada no FPGA XC2S150, é de 33 MHz. A esta freqüência o núcleo da arquitetura paralela de 64 elementos de processamento realiza cerca de 2,1 GOps (bilhões de operações inteiras por segundo). Esta arquitetura de hardware calcula os vetores de movimento para vídeo no formato 640x480 pontos à taxa de 107,32 quadros por segundo, ou um quadro a cada 9,3 ms. A arquitetura implementada para luminânica em 4 bits ocupa 16 pinos de E/S, 71,1% dos blocos lógicos do FPGA e 83,3% dos blocos de memória disponíveis no dispositivo XC2S150.

Cartografia das áreas de risco no Rio Rolante-RS e estratégias de recomposição da mata ciliar

Os motivos provocadores deste trabalho se debruçam sobre uma das inúmeras variantes da relação da sociedade com a natureza, a qual ocorre com freqüência como se fosse um confronto. Pretende-se desenvolver análises para demonstrar o grau de redução da mata ciliar, de evidenciar a sua relação e importância quanto aos processos morfogenéticos nas margens dos rios e de avaliar que a sua recomposição é uma alternativa viável e de grande importância, como agente capaz de diminuir a intensidade desses processos. A identificação e localização dos pontos de interesse do estudo são feitas a partir da cartografia das áreas de risco mais suscetíveis a esses processos. Além disso, esses pontos no rio são selecionados com a intenção de constituírem subsídios para possíveis projetos de recomposição, atrelados a projetos que incorporem o aspecto educativo. A área deste estudo foi analisada com o uso da carta topográfica na escala de 1:50.000, levantamento fotográfico, croquis, relatos e vídeos. Também foram realizadas visitas, em diversas ocasiões, quando então se procede a identificação das áreas de risco e dos locais onde devem ser implementadas ações de proteção das margens através do plantio de árvores, com a finalidade de restabelecer a vegetação. Isto é, a quantidade a ser introduzida naquele local, como também as espécies necessárias para a recomposição da mata ciliar. A partir destes levantamentos identifica-se 30 espécies, utilizadas na recomposição, a opção de manejo a ser empregado em 20 locais estabelecidos para o plantio e os quatro locais onde é necessária a aplicação da técnica de enrocamento. Como forma de monitoramento utiliza-se a técnica dos pinos de erosão/deposição em quatro locais distintos. Na execução dos plantios, sempre que o local oferece condições adequadas, há a participação dos alunos das redes de ensino, das escolas municipais, estaduais e particulares, assim como das pessoas da comunidade e dos agricultores proprietários das áreas utilizadas.

Reuse-based test planning for core-based systems-on-chip

Electronic applications are currently developed under the reuse-based paradigm. This design methodology presents several advantages for the reduction of the design complexity, but brings new challenges for the test of the final circuit. The access to embedded cores, the integration of several test methods, and the optimization of the several cost factors are just a few of the several problems that need to be tackled during test planning. Within this context, this thesis proposes two test planning approaches that aim at reducing the test costs of a core-based system by means of hardware reuse and integration of the test planning into the design flow. The first approach considers systems whose cores are connected directly or through a functional bus. The test planning method consists of a comprehensive model that includes the definition of a multi-mode access mechanism inside the chip and a search algorithm for the exploration of the design space. The access mechanism model considers the reuse of functional connections as well as partial test buses, cores transparency, and other bypass modes. The test schedule is defined in conjunction with the access mechanism so that good trade-offs among the costs of pins, area, and test time can be sought. Furthermore, system power constraints are also considered. This expansion of concerns makes it possible an efficient, yet fine-grained search, in the huge design space of a reuse-based environment. Experimental results clearly show the variety of trade-offs that can be explored using the proposed model, and its effectiveness on optimizing the system test plan. Networks-on-chip are likely to become the main communication platform of systemson- chip. Thus, the second approach presented in this work proposes the reuse of the on-chip network for the test of the cores embedded into the systems that use this communication platform. A power-aware test scheduling algorithm aiming at exploiting the network characteristics to minimize the system test time is presented. The reuse strategy is evaluated considering a number of system configurations, such as different positions of the cores in the network, power consumption constraints and number of interfaces with the tester. Experimental results show that the parallelization capability of the network can be exploited to reduce the system test time, whereas area and pin overhead are strongly minimized. In this manuscript, the main problems of the test of core-based systems are firstly identified and the current solutions are discussed. The problems being tackled by this thesis are then listed and the test planning approaches are detailed. Both test planning techniques are validated for the recently released ITC’02 SoC Test Benchmarks, and further compared to other test planning methods of the literature. This comparison confirms the efficiency of the proposed methods.

Designing single event upset mitigation techniques for large SRAM-Based FPGA components

This thesis presents the study and development of fault-tolerant techniques for programmable architectures, the well-known Field Programmable Gate Arrays (FPGAs), customizable by SRAM. FPGAs are becoming more valuable for space applications because of the high density, high performance, reduced development cost and re-programmability. In particular, SRAM-based FPGAs are very valuable for remote missions because of the possibility of being reprogrammed by the user as many times as necessary in a very short period. SRAM-based FPGA and micro-controllers represent a wide range of components in space applications, and as a result will be the focus of this work, more specifically the Virtex® family from Xilinx and the architecture of the 8051 micro-controller from Intel. The Triple Modular Redundancy (TMR) with voters is a common high-level technique to protect ASICs against single event upset (SEU) and it can also be applied to FPGAs. The TMR technique was first tested in the Virtex® FPGA architecture by using a small design based on counters. Faults were injected in all sensitive parts of the FPGA and a detailed analysis of the effect of a fault in a TMR design synthesized in the Virtex® platform was performed. Results from fault injection and from a radiation ground test facility showed the efficiency of the TMR for the related case study circuit. Although TMR has showed a high reliability, this technique presents some limitations, such as area overhead, three times more input and output pins and, consequently, a significant increase in power dissipation. Aiming to reduce TMR costs and improve reliability, an innovative high-level technique for designing fault-tolerant systems in SRAM-based FPGAs was developed, without modification in the FPGA architecture. This technique combines time and hardware redundancy to reduce overhead and to ensure reliability. It is based on duplication with comparison and concurrent error detection. The new technique proposed in this work was specifically developed for FPGAs to cope with transient faults in the user combinational and sequential logic, while also reducing pin count, area and power dissipation. The methodology was validated by fault injection experiments in an emulation board. The thesis presents comparison results in fault coverage, area and performance between the discussed techniques.

Placas maxilo-dentárias em Rincossauros Hyperodapedon Huxley, 1859. Histologia e morfogênese maxilo-dental: nova abordagem.

O estudo das estruturas da placas maxilo-dentárias dos rincossauros Hyperodapedon Huxley, 1859, do Triássico da Formação Santa Maria, em nova abordagem histológica e ontogênica resultou na identificação da natureza do esmalte aprismático verdadeiro, de variados elementos histológicos dentinários e osteológicos, e de um centro de ossificação periosteal primário. Também foram encontradas evidências histológicas dos mecanismos de fusionamento maxilo-dentinário e amelo-maxilar. Com estes elementos, inferimos os modelos de organogênese dental, da ontogênese maxilar e dos mecanismos de fusionamento maxilodental. Encontrou-se uma singular e raríssima coroa dental, imatura e ainda não erupcionada, na região posterior da placa dental e assim evidenciou-se a correta posição da margem odontogenicamente ativa. Adicionalmente inferiu-se a localização da posição da lâmina dentária embrionária. Constatou-se a não formação de alvéolos dentários, de cemento radicular e do espaço necessário à formação do ligamento periodontal e, assim, se deduziu a não formação do folículo dental embriônico. As presenças de especiais elementos anatômicos e histológicos nos tecidos ósseos periapicais evidenciam o crescimento radicular contínuo, enquanto a forma e o fusionamento radicular imediato depõe a favor de uma função dentária fisiológica diferenciada para as baterias dentárias maxilares dos Rincossauros do gênero Hyperodapedon. Os mecanismos que possibilitaram o controle embriônico para a deposição das lamelas de tecido ósseo coronal e seu preciso fusionamento sobre o esmalte dentário, declinam por modificações nas funções tardias do órgão reduzido do esmalte e pela presença de uma membrana oral com funções osteogênicas e também protetivas, situada nas porções posteriores da placa maxilo-dentária em desenvolvimento. Mudanças heterocrônicas no tempo de diferenciação das células da crista neural embriônica e em seus derivados, como a lâmina dentária e órgãos dentários embrionários ou correlacionadas com a organogênese das placas maxilo-dentárias e seus anexos periodontais, todos como condições plesiomórficas para Diápsidas Triássicos, poderiam ser as causas responsáveis pela origem e evolução deste estranho aparelho estomatognático nos clados de Hyperodapedon sp..

Detecção radiográfica de defeitos ósseos incipientes no periápice

Esta dissertação é apresentada sob a forma de quatro artigos. O artigo I avaliou a concordância e a acurácia no diagnóstico da situação do periápice de molares e prémolares inferiores portadores ou não de patologia periapical. Quarenta radiografias periapicais foram selecionadas, vinte de dentes com vitalidade pulpar e sem radiolucências periapicais e vinte de dentes com necrose pulpar. As radiografias foram digitalizadas em scanner no modo 8 bits, 300 dpi e armazenadas no formato JPEG 12. As imagens digitalizadas foram apresentadas no formato de slides com fundo preto no programa PowerPoint, sendo projetadas em equipamento multimídia para dois grupos de dez observadores, estudantes de pós-graduação de uma mesma instituição de ensino, simultaneamente, com repetição de 20% dos casos. Os observadores apresentaram ampla variação do percentual de concordância entre diagnósticos repetidos, contudo, quando agrupados por especialidade, endodontistas e radiologistas apresentaram percentuais de concordância de 62,50 e 66,25%, respectivamente. Na análise da concordância interobservadores, ambos os grupos apresentaram desempenho semelhante, sendo este superior entre os alunos de radiologia (Kendall´s W= 0,816 e 0,662 respectivamente). Em relação à especificidade, observou-se desempenho idêntico para os dois grupos (70 a 95%), contudo os alunos de radiologia apresentaram sensibilidade ligeiramente superior (70 a 95%). O artigo II verificou, in vitro, se é possível medir com confiabilidade, utilizando a tomografia computadorizada, a distância entre as corticais ósseas e os ápices dentários de molares e pré-molares em mandíbulas humanas secas, além de determinar a relação de proximidade, dos dois grupos, com as corticais. As imagens das peças ósseas foram obtidas por tomografia computadorizada. A partir delas mensurações foram realizadas, por quatro observadores, três não calibrados (A, B e C) e um calibrado (D). A concordância interexaminador, para os observadores A, B e C, assim como a intra para o observador D foram calculadas por meio do Teste de Concordância de Kendall. A partir das médias geradas (observador D) foi calculada a comparação entre os grupos de ápices e as medidas, utilizando os Testes Não-Paramétricos de Kruskal Wallis e Wilcoxon, ambos com a=5%. Uma boa concordância tanto inter quanto intra-examinador foi observada. A tomografia computadorizada mostrou-se reprodutível para a obtenção da distância entre os ápices dentários e as corticais ósseas, tanto na avaliação inter quanto intra-observador. Não foram encontradas diferenças estatisticamente significativas quanto á posição dos ápices de raízes de pré-molares e de molares, contudo os prémolares apresentaram seus ápices significativamente mais próximos da cortical vestibular do que da lingual. O artigo III avaliou o desempenho diagnóstico de radiografias periapicais em diferentes estágios de perda óssea (leve, moderada e severa), digitalmente simulada na região apical. A partir de radiografias trinta ápices dentários de pré-molares e molares inferiores sem radiolucências foram selecionados. As radiografias foram digitalizadas em scanner no modo 8 bits, 300 dpi e armazenadas no formato JPEG 12. Na imagem inicial (original) os sítios apicais selecionados foram demarcados por um quadrado, as mesmas foram digitalmente reproduzidas seis vezes e numeradas em ordem crescente, formando sete conjuntos. A perda óssea foi digitalmente simulada com as ferramentas lápis (modelo mecânico) e spray (modelo químico), com tinta preta, em intensidade de 3%, 5% e 8%. Os pares de imagens (inicial e experimental) e subtrações foram avaliados por três observadores, com repetição de 20% dos casos. O Coeficiente de Correlação de Spearman e o Teste Não Paramétrico de Wilcoxon mostraram uma boa concordância entre a primeira e a segunda medida para os dois modelos, com exceção de um observador. Através da análise das curvas ROC (p> 0,05) observou-se diferença significativa entre os métodos para ambos os modelos nas intensidades de 3% e 5%. Não houve diferença significativa para a intensidade de 8%. A subtração digital qualitativa mostrou desempenho significativamente melhor do que a avaliação de pares de radiografias para ambos os modelos de reabsorção simulada nas intensidades leve e moderada. O artigo IV avaliou, in vitro, os diagnósticos obtidos de pares de radiografias, subtração radiográfica de imagens digitais diretas e digitalizadas em defeitos ósseos periapicais incipientes criados por aplicação de solução ácida. Em quarenta sítios apicais de mandíbulas humanas secas foram criados defeitos ósseos, por meio da aplicação de ácido perclórico 70%, nos tempos 6, 10, 24, 48 e 54 horas. As radiografias convencionais e as imagens digitais diretas foram obtidas duas vezes no tempo zero e, seqüencialmente, antes de cada nova aplicação de ácido. As incidências foram padronizadas fixando os elementos geométricos. As radiografias foram digitalizadas em scanner no modo 8 bits, 300 dpi e armazenadas, assim como as digitais diretas, no formato TIFF. O programa Imagelab foi utilizado para a subtração das imagens digitais indiretas e diretas. A subtração radiográfica das imagens digitalizadas e os pares de imagem digital foram avaliados por um observador experiente, sendo 20% repetidas durante o exame. A análise quantitativa da subtração radiográfica de imagens diretas foi realizada no programa ImageTool. Os resultados das análises qualitativa e quantitativa foram avaliados por meio da ANOVA, sendo a primeira complementada pelo Teste de Comparações Múltiplas Dunnett T3 e a segunda pelo Teste de Tukey, ambos com a=5%. O observador apresentou coeficiente de Kappa = 0,739 para subtração e 0,788 para os pares de imagem. No tempo 0 houve acerto de diagnóstico em 100 e 90% dos casos para subtração e pares de imagem, respectivamente. Nos tempo 6 e 10/24 foram identificadas, para subtração, alterações em 20 e 25% dos casos e para os pares de imagem em 2,5 e 10% dos casos. A proporção de acertos aumentou significativamente nos tempos 48 e 54 horas, tanto para subtração – 80 e 82,5% – quanto para os pares de imagem – 47,5 e 52,5%. A ANOVA evidenciou diferenças estatisticamente significativas entre as áreas controle nos tempos 0/6 e 48/54. Comparando áreas teste e controle, observou-se que aquela apresentou valores médios de densidade óptica significativamente menores nos tempos 24, 48 e 54. Conclui-se que tanto a avaliação qualitativa como a quantitativa de imagens de subtração apresentaram melhor desempenho que a avaliação dos pares de imagem na detecção de defeitos incipientes no periápice.

Avaliação in situ da composição do biofilme e da progressão de lesões cariosas em esmalte de dentes decíduos e permanentes humanos, na presença e na ausência de dentifrício fluoretado

Evidências na literatura sugerem que a velocidade de progressão de cárie pode ser influenciada por diversos fatores, entre eles as peculiaridades químicas, morfológicas e fisiológicas pertinentes aos dentes decíduos e permanentes. Estas informações são fundamentais para a correta abordagem clínica do paciente odontopediátrico, principalmente quando esta não for invasiva. Este estudo in situ avaliou a progressão de lesões cariosas em esmalte de dentes decíduos e permanentes, em um mesmo desenho experimental, na presença e na ausência de dentifrício fluoretado (1100 ppm NaF). Onze voluntários, em duas fases distintas, utilizaram um dispositivo palatino de acrílico contendo blocos de esmalte decíduos e permanentes. Estes blocos foram tratados com sacarose 20%, 8x/dia, por 7, 14 e 21 dias. O biofilme formado sobre os blocos dentários foi coletado para análise bioquímica e as perdas minerais dos mesmos foram acessadas através da inspeção visual (IV), microdureza transversa (∆Z) e microscopia de luz polarizada (MLP). Os resultados foram submetidos ao teste de Tukey (p=0,05) e mostraram que o biofilme formado na presença de dentifrício fluoretado apresentou maiores (p<0,05) concentrações de Ca, Pi, F que o tratado com dentifrício placebo. A concentração de PI foi significativamente maior no biofilme tratado com dentifrício placebo. Os fatores substrato, dentifrício e tempo influenciaram de forma significativa nas perdas minerais mensuradas através da IV, ∆Z e MLP. Em todos os períodos e fases estudadas, a velocidade de progressão de cárie no esmalte do dente decíduo foi maior que no permanente (p<0,05).

Manejo dentário em leitões efeitos no ganho de peso na maternidade e creche, prevalência de abcessos periapicais e isolamento dos agentes bacterianos envolvidos.

O corte ou desgaste dos dentes dos leitões recém nascidos é uma prática comum na suinocultura, com o objetivo de reduzir lesões cutâneas na face dos leitões e no aparelho mamário das matrizes. Para avaliação da presença de lesões dentárias, foram analisados após eutanásia 280 animais que apresentavam sinais clínicos de definhamento (refugagem) compatíveis com uma forma de infecção por circovírus (síndrome da refugagem multissistêmica). Entre esses, 58 leitões (21%) apresentaram ao menos um abscesso periapical (total de 70 abscessos), onde: 3os incisivos superiores, 3os incisivos inferiores, caninos superiores e caninos inferiores foram respectivamente responsáveis por 31%, 23%, 6%, e 33% dos abscessos. Outros dentes foram responsáveis por 7% do total de abscessos. A prevalência de abscessos predominantemente nos dentes 3os incisivos e caninos inferiores sugere que estes dentes sofreram maior área de corte/desgaste, refletindo em superior prevalência de abscessos periapicais. Dentre as bactérias classificadas, o Streptococcus sp. foi a mais isolada (21,48% dos isolados em aerobiose e 27,7% em anaerobiose). Houve um isolamento significativamente maior de bactérias corineformes em atmosfera anaeróbica, quando comparado com isolamentos em aerobiose. Houve preponderância de isolamentos de bactérias Gram positivas. Através de um experimento a campo em granja de produção de leitões, foram avaliados 7 tipos de manejos dentários, medindo a influência dos mesmos na variável ganho de peso na maternidade e creche. Nenhuma entre as técnicas avaliadas mostrou diferença estatisticamente significativa.