Processos Tecnológicos e Ambientais
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Navegando Processos Tecnológicos e Ambientais por Orientador "Restivo, Thomaz Augusto Guisard"
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- DissertaçãoBlindagem de radiação térmica aplicando zircônia-níquel em compósito cerâmica-metal(2020) Suzuki, Eduardo Frank YonedaAs aplicações de compósitos de cerâmica e metal, usando zircônia e níquel no processo de sinterização, transformam os materiais em “hiper cermet”. Com as novas técnicas de sinterização que se formam em suas estruturas, as lamelas metálicas encapsuladas em regiões densas e cercadas por porosidade o tornaram muito interessante na termodinâmica, o comportamento do Hyper-cermet como isolante térmico foi uma surpresa. Portanto, o presente trabalho tem como objetivo provar a blindagem térmica usando esses hiper cermetos. A blindagem da radiação térmica associada à condução térmica comprova a mitigação com a alta refletância do metal encapsulado e a baixa condutividade térmica conduzida pela estrutura dos poros, a altas temperaturas. Um dispositivo eletromecânico foi desenvolvido para realizar os testes com os hipercermites, com métodos comparativos, foram encontrados vários resultados, onde foi possível comprovar a blindagem térmica dos hiper cermets, atingindo 37% mais eficiência do que o material comercial já estabelecido como isolante. no mercado.
- DissertaçãoDesenvolvimento de compósito isolante termoelétrico e avaliação das propriedades e estabilidade térmica(2023) Machado Junior, José CarlosO mercado de isoladores termoelétricos envolve o desenvolvimento de isoladores para soluções nas indústrias metalúrgica, siderúrgica, naval, automotiva e principalmente de fundição e aciarias que trabalham em alta temperatura. Os principais equipamentos que utilizam isolantes termoelétricos são fornos a arco elétrico, a indução e de cadinho, bobinas de fornos e indutores, coletores automotivos, equipamentos eletrônicos e eletrodomésticos e principalmente isolantes termoelétricos desenvolvidos sob encomenda para a solução do cliente. Entre as principais características dos isolantes termoelétricos estão a resistência mecânica, rigidez dielétrica, resistência à altas temperaturas, resistência à absorção de água, resistência à absorção de óleo e comportamento inerte em relação à contaminação externa. Todos os isoladores termoelétricos possuem suas vantagens e desvantagens, o que direciona a necessidade de desenvolver o melhor custobenefício para cada aplicação. Dentre os isoladores termoelétricos existentes no mercado, existem materiais isolantes termoelétricos flexíveis como chapa de mica, materiais a base de fibra de vidro com elastômero, chapas de micanite e folhas de mica impregnadas com resina de silicato. Com relação aos isolantes termoelétricos rígidos, destacam-se as placas de mica moscovita e flogopita à base de resina de silicato, chapas à base de tecido de fibra de vidro impregnado com resina epóxi, poliéster, Celeron e silicone. Todos esses isoladores podem ser fabricados como moldados contínuos, chapas laminadas e tubos. Os isoladores termoelétricos podem ser fabricados por processos de usinagem como torno e fresa convencionais, serra de corte e CNC, entre outros. Dentre as muitas opções, o mercado segue em contínuo desenvolvimento e adaptação devido à alta demanda e competitividade, necessitando aprimorar os isoladores termoelétricos no monitoramento dos equipamentos, aliado à redução dos custos de isolamento para se manter competitivo. Nestes cenários, a presente dissertação discute o desenvolvimento de um novo isolante termoelétrico, de classe térmica (R) que trabalhará acima de 220 ºC, com rigidez dielétrica de 10 kV/mm e melhor resistência mecânica. Este material foi desenvolvido com tecido de fibra de vidro entrelaçado, impregnado com resina termorrígida, prensado sob alta pressão e temperatura simultaneamente. O isolador compósito polimérico com estrutura de fibra de vidro é classificado como material polimérico termorrígido e foi desenvolvido para atender equipamentos onde os isoladores requerem trabalho em alta temperatura sem perder as características de isolamento. Por se tratar de um isolante nacional com matérias-primas também nacionais vale destacar o baixo custo em relação a outros isoladores. Os ensaios demonstram que o material polimérico desenvolvido suporta 10 kV/mm e temperatura da ordem de 220 °C, tendo ainda uma baixa condutividade térmica de aproximadamente 0,400 W/mK e mostrando ainda elevado calor especifico de cerca de 790 J/kgK.
- DissertaçãoDesenvolvimento e desempenho de ferramenta de corte em liga metálica multicomponente(2021) Pinto, Wellington AiresNovos materiais são, constantemente, desenvolvidos para atender a aplicações que já existem e a novas aplicações. As ligas metálicas multicomponentes têm mostrado grande potencial nessa área, como a liga Diamante Metálico desenvolvida nesses últimos anos. Fonte de um trabalho árduo, pesquisadores desenvolveram configurações e composições da liga Diamante Metálico em 9 composições distintas. Para este trabalho foi escolhida a liga Diamante Metálico de número 4 devida a sua alta dureza. A fundição em formato de pastilha da liga 4 foi aocançada através do desenvolvimento de um processo de produção, cujo produto fundido foi renomeado como liga “Diamante Metálico 4C” sendo o C o processo de produção da ferramenta descrito neste trabalho. O tipo das pastilhas de torneamento produzidas utilizando a referida liga foi do tipo SNGN, quadrada, ângulo neutro e sem furo, o mesmo tipo e formanto das pastilhas P10 e P30 comerciais sem coberturas de revestimento comparadas em testes. Os materiais utilizados nos testes de usinagem foram tarugos de aço ABNT SAE 8640 preparados de acordo com a norma ABNT NBR ISO 3685. Primeiramente, um pré-teste foi conduzido, levando à confirmação da qualidade da ferramenta experimental em questão. Na sequência do trabalho conduziu-se o teste final de vida das ferramentas, onde mediu-se o desgaste de flanco máximo VBmax nas 3 ferramentas como parâmetro de comparação, onde avaliou-se o comprimento de percurso torneado até a ferramenta atingir o desgaste VBmax. 0,8 mm. Comparou-se também o desgaste de flanco pelo tempo de torneamento. Como resultado do teste final de vida das ferramentas, a ferramenta experimental Diamante Metálico 4C apresentou um desgaste de flanco bem próximo da ferramenta P10, sendo o desgaste VB de 0,783 mm para a liga e 0,774 mm para o metal duro P10, ambos em comprimento de usinagem de 468 metros. O melhor resultado no desgaste de flanco do teste final de vida foi da ferramenta P30 com valor VB de 0,404 mm no comprimento de 468 metros usinados. Quanto ao teste de cratera analisado pelas imagens, não houve reação química do material usinado com a ferramenta de Diamante Metálico 4C, que apresentou desgastes de cratera suaves a uma distância razoavelmente distante da aresta de corte, o que é positivo por não comprometer o corte do desbaste do torneamento. Por fim, conclui-se que o material experimental multicomponente Diamante Metálico 4C testado tem um grande potencial para seguir adiante com pesquisas e desenvolvimento de ferramentas e tornar-se, muito em breve, uma alternativa para o torneamento na indústria, com a grande vantagem de não usar cobalto, componente muito utilizado nas ferramentas de usinagem e ferramentas de usinagem em geral.
- TeseDesign, powder metallurgy, sintering, and softwares for extremely hard multicomponent metal alloys(2023) Nonato, Raphael Basilio PiresExtremely hard multi-component metal alloys (EHMMAs) are required mainly when wear resistance is the most important requirement in a product. In view of this, researchers established some technical parameters to predict the stability of the resulting EHMMA and facilitate the design process of this alloy. Among the existing parameters, twenty-two were selected in this research to theoretically intend to ensure that EHMMA forms a stable solid solution. Associated with some of these parameters, there are five criteria from which the stability of the alloy is evaluated. Aiming to predict, streamline and facilitate the EHMMA design process, concomitantly with the calculation of the parameters involved and the availability of the status of the associated criteria, three softwares (PComp, DIAMOY 2.0, and SINT) were coded in Microsoft Visual Basic 6.0® and transformed into Windows® applications. The first one developed, the PComp, provides the minimum load necessary to compact the alloy powder, outlining, streamlining and trying to guarantee less porosity in the compacted for later sintering. The second software, DIAMOY 2.0, addresses the mass of each chemical element to compose the required EHMMA mass, in addition to calculating the values of twenty parameters and five associated criteria, and whether each established criterion is met. Depending on the results, this software can avoid laboratory experiments with alloys that would not present the possibility of constituting stable solid solutions associated to high hardnesses. The scheme of the experimental part of this thesis is translated into a flowchart of the process, in which nine different alloys are studied in terms of their obtainment, hardness, chemical composition, densification, and microstructure. As part of the results, the alloys are subjected to scanning electron microscopy (SEM), backscattered electron (BSE), and differential scanning calorimetry (DSC). Hardnesses up to 1054.96 Vickers were obtained. The maximum densification reached 98.54% of the theoretical. The results from DIAMOY 2.0 were validated by comparing two EHMMAs with a maximum relative error of 1.923% for one EHMMA and 3.183% for the other EHMMA. The third software, SINT, was developed to evaluate the densification of metal alloys and was applied to L4 alloy. Therefore, the main contributions of this research to the design of EHMMAs refer to: (a) gathering of parameters and criteria not yet used for the design of EHMMAs in a single computational tool, facilitating the evaluation of the design process; (b) establishing an EHMMA design framework; (c) creation of computational tools for powder compaction, EHMMA design and sintering for Windows® platform; (d) creation of metallic alloys not yet reported; (e) carrying out experiments with some alloys that have a predicted potential to form stable solid solutions with high hardness; (f) establishing a baseline for future improvements.
- DissertaçãoEstudo de aproveitamento de lodo proveniente do processo de reciclagem de aparas de polímero(2017) Ferreira, Odirlei AmaroO segmento de produtos fabricados com as aparas de polietileno é um ramo atrativo no ponto de vista de redução de custo para produtos de baixo valor agregado, como sacos de lixo reciclados. Para a eficiência deste processo de reciclagem, são necessários alguns processos mecânicos, como a lavagem de aparas os quais geram resíduos que remontam, em média, a 25.000 litros de lodo por mês ou 300.000 litros por ano. O trabalho investiga soluções para incorporação deste resíduo em massas de tijolos argilosos. Para tanto, foram preparados corpos de provas com um percentual de 0%, 5% e 10% em massa de lodo gerado na estação de tratamento de água (ETA) do processo de lavagem de aparas de polietileno. Os materiais de partida - lodo e argila foram caracterizados previamente através de ensaios de picnométria, difração de raio-X, termogravimétria e análise térmica diferencial (TG/DTA), fluorescência de raios-X (FRX), pH, umidade e granulometria a laser, além de ensaios específicos para atestar a qualidade da argila. Tijolos retangulares queimados a 950°C foram submetidos a ensaios de compressão e densidade relativa. Com base nos resultados de resistência à compressão, podemos afirmar que é viável a utilização do lodo incorporado nesses teores na confecção de tijolos cerâmicos.
- DissertaçãoProjeto e caracterização de ligas multi-elementares(2019) Beccari, Rafael FonsecaDesde a antiguidade a obtenção de ligas utiliza um ou dois metais base com adições de outros elementos para se obter propriedades de resistência, dureza e conformabilidade. Uma nova metalurgia vem surgindo na última década, onde novos processos e novas tecnologias nos permitem desenvolver ligas com o novo conceito de ligas de alta entropia. Esta pesquisa visa o desenvolvimento de ligas equiatômicas de alta entropia compostas de 6 a 9 elementos, tanto no sistema cúbico de corpo centrado quanto no cúbico de face centrada, seguindo as regras de Hume-Rothery, VEC – Elétrons na camada de valência, equivalente de cromo e equivalente de níquel, parâmetro de polidispersão e empacotamento atômico. Os materiais produzidos são testados, tendo suas propriedades físico-químicas e mecânicas avaliadas. Os elementos foram selecionados, pesados, homogeneizados, prensados, fundidos em forno a plasma e a arco elétrico. As amostras foram cortadas, embutidas e polidas, possibilitando a condução de ensaios de dureza Vickers, de onde se pode estimar a tenacidade à fratura, análise metalográfica, fluorescência, difração de raios-X, espectroscopia por energia dispersiva em microscópio eletrônico de varredura e ensaios de corrosão eletroquímica. De modo geral, as ligas preparadas atingiram valores de dureza acima de 800 HV, sendo que uma destas alcançou valores superiores à 2100 HV. A resistência à corrosão das ligas estudadas também mostrouse superior a materiais convencionais. Os objetivos desta pesquisa visam o desenvolvimento de novas ligas para aplicações inéditas ou alternativas a materiais como o metal duro (widia), ou mesmo substituir ferramentas diamantadas para corte e conformação.
- DissertaçãoValorização de resíduo cerâmico vermelho em traços de concreto(2017) Nieri, CibeliIntrodução: Existem diversos estudos e aplicabilidades em busca do aproveitamento dos resíduos gerados na construção civil. Embora estes resíduos sólidos sejam de baixa periculosidade, causam impactos ao meio ambiente devido o seu elevado volume. Além dos resíduos gerados na execução da obra e em reformas, existem também os resíduos gerados na fabricação de elementos construtivos, é o caso da cerâmica vermelha. Estima-se que o volume de resíduos gerados na fabricação desses elementos seja entre 5% a 20% do volume de fabricação de olarias (fabricas artesanais) e indústrias. Dá-se ai a importância da valorização desse resíduo diretamente da indústria cerâmica, em outro elemento essencial para a construção civil fabricado a partir da extração do calcário, sendo este um recurso finito, o cimento. Sabe-se que existem diversos tipos de cimentos com adições, inclusive os que utilizam materiais pozolânicos, como por exemplo, o CP II-Z (Cimento Portland Composto com Pozolana) e o CP IV (Cimento Portland Pozolânico), sendo suas adições com base em materiais pozolânicos naturais e ou artificiais proveniente de subprodutos de outras indústrias químicas. Objetivos: Neste estudo foram desenvolvidos diversos traços em concreto com substituições parciais do cimento de alta resistência inicial (ARI) pelo material pozolânico, a fim de agregar valor ao resíduo cerâmico vermelho proveniente de quebras e rejeitos de indústrias cerâmicas, avaliando as variações das características físicas, químicas e as resistências mecânicas à compressão axial. Métodos: Classificou-se qualitativamente e quantitativamente o material pozolânico e o cimento através dos ensaios de difração de raios x, fluorescência de raios x, área superficial específica e curva granulométrica para a determinação do tamanho de partículas. Verificou-se a atividade pozolânica do material cerâmico através do método de Chapelle modificado, demonstrando o consumo de hidróxido de cálcio nas amostras. Realizou-se ensaio de resistência à compressão axial para os corpos de prova sem substituição do cimento pelo material pozolânico (0%) e com as respectivas substituições parciais de 10, 20, 30 e 40% nas idades de 7, 28 e 91 dias. Resultados e Discussão: As análises granulométricas demonstram que o tamanho da partícula do material pozolânico é menor que do cimento analisado, assim como, consequentemente, a área superficial específica. Através do ensaio de abatimento o tronco de cone observa-se o maior consumo de água quanto maior a substituição do cimento pelo material cerâmico. A difração de raios-X identificou os compostos do cimento e o tipo de argila classificada por montmorilonítica “pobre” devido a grande quantidade de sílica inerte na amostra. O ensaio pelo Método de Chapelle identificou a baixa reatividade da amostra utilizada comparada ao material metacaulim e ao estudo realizado por Raverdy, 1980. O ensaio de Fluorescência de Raios X apresentaram os compostos CaO, SiO2, SO3, Fe2O3 e Al2O3, de acordo com os compostos do cimento tipo Ari. O material pozolânico foi classificado como pozolana artificial classe N, pois as composições encontradas no ensaio de fluorescência de Raios-X SiO2, Al2O3, Fe2O3, K2O e CaO, atendem os requisitos químicos de acordo com a NBR 12653 de 2014. Os ensaios de resistência foram correlacionados com suas composições e idades de rompimento. Conclusão: Foi possível utilizar a substituição parcial do cimento pelo material pozolânico, mesmo com baixa reatividade, com base nos ensaios de resistência à compressão axial dos corpos de prova. A partir dos traços estudados, em comparação com o chamado traço base, é possível a utilização do traço com 10% de substituição mantendo o mínimo de 40 MPa aos 28 dias de idade.