Repositório RCAAP

O uso de cerâmicas estruturais é limitado por sua fratura frágil. Compósitos de matriz cerâmica (CMCs) são materiais que possuem reforços estruturais que atuam aumentando a energia necessária para que o material se frature. O presente artigo apresenta uma alternativa para a produção de CMCs em que matriz e fibras são constituídas de alumina. Os mecanismos responsáveis pelo aumento da tenacidade ocorrem devido a uma interfase porosa entre matriz e fibras.

As regiões do Rio Capim e do Rio Jari são os principais distritos caulinitícos da Região Amazônica, detentores das maiores reservas brasileiras de caulim de alta alvura para aplicações como cobertura de papel. No processamento do caulim são gerados vários tipos de resíduos processados e não processados. O objetivo deste trabalho foi investigar a reatividade das pozolanas produzidas a partir da calcinação e moagem destes resíduos, avaliando a influência da mineralogia de cada tipo de caulinita (com maior ou menor quantidade de defeitos na estrutura cristalina) sobre a temperatura de queima e, consequentemente, nas características do produto final, de modo a obter o material de maior reatividade com um menor dispêndio de energia. Os resultados mostraram que as pozolanas produzidas a partir dos resíduos apresentaram alta reatividade, sendo inclusive superiores as das obtidas com as pozolanas disponíveis comercialmente. As pozolanas produzidas das caulinitas com maior grau de defeitos na estrutura cristalina demandaram temperaturas mais reduzidas que a com menor grau de defeitos. O emprego de caulinitas com maior quantidade de defeitos na estrutura cristalina reduz os custos de produção das pozolanas, sem que haja perda de qualidade ou de reatividade do produto.

O estudo visou a determinação das causas da falha de um isolador polimérico composto, empregado em uma linha de transmissão (LT) de 138kV. O trabalho foi desenvolvido seguindo a metodologia recomendada para análise de falhas, envolvendo caracterização metalúrgica e ensaios químicos. Foi possível, através dos ensaios realizados, identificar o mecanismo de corrosão sob tensão (CST) como o responsável pelo processo de fratura frágil sofrido pelo isolador. Este mecanismo é frequentemente associado às falhas em isoladores poliméricos compostos (resinas epóxi reforçadas com fibras de vidro ricas em boro), em presença de umidade. O isolador em questão apresentava uma série de características construtivas inadequadas que possibilitaram a penetração de umidade na terminação inferior e consequente contato com o núcleo do bastão PRV (polímero reforçado com vidro) levando à sua ruptura em serviço. Os resultados deste trabalho motivaram a substituição de todos os isoladores poliméricos com características semelhantes por parte da concessionária de energia elétrica.

Falhas em tubos de caldeiras são as maiores causas de paradas forçadas de unidades de geração termelétrica, sendo que a espessura da camada de óxido, que se forma na parede interna destes tubos é a principal causadora de falhas por sobreaquecimento. A partir dos valores medidos da camada interna de óxidos é possível estimar a vida residual do componente através de correlações com parâmetros já estabelecidos na comunidade científica. O Cepel vem desenvolvendo metodologias para estimativa de vida residual de componentes de caldeiras de usinas termelétricas, seguindo as tendências mundiais e as necessidades de seus clientes no Brasil. Com a recente aquisição de equipamento para detecção de defeitos e medições de espessura via ultrassom, tornou-se possível realizar medidas de espessura tanto da parede das tubulações das caldeiras como da camada interna de óxidos presente nas mesmas. O presente artigo apresenta uma comparação entre os resultados de medições de espessura de camada de óxidos em tubos pela técnica não destrutiva de ultrassom e pela técnica destrutiva de metalografia associada à microscopia ótica, em diferentes faixas de espessura da camada e análise do efeito do acabamento superficial na confiabilidade destes resultados por ultrassom. Finalmente, o trabalho analisa de maneira crítica os resultados de vida remanescente, obtidos a partir da medição espessura de camada de óxido. Para esta análise tomou-se como base tubos de uma mesma unidade geradora com diferentes valores de camada de óxido e com o mesmo tempo de operação.

As ligas com memória de forma (LMF) são materiais ativos que têm atraído atenção devido às suas superiores propriedades de amortecimento quando comparadas aos materiais estruturais convencionais. Esses materiais apresentam uma alta capacidade de amortecimento, tanto durante a transformação de fase quanto na fase martensítica, em baixas temperaturas. Neste trabalho a LMF NiTi, alumínio comercial, aço inoxidável e latão foram submetidos à análise dinâmico-mecânica (DMA) em modo de viga simplesmente engastada. Pequenas amostras na forma de lâminas foram fabricadas para a realização dos testes. A LMF NiTi estudada apresentou um pico de capacidade de amortecimento durante a transformação de fase, levando o amortecimento a valores muito superiores àqueles apresentados pelos materiais convencionais. Além disso, foi observado que a liga NiTi apresenta um aumento do módulo de armazenamento durante a transição da fase de baixa temperatura para a fase de alta temperatura, o que abre uma extensa diversidade de opções para aplicações tecnológicas para essas ligas, enquanto um decréscimo quase linear da rigidez foi verificado para os materiais convencionais estudados.

Este trabalho teve como intuito avaliar como as técnicas de segmentação de imagens, através de microscopia ótica, difração de raios x e ferritoscopia, seriam capazes de quantificar a martensita induzida por deformação em no aço inoxidável austenítico AISI 301L. Comparando qualitativamente as três técnicas, nota-se o mesmo comportamento para todas as amostras testadas, ou seja, que o percentual de martensita aumenta com o grau de deformação real medido em relação à redução de área, no entanto a quantificação das fases proposta por cada uma difere significativamente em percentual, tendo a segmentação de imagens menor dispersão entre as técnicas analisadas.

Foi desenvolvida uma nova técnica de medição de tensões residuais, baseada em técnicas de seccionamento, remoção de camadas e na técnica do furo-cego. Trata-se de uma técnica destrutiva, proposta para uso em medições de tensões geradas por processos de fabricação. A técnica consiste na colagem de sensores de deformação na peça, seguida da usinagem de cortes longos próximos dos sensores. Os cortes aliviam as tensões existentes no material retirado e provocam variações nas deformações existentes em suas vizinhanças. Tais variações de deformações são medidas por extensômetros de resistência elétrica (strain gages). Para a formulação matemática da técnica, os cortes foram tratados como elipses, o que permitiu o uso das equações de Inglis para descrever os campos de tensão em sua vizinhança. Para avaliar e validar o equacionamento foram realizadas medições com esta técnica em dois espécimes tubulares API 5L X60 e X46 UOE-SAW. Nas medições, foram avaliados parâmetros como profundidade e comprimento dos cortes, e distância dos cortes para os strain gages, buscando estabelecer um procedimento experimental consistente. Os resultados destas medições foram comparados aos de medições realizadas com a técnica do furo-cego, já normalizada e consolidada. Os resultados das comparações foram satisfatórios, sustentando a validade das hipóteses assumidas para a modelagem analítica e a qualidade do procedimento experimental estabelecido para a nova técnica.

Os aços 2,25Cr-1Mo são largamente utilizados no parque de geração termelétrica no Brasil, estando em boa parte das caldeiras atualmente em operação, e podem apresentar microestrutura composta de ferrita-perlita ou ferrita-bainita. Submetido à fluência, esse material tem suas propriedades degradadas em serviço através de modificações microestruturais típicas, como o coalescimento dos carbonetos originalmente presentes. A extensão das mudanças microestruturais representa, nesse caso, perda de resistência mecânica no material. Como existe uma aceleração no grau de deformação, que depende da tensão, da temperatura e do tempo, com a degradação, a extensão da deterioração microestrutural pode ser usada como uma medida de dano. Dessa forma, é importante conhecer essas modificações para fornecer suporte às técnicas de previsão de vida residual de componentes fabricados com esse tipo de material. A degradação do material ferrítico-perlítico é bastante conhecida, mas a literatura ainda não apresenta resultados consistentes quanto à do ferrítico-bainítico. Trata-se, aqui, de um estudo comparativo da evolução microestrutural do aço 2,25Cr-1Mo com as duas microestruturas, perlítica e bainítica, em temperaturas entre 550 e 600°C até 2.000 h. Os resultados mostraram que a microestrutura do aço ferrítico-bainítico é mais estável que a do ferrítico-perlítico. Entretanto, a estrutura bainítica não obedece aos mesmos estágios de degradação, identificados por Toft e Marsden utilizados para classificar a perlita.

In the Non-Destructive Testing (NDT) industry, the mayor trends are from film and stand alone applications to digital and inline inspection. Furthermore the quality requirements are growing driven by pushing design and material limits. Especially for field applications based on security reasons as well as image quality, replacement of isotopes can be monitored. With the move to digital the need for small focal spots at increased power requirements brought new challenges to the x-ray supplier. With the move to inline inspection systems, requirements for high uptime, fast throughput at the best possible resolution became the key challenges for the x-ray industry. The target to replace isotopes brings high challenges for weight size and energy. The innovation program of COMET delivers solutions for those challenges. Comparison between 600 Kilovolts (kV) and conventional 450kV x-ray sources will show the advantages in penetration and resolution and with this in defect recognition. The resolution gain with adaptive focal spots compared to standard focal spots will be presented and the advantages of maintenance reduced high voltage cables will be shown.

As uniões flangeadas são amplamente utilizadas na indústria e a sua aplicação em equipamentos sub-sea requer um alto grau de confiabilidade, tendo em vista as condições ambientais e carregamentos, principalmente nas condições de águas profundas. A confiabilidade de uma união flangeada consiste na manutenção da sua característica de vedação, sendo o componente responsável pela vedação a junta. A vedação exercida pela junta é decorrente da ação de deformação ocasionada pela força de aperto dos estojos, sendo estes, elementos críticos das uniões flangeadas. Com o propósito de investigar falhas neste componente, é desenvolvida uma metodologia numérica, utilizando o método de Elementos Finitos, para avaliar o impacto da perda sucessiva de estojos em uma união flangeada. Também é investigado o relaxamento de tensão ocasionado por uma trinca em estojos. O estudo tem como objetivo conhecer os limites de operação segura, e neste trabalho é apresentado a análise de um flange da classe API 17D, de 4 polegadas com 8 estojos, sendo a metodologia desenvolvida aplicável a qualquer outro flange. O estudo numérico foi desenvolvido e simulado no software ANSYS Workbench 12.1 (2010). O resultado indica além do número mínimo de estojos necessários para manter a vedação, o incremento de tensão nos estojos remanescentes do flange, causado pela sucessiva perda de estojos.

Ligas de alumínio são extensamente usadas em partes aeronáuticas devido às boas propriedades mecânicas e baixa densidade. Estas partes devem ser unidas para formar conjuntos maiores. Uma junta estrutural é definida como um segmento de estrutura que provê um meio de transferir carga de um elemento estrutural para outro. A maioria das juntas aeronáuticas é mecanicamente fixada com múltiplos prendedores (parafusos ou rebites). Estas juntas apresentam uma alta concentração de tensões ao redor do prendedor, porque a transferência de carga entre elementos da junta acontece em uma fração da área disponível. Por outro lado, as cargas aplicadas em juntas adesivas são distribuídas sobre toda a área colada e reduz os pontos de concentração de tensão. Juntas são a fonte mais comum de falhas estruturais em aeronaves e quase todos os reparos envolvem juntas. Portanto, é importante entender todos os aspectos de projeto e análise de juntas. O objetivo deste trabalho é comparar estaticamente juntas estruturais de ligas de Al2024-T3 em três condições: juntas mecanicamente rebitadas, juntas coladas e uma configuração híbrida rebitada e colada. Foi usada a norma NASM 1312-4 para confecção dos corpos-de-prova. Além disso, foram conduzidos testes de fadiga, sob amplitude de carregamento constante e razão de tensão igual a 0,1 para avaliar a eficiência dos elementos estruturais durante sua vida em serviço. Os resultados mostraram que a configuração híbrida apresenta maior resistência estática e uma vida em fadiga superior à configuração colada.

Os minérios de manganês provenientes da mina do Azul são importante matéria-prima na produção de ferro-ligas de manganês. Visando melhorias no beneficiamento e no processo de fabricação destas ligas, foi realizada a caracterização do produto Granulado da unidade do Azul-VALE/Manganês. Foi obtida uma amostra representativa desta mina e realizada análise granulométrica, onde se verificou a ocorrência de 80% das partículas abaixo de 22,6mm e 50% abaixo de 12,5mm. Considerou-se como granulado a fração menor que 37,5mm e maior que 6,3mm, que é a mais abundante neste minério e comumente destinada às usinas de ferro-ligas. A fração entre 37,5mm e 6,3mm foi amostrada e foram realizadas análises termogravimétrica, química dos elementos majoritários e identificadas as fases minerais presentes. A análise térmica (TG-DTA) identificou perda de massa em torno de 300ºC, 500ºC, 700ºC, 900ºC e 1000ºC associadas à decomposição térmica de algumas fases minerais presentes. Os teores de Mn, Fe e SiO2 foram respectivamente, 47,68; 3,59; e 3,16%. O produto Granulado da unidade do Azul é composto majoritariamente pelos minerais de manganês criptomelana [KMn8O16] e pirolusita [MnO2]. Os constituintes minoritários são todorokita [(Na,Ca,K)2Mn6O12 •3-4.5(H2O)], magnetita[Fe3O4] e gibbsita [Al(OH)3] (A pirolusita, a magnetita e a gibbsita foram identificadas por microscopia óptica).

Blendas de copolímero de poliacrilonitrila (PAN) com polímeros biodegradáveis foram obtidas pelo método convencional da indústria plástica de processamento via extrusão. O processo de produção destes materiais em extrusora convencional era um método que até pouco tempo atrás era inviável de se produzir, devido ao fato do polímero de PAN iniciar um processo de degradação antes de fundir. Porém, foi desenvolvido um processo que consiste na utilização de até 28% em massa de glicerol como plastificante da PAN. O presente trabalho aborda um estudo do comportamento térmico, por meio da técnica de DSC, de um copolímero de PAN na proporção em massa de 94% acrilonitrila (AN) e 6% acetato de vinila (VA) e também deste mesmo copolímero misturado com até 7% em massa dos polímeros biodegradáveis PCL e PHB-HV. Além disso, foi realizado um estudo cinético, por meio do modelo de Kissinger, do evento térmico relacionado à degradação do copolímero de PAN e de suas blendas. O copolímero de PAN-co-VA(6%) apresentou uma energia de ativação de 78 kJ/mol e as blendas com PCL e PHB-HV apresentaram energia de ativação de 79 kJ/mol e 92 kJ/mol, respectivamente.

A reciclagem do resíduo da serragem do granito como matéria-prima alternativa em formulações cerâmicas vem sendo muito estudada nos últimos anos. Por outro lado, o uso de ferramentas matemáticas para otimizar o comportamento mecânico de corpos cerâmicos contendo resíduos também vem sendo muito aplicado. Deste modo, o presente trabalho tem como objetivo utilizar técnicas estatísticas aliadas à metodologia de delineamento de mistura para analisar a resistência à flexão de corpos cerâmicos contendo resíduo de granito. Foram estabelecidas composições utilizando um planejamento em rede simplex e foram conformados corpos-de-prova por prensagem uniaxial a 25MPa. Em seguida os corpos de prova foram queimados a 1.000, 1.100 e 1.150 ºC. Foi determinado o módulo de ruptura à flexão dos corpos de prova em ensaio de três pontos. Com base nos resultados pode-se concluir que a metodologia de planejamento experimental associada à superfície de resposta é uma ferramenta que possibilita analisar o módulo de ruptura dos corpos cerâmicos frente a adição de resíduo de granito e por conseguinte desenvolver composições com elevados teores de resíduos sem perdas no seu módulo de ruptura.

In this study, we investigated the dependence of the thickness and refractive index of thin films on the withdrawal speed. The films were produced by dip-coating on a glass substrate. The hydrolytic (conventional) sol-gel method was used in the preparation of titanium alkoxide, which were obtained by homogenizing tetraethylorthotitanate stabilized by beta-diketone (2,4-pentanodione) in an alcohol solution. Potential applications, such as active planar waveguides, were evaluated by m-line spectroscopy, electron absorption spectra in the ultraviolet visible region, and photoluminescence. Based on the m-line measurements, the thickness of the films obtained from the homogenized sols were found to be dependent on the withdrawal speed. The thickness range from 400 to 500 nm to the films prepared by withdrawal speed 100 mm/min, 600 to 700nm using 200 mm/min, and 800 to 900 nm to withdrawal speed 300 mm/min. The refractive index is not affected by deposition speed. The photoluminescence of the Tb III ion exhibited lines that were attributed to the transitions characteristic of this ion, i.e., transitions from the 5D4 excited state to the 7F J (J=3,4,5,6) fundamental state.

Allergy caused by latex proteins has been well documented. Thus, the study of non-latex materials, is necessary. The aim of this study is to evaluate the cytotoxicity of silver-coloured orthodontic chain elastics, of polyurethane and latex-free. Nine chain elastics from different manufactures (3 latex-free and 6 polyurethane) were divided into 9 groups of 10 elastics each: Group UK (Latex-free, 3M Unitek), Group TP (Látex-free, TP Orthodontics), Group AO (Látex-free, American Orthodontics), Group O (Polyurethane, OrthoSource), Group M (Polyurethane, Morelli), Group TD (Polyurethane, Tecnident), Group UD (Polyurethane, Uniden), Group AZ (Polyurethane, Abzil) and Group AK (Polyurethane, Aditek). The cytotoxicity essay was performed using cell cultures (L-929 line cells, mouse fibroblast) that were submitted to the cell viability test with neutral red ("dye-uptake") at 1, 2, 3, 7 and 28 days. Analysis of variance (ANOVA) with multiple comparisons and Tukey's test were employed (p<.05). The results showed no statistically significant differences between Groups UK, TP and AO in all experimental times (p&gt;.05), except between the Groups UK and TP at 28 days (p<.05). There was significant statistically difference (p<.05) between the viability of the cells in the Groups O and TD with the Groups M, AZ, AK at 1 and 2 days. The polyurethane elastics showed lower cell viability in the first 48 hours, with increase on 3rd and 7th day, and viability similar to latex-free elastics at 28 days. It can be concluded that the latex-free chain elastic showed higher cell viability. The OrthoSource and Tecnident trademark showed lower cell viability the initial 48 hours.

Neste estudo avaliou-se uma rota biológica à temperatura ambiente para a biotransformação da cinza da casca de arroz em nanopartículas de sílica empregando o fungo Fusarium oxysporum. Foram realizados ensaios e monitorou-se a produção de biomassa fúngica, pH e concentração de sílica solúvel em meio de cultura contendo cinza durante 270 h a uma temperatura de 25°C, com uma concentração inicial de biomassa de 0,3 g/L (base úmida) in situ. A cinza antes e após o tratamento foi analisada por espectroscopia de infravermelho IV; MEV e DRX. Os resultados deram indícios que com o processo biológico à temperatura ambiente ocorre uma biotransformação da cinza da casca de arroz, gerando sílica solúvel e cristalina no meio de cultura. Tais resultados indicam a possibilidade da síntese por via biológica de nanomateriais óxidos.

As curvas calorimétricas e os espectros de relaxação dielétrica correspondentes às misturas do éter diglicidílico do bisfenol-A com diferentes concentrações do copolímero poli(etileno-co-acetato de vinila)-g-poli(metacrilato de metila) (EVA-g-PMMA) foram obtidos utilizando a calorimetria exploratória diferencial (DSC), e a espectroscopia de relaxação dielétrica (DSR), respectivamente. A temperatura de transição vítrea (Tg) do segmento de PMMA aumenta com o conteúdo de copolímero na mistura. O comportamento da Tg foi descrito pela equação de Gordon-Taylor, utilizando a fração mássica de PMMA. Nos espectros dielétricos, aparecem as relaxações do tipo α características dos dois segmentos moleculares. Neste caso, o aumento da concentração de copolímero provocou o aumento da temperatura de relaxação α correspondente ao segmento de PMMA, e não foi observada mudança na relaxação α para a fração de EVA. Estes comportamentos revelam que os segmentos estruturais do copolímero apresentam interações bem diferenciadas com o monômetro epoxídico. O segmento de PMMA é miscível, portanto, provocou fortes interações com a resina quando comparado à fração de EVA, que não manifestou interação aparente e originou a heterogeneidade do sistema.

Filmes finos de CdTe foram obtidos por eletrodeposição catódica, a partir de uma solução de CdSO4, H2SO4 e Te. Os filmes foram depositados à temperatura ambiente, sobre substratos de vidro cobertos com SnO2 ou In2O3:Sn. A influência do potencial de deposição nas propriedades microestruturais e óticas dos filmes foi investigada. Os valores de banda proibida dos filmes ficaram na faixa de 1,40 e 1,50 eV, próximos ao valor da banda do CdTe volumétrico. Um potencial de deposição ótimo foi determinado para cada substrato. O aquecimento do eletrólito a 50 ºC não foi suficiente para provocar grandes alterações na cristalinidade, mas promoveu a formação de filmes com menor quantidade de defeitos. Isto sugere que um tratamento térmico pós-deposição possa melhorar as propriedades destes filmes para aplicações fotovoltaicas.

En los quemadores radiantes, la fuente de calor requiere un medio poroso en donde se lleva a cabo la reacción de combustión, que hace más eficiente la transferencia de calor. En este trabajo se realizó un estudio de la reología de la suspensión de alúmina fina, cuyos parámetros de viscosidad y tixotropía fueron la base para la selección de la formulación más adecuada para la fabricación de espumas cerámicas por el método de réplica. Las espumas poliméricas precursoras presentaron mayor porosidad y permeabilidad, en respuesta a la presencia de paredes finas y 99% de celdas abiertas. La mayor resistencia mecánica a la compresión la obtuvo la formulación con mayor carga de sólidos, bajo las mismas condiciones de prueba.