Abstract The estimation of defects positioning occurring in the interface between different materials is performed by using an artificial neural network modeled as an inverse heat conduction problem. Identifying contact failures in the bonding process of different materials is crucial in many engineering applications, ranging from manufacturing, preventive inspection and even failure diagnosis. This can be modeled as an inverse heat conduction problem in multilayered media, where thermography temperature measurements from an exposed surface of the media are available. This work solves this inverse problem with an artificial neural network that receives these experimental data as input and outputs the thermalphysical properties of the adhesive layer, where defects can occur. An autoencoder is used to reduce the dimension of the transient 1D thermography data, where its latent space represents the experimental data in a lower dimension, then these reduced data are used as input to a fully connected multilayer perceptron network. Results indicate that this is a promising approach due to the good accuracy and low computational cost observed. In addition, by including different noise levels within a defined range in the training process, the network can generalize the experimental data input and estimate the positioning of defects with similar quality.

The use of eco-friendly corrosion inhibitors in metallurgical processing has increased interest due to the reduced environmental impact. Hence, the inhibitory effect of Aniba canelilla (Lauraceae) extract was studied in the corrosion of carbon steel in 1.0 mol∙L-1 hydrochloric acid solution. This acid is used during the surface treatment of steel processing. The carbon steel protection was observed by varying the extract concentration from 50 to 300 mg∙L-1. Polarization curves revealed that this extract acted as an adsorption inhibitor decreasing both anodic and cathodic current densities. A relatively high inhibition corrosion efficiency, close to 97%, was obtained with plant stem extracts by gravimetric measurements. Weight loss measurements showed that the extract remains active for at least 72 hours at room temperature. The adsorption process of this extract is properly represented by the Langmuir isotherm. Atomic force microscopy shows that inhibited acid medium produces a smooth surface.

RESUMO Neste trabalho realizou-se o acoplamento de uma técnica de otimização a um modelo de precipitação-vazão, com o objetivo, dentre outros, de se desenvolver uma ferramenta de calibração automática. A estratégia foi testada na estimativa de alguns parâmetros necessários à modelagem do nível de água em redes de drenagem, sendo avaliada em um estudo de caso, que envolveu a simulação das ondas de cheia no principal curso que drena a bacia hidrográfica do Córrego D’Antas, localizada no município de Nova Friburgo-RJ. O problema dito direto consistiu no cálculo da variação do nível de água em dado ponto daquele curso, tendo sido implementado na plataforma MOHID-Land. Já o problema inverso focou-se na estimativa de três parâmetros hidráulicos característicos da bacia e do curso estudado. Pela aplicação do método de Luus-Jaakola (LJ) foram estimados valores para esses parâmetros que resultaram no melhor ajuste entre simulação e observação. A avaliação da metodologia aqui empregada baseou-se em resultados alcançados para três distintos cenários de precipitação, incluindo o que culminou na amplamente noticiada tragédia ocorrida na região serrana fluminense em janeiro de 2011. De uma forma geral, os resultados foram bastante satisfatórios, tanto pela eficiência computacional nas estimativas, quanto na capacidade de o modelo em reproduzir dados observados.

ABSTRACT This work couples an optimization technique to a precipitation-flow model, for the purpose, among others, of developing an automatic calibration tool. The strategy was tested in the estimation of some parameters required for modeling the water level in drainage systems, which were evaluated in a case study, involving the simulation of flood waves in the main course that drains the watershed of D’Antas Stream located in Nova Friburgo-RJ. Here, the direct problem consisted in calculating the water level variation at a given position on that course, implemented on the MOHID-Land platform. On the other hand, the inverse problem focused on the estimation of three hydraulic parameters, which are characteristic of both the basin and the course itself. By applying the method of Luus-Jaakola (LJ) values were estimated for these parameters, resulting in the best fit between simulation and observation. The assessment of the adopted methodology was based on results achieved for three different rainfall scenarios, including the one that led to the reported tragedy in the mountain region of Rio de Janeiro in January 2011. Generally speaking, the results were very satisfactory, both regarding the computational efficiency in the estimates and the ability of the model to fit the observed data.

Tradicionalmente, a maior parte dos estudos utiliza modelos lineares para o ajuste da relação hipsométrica, tendo o diâmetro a 1,30 m do solo (DAP) como única variável independente. Entretanto, sabe-se que a linearidade não caracteriza fielmente o crescimento biológico e que outras variáveis relativas ao povoamento, ou às árvores individuais, exercem influência sobre o crescimento em altura. O objetivo deste trabalho foi avaliar o desempenho de modelos lineares e não lineares no ajuste da relação hipsométrica de duas espécies de Pinus tropicais, bem como verificar o efeito da adição de covariantes na estimativa dos parâmetros destes modelos. Os dados utilizados provêm de plantios de Pinus caribaea var. hondurensis e Pinus oocarpa, com diferentes idades e localizados em áreas com diferentes índices de sítio, nos municípios de Nova Ponte e Indianópolis, estado de Minas Gerais. Modelos lineares e não lineares foram ajustados em suas formas originais e com a inclusão das covariáveis idade, sítio e espécie nas estimativas de cada parâmetro dos modelos. Os modelos foram comparados por meio dos critérios estatísticos: erro padrão da estimativa (Syx), Critério de Informação de Akaike (AIC), Critério de Informação Bayesiano (BIC) e também pela análise gráfica de resíduos padronizados. Constatou-se que modelos não lineares demonstram maior capacidade de descrever o comportamento da variável altura, e que a inclusão das covariáveis tornou superior a qualidade dos ajustes, considerando os critérios estatísticos de precisão adotados.

Traditionally, most studies use linear models to adjust the hypsometric relationship using diameter at breast height (DBH) as the only independent variable. However, it is known that the linearity does not characterizes faithfully biological growth and other variables related to forest stand, or individual trees, influence in height growth. The aim of this study was to evaluate linear and nonlinear models' performance for hypsometric relationship of two tropical pine species, as well as the effect of covariates adding in models' parameters estimation. The data used provided from Pinus caribaea var. hondurensis and Pinus oocarpa stands, with different ages and site index, located in the counties of Nova Ponte and Indianápolis, Minas Gerais state. Linear and nonlinear models were fitted in its original form and including the covariates age, site index and species in the estimation of each models' parameter. The models were compared using the following statistical criteria: residual standard error (Syx), Akaike Information Criteria (AIC), Bayesian Information Criteria (BIC) and also by graphical analysis of standardized residuals. It was found that nonlinear models show greater ability to describe height behavior, and the inclusion of covariates in models' parameters improved its fit quality, considering the statistical accuracy criteria adopted.

Optimization, scaling and parameter estimation are inverse problems that appear in many biotechnological processes. In the solution of inverse problems, different techniques such as metaheuristics algorithms, have been used. These algorithms efficiently search for and find good solutions to a problem with a reasonable computational cost. In this pape, four well-known metaheuristic algorithms (Genetic Algorithm, Differential Evolution, Ant Colony Optimization and Particle Swarm Optimization) are applied to the problem of parameter estimation in the liquid chromatography separation process. The effectiveness of each method is analyzed and performance comparison based on different statistical criteria is made. The procedure allows to obtain estimated values close to the real parameters, with a good fit of the curves generated by the model to syntetically generated experimental data. The algorithm that performs better is Differential Evolution.

La optimización, el escalamiento y la estimación de parámetros son problemas inversos que aparecen en muchos procesos biotecnológicos. En la solución de los problemas inversos se han utilizado diferentes técnicas, entre ellas los algoritmos metaheurísticos. Estos algoritmos buscan y encuentran de manera eficiente buenas soluciones a un determinado problema, con un costo computacional razonable. En este trabajo se aplican cuatro algoritmos metaheurísticos bien conocidos (Algoritmo Genético, Evolución Diferencial, Optimización por Colonia de Hormigas y Optimización por Enjambre de Partículas) al problema de estimar parámetros en el proceso de cromatografía líquida en columna. Se analiza la efectividad de cada método, realizando una comparación basada en diferentes criterios estadísticos. El procedimiento utilizado permite obtener valores cercanos a los parámetros reales, con un buen ajuste de las curvas generadas por el modelo a los datos experimentales. El algoritmo que obtiene mejores resultados es Evolución Diferencial.

Radiative transfer is the main phenomenon in the basis of several relevant problems of scientific and technological interest. Examples of application of the mathematical and computational modeling of such phenomenon can be found in astronomy, environmental sciences, engineering and medicine among many different areas. The integro-differential equation known as Boltzmann equation describes mathematically the interaction of the radiation with the participating medium, i.e. a medium which may absorb, scatter and emit radiation. Several methods have been developed for the solution of the Bolztmann equation. In the present work we present a comparison of the solutions obtained for the one-dimensional problem with four different methods: (i) Monte Carlo (MC) method; (ii) Discrete Ordinates method (S N) combined with a finite difference approximation; (iii) Analytical Discrete Ordinates method (AS N); and (iv) Laplace Transform Discrete Ordinates method (LTS N). Our final objective is to solve the inverse radiative transfer problem and for that purpose, we want to investigate methods that may provide accurate and fast solutions for the direct problem.

Existem importantes fatores ambientais que afetam diretamente a taxa de crescimento das espécies florestais, que podem provocar alterações em suas propriedades e, por sua vez, afetar a densidade da madeira. Como a ocorrência das diferentes fitofisionomias está relacionada a fatores ambientais característicos, neste trabalho, objetivou-se verificar o comportamento geral da densidade da madeira das espécies arbóreas nativas, frente a essas diferentes condições de crescimento no estado de Minas Gerais. Os dados de cubagem rigorosa das árvores foram obtidos do Inventário Florestal de Minas Gerais. Foram utilizados dados de 1988 árvores nas diversas fisionomias florestais. De cada árvore foram retirados cinco discos de madeira nas posições 0, 25, 50, 75 e 100% da altura total. A densidade básica de cada disco foi determinada segundo a norma NBR 7190/1997. As fitofisionomias ombrófila, semidecídua, cerradão, cerrado típico e decídua apresentaram, respectivamente, médias de densidade da madeira de 0,502; 0,561; 0,585; 0,612 e 0,675 g.cm-3, todas estatisticamente distintas. Foi encontrada uma relação clara e coerente da densidade da madeira com as características edafoclimáticas que condicionam as diferentes fitofisionomias no estado de Minas Gerais. As fisionomias florestais apresentam condições ambientais tão características, que afetam a composição florística e, também, a atividade fisiológica e cambial das plantas, ocasionando densidades da madeira próprias às formações florestais.

The objective was to verify the general behavior of wood density of native tree species in forest types in Minas Gerais state. The trees scaling data were obtained from the Forest Inventory of Minas Gerais State. Were used data from 1988 trees distributed in different forest formations. From each tree, five discs of wood were removed, at the 0, 25, 50, 75 and 100% of the total height. The wood basic density of each disk was determined according to NBR 7190/1997. The ombrophylous forest, semideciduous forest, savanna woodland, typical savanna and deciduous forest presented average wood density of 0.502, 0.561, 0.585, 0.612 and 0.675 g.cm-3, respectively, all statistically different. It was found a clear and consistent relation between wood density and environment characteristics that affect the different vegetation types in Minas Gerais State. The forest formations present environmental conditions so typical that they affect the floristic composition and also the cambial and physiological activity of plants, causing particular wood densities to forests formations.

Cerambicídeos que promovem a queda de galhos ou fustes podem causar danos a diversas espécies florestais, sejam em plantios econômicos ou mesmo em árvores utilizadas em arborização. O cerambicídeo Coccoderus novempunctatus é um destes agentes. O dano realizado pela larva propicia a queda de ramos de muitas espécies florestais e, no caso ora avaliado, em fustes de Cassia siamea ou parte destes. Esta é uma espécie florestal utilizada em arborização e recuperação de áreas perturbadas ecologicamente. O trabalho teve o objetivo de diagnosticar os danos de C. novempunctatus em C. siamea, através da diagnose das lesões e da quantificação do volume de madeira dos fustes por ele seccionados. Cinco parcelas foram demarcadas em mata secundária, onde a atuação do inseto havia sido registrada. Os fustes de C. siamea, cortados pelo inseto, tiveram seu diâmetro no ponto da secção mensurado bem como o comprimento total. Os volumes de madeira foram calculados utilizando-se o método de Smalian. O diâmetro médio no ponto da secção e o comprimento médio de fustes de C. siamea, cortados por C. novempunctatus foi 9,07 cm e 6,31 m, respectivamente. O volume médio de madeira, destes fustes, com casca e sem casca foi 0,0261 e 0,0218 m³, respectivamente.

Cerambycids that promote breaking of branches or stems may cause damage to several forest species, in economical plantings or even in trees used in urban afforestation. Coccoderus novempunctatus (Coleoptera: Cerambycidae) is one of these cases. The damage accomplished by the larvae propitiates the fall branches of many forest species, and in the case evaluated in this study, can cause fall of Cassia siamea stems or part of these. Cassia siamea is a forest specie used in afforestation and in recovery of ecologically disturbed areas. Thus, the objective of this work was to evaluate the damages caused by C. novempunctatus on C. siamea through lesions diagnoses and volume quantification of wood of stems sectioned by it. Five plots were demarcated in a secondary forest where the insect action had been registered. C. siamea stems cut by insect had their diameter in the cut point measured as well as total length. Wood volumes were calculated by using the Smalian method. Average diameter in the cut point, and the average length of C. siamea stems cut by C. novempunctatus was 9.07 cm and 6.31 m, respectively. Average wood volume of these stems with and without bark was 0.0261 and 0.0218 m³, respectively.