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O projeto e a previsão do desempenho de um motor Stirling são temas pouco explorados na literatura científica, apenas poucos trabalhos abordam como iniciar o projeto de um motor. Além disso, não há modelos que simulem satisfatoriamente o comportamento dos motores Stirling reais, uma vez que os modelos de previsão de desempenho são pouco precisos, uma barreira a ser superada em novos projetos de motores. O objetivo dessa dissertação é contribuir com o desenvolvimento dos motores Stirling, propondo uma metodologia que permita projetar, caracterizar e prever o desempenho de um motor do tipo Beta que alcance uma potência de 200 W. São usados conceitos disponíveis na literatura para a determinação dos parâmetros geométricos de projeto e são apresentados os componentes mecânicos do motor concebido, que pode operar com gás hélio ou ar atmosférico a uma pressão limite de trabalho de 700 kPa. A previsão de desempenho do motor é realizada com o auxílio de uma metodologia de simulação numérica, visando reduzir o desvio na previsão da potência indicada e facilitar a extrapolação sem a necessidade de novos dados experimentais. Para isso são combinadas estratégias que permitem o cálculo da pressão interna do motor no início do ciclo (ponto morto inferior do pistão de potência) e da temperatura nas faces do pistão deslocador, para auxiliar o modelo em regime transiente usando dinâmica de fluidos computacional tridimensional. A pressão no ponto morto inferior é calculada com o modelo de primeira ordem de Schmidt. O valor calculado serve como uma correção da pressão no modelo em CFD transiente, reduzindo o custo computacional e aumentando a sua precisão. Já a temperatura nas faces do pistão deslocador é obtida através de uma simulação em regime permanente em CFD (sem movimento do pistão). O perfil de temperatura obtido é implementado em uma função definida pelo usuário na simulação em regime transiente usando programa ANSYS Fluent. Outro fator relevante neste trabalho é a análise da influência do modelo de radiação de Ordenadas Discretas, que aumenta a temperatura na face frontal do deslocador em 132,2 K, gerando uma melhora na previsão de potência indicada com uma redução no desvio de -14,4% para -2,6%, quando comparada com valores experimentais. Com a metodologia validada, o motor concebido é caracterizado e é avaliada a influência da temperatura na câmara de expansão, o tipo de fluido e a pressão do fluido. Neste trabalho, foram testadas diferentes temperaturas na câmara de expansão (673 K a 1073 K) para uma mesma rotação de 600rpm. o ponto de maior potência indicada (240,5 W) e maior eficiência térmica (19,8%) foram alcançados operando com gás hélio a uma pressão de 700 kPa a uma temperatura de 1073 K e 873 K respectivamente. Com a metodologia proposta é possível extrapolar a simulação para motores com outras dimensões, evitando que seja necessário construir um protótipo para saber o seu comportamento e permitindo sua otimização.

Esta dissertação apresenta uma pesquisa que se desenvolve a partir da demanda de uma empresa siderúrgica de grande porte, que solicitou um estudo para automatizar uma atividade realizada por operadores. Diante das primeiras análises, ficou claro que essa atividade não poderia ser integralmente transferida para um sistema. A principal questão para essa demanda é, na verdade, identificar como poderia ser concebido um sistema de apoio à decisão para potencializar a atividade desses operadores. O seu objetivo essencial é propor requisitos para projetar um dispositivo técnico que seja aderente à realidade do trabalho, resultando em um sistema homem-máquina integrado. A metodologia escolhida para identificar o conjunto de regras que pudessem ser transferidas para um sistema, que passaria a executar essa atividade, foi a Análise Ergonômica do Trabalho (AET). No ambiente de trabalho desses operadores, foram coletados quatro casos, que serviram como ponto de partida para compreender sua atividade real e os processos cognitivos envolvidos na sua tomada de decisão. Baseando-se no que eles executaram no momento da ação de cada um desses casos, foram realizadas observações gerais e sistemáticas, autoconfrontações e reuniões de validação dos dados. Fundamentando-se nos resultados obtidos das análises dos dados, foram identificadas 22 atividades que poderiam ser integral ou parcialmente executadas por um sistema. Essas atividades foram classificadas em quatro naturezas de intervenção: disponibilização de informação, alarmes, monitoramento e simulação. Essa categorização permitiu promover discussões a respeito de como um apoio informático, concebido com base entendimento do curso da ação do operador, pode ser mais eficaz e resultar no seu uso eficiente. É importante dizer que foram abordadas as questões de como a atividade é transformada no momento em que um sistema é nela inserido. Isso mostra que o ser humano, mesmo quando dispõe de um dispositivo técnico para que executar o seu trabalho, não é dispensável, mas se torna elemento-chave para alcançar os objetivos esperados do processo produtivo

Historicamente, os conceitos de aprendizado e produtividade na indústria tenderam a se confundir, fazendo com que esses termos fossem utilizados muitas vezes com o mesmo propósito: falar sobre a evolução da produtividade com o tempo. Muito dessa significação dada veio pela abordagem mais tradicional na literatura, a das curvas do aprendizado (CA). A presente pesquisa irá repensar essas discussões sobre o aprendizado na indústria, mostrando que a evolução da produtividade é, na verdade, uma consequência do processo de aprendizagem. Para tal, será apresentado um estudo de caso sobre o ramp-up de uma oficina de tubos metálicos (virolas), posicionando os fatos e as decisões que foram tomadas durante esse processo e mostrando como isso afetou o processo de aprendizagem e consequentemente a produtividade da oficina. A metodologia utilizada é inovadora dentro dessa discussão sobre curvas de aprendizado, dado que a pesquisa em campo foi feita durante o processo de aprendizagem, enquanto os estudos sobre o assunto discutem os resultados de produtividade sempre a posteriori. Em um contexto mais amplo, a pesquisa realizada se deu em uma planta industrial de ferro-níquel em uma área remota no norte do Brasil, onde a oficina de virolas era uma de suas áreas de apoio. O ramp-up dessa indústria não seguiu o que era planejado em termos de tempo e eficiência. Similarmente, o ramp-up da área de virolas também foi complicado, o que faz da oficina um reflexo (ou um espelho) desse processo na planta industrial. Entre as principais atividades que a dissertação traz contribuições estão: (1) definição de mix de contratação e composição de célula de produção, (2) especificação de compra de equipamentos e seleção de fornecedores e (3) definição de modelos de organização do trabalho.

O presente estudo tem como objetivo abordar o problema de abastecimento centralizado de postos de trabalho. A motivação para o estudo é a situação prática observada numa grande indústria de automóveis localizada no estado de Minas Gerais. Em termos mais específicos, o modelo estudado visa determinar o melhor tamanho de embalagem a ser utilizado para movimentar cada item demandado pelo posto de trabalho dentro de um horizonte de planejamento, com o objetivo de minimizar os custos totais associados. No estudo será apresentada uma formulação visando abranger um maior número de situações práticas, serão propostas heurísticas buscando encontrar melhores soluções para o problema e será aplicada também a Decomposição Dantzig-Wolfe, para se obter limites inferiores melhores para instâncias reais analisadas

Este trabalho buscou avaliar a possibilidade da tragédia dos bens comuns na mobilidade urbana na Cidade de Belo Horizonte, Brasil. Em resumo, esta tragédia ocorreria se o aumento da utilização do automóvel causasse uma piora na mobilidade, em termos de tempo despendido no trânsito. Em uma descrição mais completa, trata-se de um estudo que avalia se a escolha individual racional de cada cidadão, que opta pelo modo de transporte mais satisfatório para si, pode de alguma forma tornar o resultado pior para todos, caso todos os cidadãos tomem a decisão pelo mesmo critério. Este fenômeno já foi descrito a respeito do compartilhamento de pastos públicos por pastores, cujo resultado inevitável de degradação ambiental é chamado tragédia dos bens comuns, que é um caso especial do Dilema do Prisioneiro; que por sua vez, é um jogo descrito pela Teoria dos Jogos. Na analogia aqui proposta, os bens comuns seriam a malha viária de uma cidade e a decisão a ser tomada pelos indivíduos seria o dilema de utilizar o automóvel ou o ônibus como modo de transporte. O quadro de escolhas e recompensas para esta analogia, visto como um caso do Dilema do Prisioneiro em mobilidade urbana, pode ser considerado pioneiro na literatura. A revisão da bibliografia demonstrou que a utilização do ônibus como uma forma de cooperação que poderia evitar tal tragédia não pode ocorrer em uma cidade grande, onde os viajantes em geral não se conhecem. Utilizando a base de dados de trajetos da Pesquisa Origem e Destino da RMBH de 2012, e por meio de uma metodologia que envolveu a roteirização desses trajetos; além da estimação das velocidades e densidades de veículos nas vias; e do ajuste de um modelo macroscópico de tráfego que permitiu a previsão dos tempos de viagem em situações hipotéticas de tráfego; foi possível comparar os tempos de viagem entre a situação em que todos os viajantes usassem somente o ônibus e a situação em que todos usassem somente o carro. O tempo sob esta segunda situação foi considerado infinito, já que a densidade na região "Centro" durante o horário de pico da tarde atingiria o valor máximo possível. Logo, a conclusão final do trabalho foi a de que a tragédia dos bens comuns é uma possibilidade real em Belo Horizonte. Isto é, a escolha racional de se optar pelo automóvel, por ele ser mais rápido atualmente; se tomada por todos os cidadãos, pode levar paradoxalmente ao aumento do tempo médio de viagem. Isto já era uma proposição da literatura, que ainda não havia sido demonstrada quantitativamente como foi feito neste trabalho. Por conseguinte, este trabalho corroborou estudos anteriores que alertaram a sociedade a respeito dos riscos associados ao aumento do uso dos automóveis nas grandes cidades.

Pontos quânticos (PQ), ou nanocristais de semicondutores, estão entre os nanomateriais mais pesquisados da atualidade. Suas atrativas propriedades óticas, eletrônicas e químicas têm grandes potenciais de aplicação nas áreas biomédica e ambiental. A busca pelo desenvolvimento sustentável fez com que as pesquisas se voltassem para o projeto de materiais que fossem menos agressivos à natureza, nesse âmbito, pontos quânticos de elementos como Ag, Cu, In e S aparecem como interessantes possibilidades, visto que a toxidade desses é inferior aos comumente PQ dos grupos II/IV-VI, como, CdS, PbS, entre outros. Além disso, outras vantagens como a grande disponibilidade de reagentes, energias de banda proibida adequadas a diversas aplicações e boa fotoestabilidade mostram o potencial deste grupo de materiais. No presente trabalho, pontos quânticos ternários de Ag-In-S (AIS) conjugados com o polímero carboximetilcelulose (CMC) foram sintetizados. A rota de síntese escolhida foi a química coloidal aquosa à temperatura ambiente, visando-se a ideia de sustentabilidade, simplicidade e baixo custo na produção de nanopartículas com eficiente emissão fluorescente. Como parâmetros a serem avaliados, pH do meio e grau de substituição (DS) da CMC foram variados com intuito de verificar possíveis efeitos nos processos de nucleação e crescimento das partículas. Foram investigadas suas influências sobre as propriedades óticas de absorção e emissão. As propriedades físico-químicas foram avaliadas através da carga superficial, diâmetro hidrodinâmico e interação partícula-ligante. Já as propriedades morfológicas através do tamanho e das fases presentes. Os resultados evidenciaram a efetiva síntese de nanopartículas de AIS sob regime de confinamento quântico e estáveis em meio aquoso com tamanho médio de 3,0 nm. Esses nanoconjugados apresentaram emissão na faixa de comprimento de onda entre 500 e 900 nm, sendo a intensidade variável de acordo com a condição de síntese (pH 5,0 - 12,0 e DS 0,7/DS 1,2). Além disso, realizou-se a formação da estrutura núcleo/casca AIS/ZnS (ZAIS), obtendo-se um rendimento quântico (QY) de 5,0 %, evidenciando aumento de 70 % em relação ao QY dos PQ de AIS (3,0 %). Com relação ao tempo de vida médio, obteve-se 325 e 369 ns para AIS e ZAIS respectivamente, tais valores foram maiores que aqueles de comumente utilizados corantes orgânicos, como a fluoresceína. Finalmente, estes nanoconjugados, livres de metais pesados, demonstraram citocompatibilidade in vitro e alta emissão fluorescente ix para bioimagens de células normais e cancerígenas. Estes resultados trazem o potencial de aplicação dos PQ sintetizados na área biomédica e ambiental, como na produção de bioimagens e energia solar, por exemplo.

A produção de aços elétricos de grão orientado representa um grande desafio para aciaria, em virtude dos rígidos controles de composição química, que influencia diretamente nas propriedades magnéticas do aço, que refletirá na eficiência de máquinas elétricas. A abordagem deste trabalho é de grande relevância para a Aperam South America, pois houve a migração da produção do aço silício de grão orientado de alta temperatura de reaquecimento de placa (GOAT) para o aço silício de grão orientado de baixa temperatura de reaquecimento de placa (GOBT). O GOAT produzido na Aperam tem o sulfeto de manganês (MnS) como inibidor do crescimento de grão, já o GOBT tem como principal inibidor de crescimento de grão o nitreto de alumínio (AlN). Esta migração trouxe mudança na etapa de elaboração do aço de grão orientado na metalurgia secundária, principalmente na formação da escória de panela, antes desenvolvida para garantir maior estabilidade do enxofre do aço, e que agora terá como principal objetivo o controle do teor de alumínio dissolvido do aço, que irá formar o precipitado AlN nos processos subsequentes. Este trabalho focou no estudo do comportamento do alumínio dissolvido no aço em função da composição química da escória, além da avaliação da influência da composição química da escória no teor de oxigênio dissolvido no aço, características físicas da escória e estabilidade do processo de lingotamento contínuo no que diz respeito à obstrução da válvula submersa. Para o desenvolvimento do trabalho foram utilizados software de termodinâmica computacional (Thermo-Calc e FactSage) e cálculos de equilíbrio termodinâmico para realização de corridas experimentais na metalurgia secundária da Aperam South America. Os resultados mostraram que a composição química da escória tem forte influência no rendimento de alumínio no processo de forno panela, nas características físicas da escória e estabilidade do processo de lingotamento contínuo. Nos testes realizados houve uma diferença significativa do teor de alumínio dissolvido no aço em função da composição química da escória.

A demanda por aços temperáveis e revestidos, destinados à produção de autopeças relacionadas com a segurança de passageiros, através do processo de conformação e têmpera simultâneas (CTS), triplicou nos últimos três anos no Mercosul, chegando a quase 60 kt/ano. Os aços ao boro laminados a frio, com revestimentos Zn-Fe ou galvannealed (GA), estão sendo disponibilizados no mercado por serem eficientes em promover a proteção catódica da peça, além de apresentar um comportamento estável no processo de soldagem. Este aço foi desenvolvido pela Usiminas recentemente, recebendo o nome comercial de USIGALGAPHS1500, após um trabalho intenso de parceria com autopeças e montadoras no desenvolvimento e homologações. No presente trabalho, foi avaliada a influência do tratamento térmico de austenitização, anterior à conformação a quente, sobre a integridade do revestimento e substrato de um aço ao boro, com revestimento Zn-Fe, em peças produzidas por CTS em escala laboratorial, a partir de blanks patchwork com espessuras totais de 3,0 mm e 3,4 mm. Os resultados revelaram que as transformações do revestimento após CTS, nas condições avaliadas, foram equivalentes nas faces internas e externas dos blanks que compõem o patchwork, dando origem a um revestimento íntegro, com predominância de solução sólida e porcentagem em massa de Zn variando de 20% a 40%. Os substratos avaliados, nas regiões externas dos raios de dobramento das peças, foram isentos de trincas. Blanks mais espessos, como os de 3,4 mm, poderão exigir tempos maiores que 340 s de permanência no forno para uma têmpera mais eficiente da peça e temperaturas de forno de 900°C e 920°C produziram peças com aspecto superficial mais homogêneo.

A crescente demanda na indústria automotiva por materiais funcionais e de melhor qualidade superficial exige produtos que atendam a elevados requisitos de propriedades mecânicas e qualidade, quando conformados a frio. A tendência do mercado aponta para materiais que garantam a estampabilidade na produção das peças, que estão sendo projetadas cada vez mais com formatos mais complexos e que devem atender a rigorosos critérios relacionados principalmente à segurança e meio ambiente. O aço é um produto muito atraente e funcional para estas aplicações, pois combina uma ampla gama de propriedades mecânicas e custo de produção competitivo. Para isso, a indústria siderúrgica trabalha continuamente para melhorar a qualidade dos produtos e competitividade, sendo necessária a contínua busca por projetos de melhoria de desempenho e redução de custos. O presente trabalho visa estudar a influência do tempo e temperatura do processo de recozimento em caixa nas propriedades mecânicas e microestrutura em aços de alta resistência e baixa liga microligados ao nióbio e como essas variam durante o ciclo, considerando duas temperaturas de controle de processo diferentes. Para isso foram simuladas em escala piloto duas curvas representativas do ciclo térmico industrial em amostras do aço laminado a frio encruado, verificando as alterações nas propriedades mecânicas e microestrutura do aço ao longo do ciclo térmico de recozimento. Foi verificado que o ciclo térmico estudado está adequado para o aço, contudo pode-se estudar o aumento na taxa de aquecimento e/ou na temperatura de encharque visando melhor uniformidade nas propriedades mecânicas durante o ciclo e possível redução no tempo total de recozimento.

No atual cenário de modernização automotiva, fatores como eficiência energética, redução da emissão de poluentes e ganhos em segurança são essenciais. Tais aspectos impulsionam a indústria siderúrgica a desenvolver novos materiais com destaque para os Aços Avançados de Alta Resistência. Ao longo do tempo esses têm sido aprimorados e à medida que se tornam cada vez mais aptos para o uso em diferentes peças, se consolidam na construção estrutural dos veículos. A etapa de seleção é primordial para o sucesso de sua aplicação, tendo em vista o incremento do índice de falhas por diferentes mecanismos, quando são comparados aos aços convencionais. A microestrutura é um dos principais fatores a considerar, pois para uma mesma classe de resistência, podem existir resultados divergentes na estampagem das peças, em função da geometria e dos esforços de conformação implícitos. O presente trabalho aborda o desenvolvimento de diferentes concepções de aços multifásicos da classe 980 MPa, voltadas para aplicação em peças com estiramento de flange, objetivando melhores resultados de expansão de furo, em comparação ao Dual Phase tradicionalmente comercializado, de microestrutura constituída tipicamente por ferrita e martensita. Para alcançar esse avanço, buscou-se produzir aços com microestrutura mais homogênea, refinada e com menor diferença de dureza entre os constituintes: um de microestrutura balanceada (ferrita, martensita e bainita), combinando alongamento e expansão de furo; outro de microestrutura majoritariamente bainítica, a fim de maximizar a capacidade de expansão de furo. Foi utilizada uma nova composição química com alterações em relação ao aço convencional de mesmo grau (liga C-Mn-Si), com redução de carbono e adição de outros elementos para aumentar a sua temperabilidade. A partir de amostras de bobinas laminadas a frio encruadas da nova liga, foram simulados ciclos de recozimento via Gleeble, variando-se as temperaturas de encharque e overaging. A partir dos resultados em escala piloto foram realizados testes industriais visando a produção em escala comercial e nova amostragem nos produtos gerados no recozimento contínuo. Para um comparativo entre os novos aços e o convencional, foram feitos testes de expansão de furo e tração à temperatura ambiente, além de caracterização microestrutural. Os novos projetos apresentaram diferenças microestruturais e nas propriedades em tração correlacionadas aos melhores resultados de expansão de furo.

O material estéril deslocado para viabilizar a lavra do corpo mineralizado é normalmente disposto em forma de pilhas, as quais necessitam de constante monitoramento e geram alterações visuais no ambiente. Neste trabalho, foram caracterizadas dois tipos de rochas consideradas estéreis em uma mineração de minério de ferro localizada no Quadrilátero Ferrífero: a metabásica intemperizada e o filito, antes e após passarem pelo processo de calcinação em forno flash, à temperatura de 770ºC para a metabásica intemperizada e à temperatura de 750°C para o filito. A pesquisa teve como objetivo validar o uso desses estéreis como matéria-prima para a produção de pozolanas artificiais pelo processo de calcinação flash e determinar as alterações físicas e morfológicas após a calcinação. A análise química, principalmente por fluorescência de raios-X, mostrou que ambos estéreis têm SiO2, Fe2O3 e Al2O3 como componentes principais; este último componente era alto na metabásica intemperizada (29,22%) e mais baixo no filito (6.28%). A composição mineralógica determinada pela difratometria de raios-X e confirmada pela termogravimetria, mostrou presença abundante de caulinita e gibbsita, média de hematita e baixa de goethita e moscovita; para o filito, quartzo e goethita foram abundantes, caulinita média, e hematita baixa. Após a calcinação, a maior parte do material mostrou-se amorfo, apenas com alguma caulinita residual, quartzo e hematita como fases cristalinas significativas. As áreas superficiais específicas das amostras cruas estão em cerca de 60,00 m 2 /g; após a calcinação este valor diminuiu bastante, indicando uma sinterização incipiente; os tamanhos médios de partícula, consistentemente, tiveram um aumento após a queima. Pesquisa microestrutural, por microscópio eletrônico de varredura (MEV) com o apoio da microanálise EDS, comprovou a ampla formação de metacaulinita com a calcinação flash, mantendo a morfologia lamelar da caulinita original. Ensaios de resistência mecânica efetuados em corpos de prova moldados com a adição de cal hidratada aos materiais calcinados mostraram bons valores, comprovando a atividade pozolânica alcançada.

A grafita é um mineral que encontra aplicação nos mais diversos tipos de indústrias devido às suas características bastante únicas, tais como maleabilidade, inércia química, alta condutividade elétrica, além de excelentes propriedades refratárias. A Magnesita Refratários S.A. realizou um programa de prospecção mineral com o objetivo de avaliar o potencial do minério de grafita de Almenara (MG) para a produção de refratários. O presente estudo fez uma avaliação sobre as características químicas, mineralógicas e microestruturais de cinco litologias presentes no depósito, tentando correlacionar esses dados com a resposta dos materiais ao processo de concentração mineral. Para isso, além de técnicas usuais de caracterização, foi desenvolvido método para determinação de carbono grafítico em amostras de minério de grafita. Os resultados obtidos mostraram que os minérios pertencentes aos grupos denominados G1 e G2 são predominantemente compostos por grafita xisto, na qual o mineral ocorre associado principalmente à caulinita e quartzo. Os teores de carbono e recuperações metalúrgicas na flotação variam de altos a moderados. Nas amostras de G3, G4 e G5 predomina a grafita gnaisse, porém a natureza das associações presentes é distinta para estes materiais. Nas amostras de G3 a grafita encontra-se associada principalmente ao quartzo, feldspatos e micas. A recuperação metalúrgica foi alcançada em nível intermediário. Nas amostras do grupo G4 grande parte da grafita ocorre em granulometria fina e apresenta forte associação com as micas e argilominerais, o que faz com que as recuperações metalúrgicas decresçam. Nas amostras de G5 a grafita está associada principalmente com o quartzo, porém o conteúdo de carbono no minério torna seu processamento pouco atrativo.

Entre os materiais com potencial para aplicações em implantes biodegradáveis o magnésio tem ganhado uma atenção especial por apresentar uma boa combinação de propriedades mecânicas, biológicas e eletroquímicas. Estudos recentes mostram que o processamento do magnésio por deformação plástica severa refina a microestrutura e melhora as propriedades mecânicas. O presente trabalho mostra a caracterização microestrutural e mecânica do magnésio puro e de ligas comerciais AZ31, AZ91 e ZK60 após processamento por ECAP (Equal-Channel Angular Pressing) e HPT (High Pressure Torsion). O magnésio comercialmente puro (CP-Mg) foi processado por ECAP em alta temperatura e por HPT na temperatura ambiente. As ligas de magnésio foram processadas por HPT na temperatura ambiente. Para avaliar possíveis modificações nas propriedades mecânicas causadas pelo processamento foram feitos ensaios de tração em temperatura ambiente das amostras de magnésio e foram construídos mapas de distribuição de dureza das seções transversais das amostras processadas por HPT. A taxa de corrosão de todas as amostras foi determinada por meio de ensaios eletroquímicos de polarização e ensaios de evolução de hidrogênio. A resistência de polarização também foi medida utilizando técnicas de espectroscopia de impedância eletroquímica EIS (electrochemical impedance spectroscopy). Para comparar os aspectos morfológicos do processo corrosivo em cada amostra também foram realizados ensaios de inspeção visual com registro fotográfico. Para avaliação da citotoxicidade foram utilizados dois testes diferentes o MTT e o teste comercial Live/Dead. O tipo de distribuição e o tamanho médio de grão nas amostras em cada etapa de processamento foram avaliados utilizando procedimentos de metalografia e a aquisição de imagens foi feita por microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura (MEV), e microscopia eletrônica de transmissão (MET), no caso das amostras com microestrutura ultrafina. Os resultados mostram que o processamento por HPT refina a estrutura de grãos do magnésio e suas ligas até a escala submicrométrica e aumenta significativamente a dureza. A biocompatibilidade não é afetada pelo processamento e o comportamento durante a corrosão varia dependendo do material processado. O refino de grão promove uma mudança no comportamento em corrosão de um perfil de corrosão localizada para corrosão generalizada no magnésio puro. Os resultados dos ensaios eletroquímicos não mostram mudanças significativa nas ligas de magnésio após processamento por HPT.

Este trabalho teve como objetivo investigar a associação do arsênio (As) em fase sólida, sua mineralogia e seu potencial de mobilidade a partir de resíduos sólidos e de arsenatos metálicos sintéticos. Inicialmente foram utilizadas amostras de resíduos industriais coletados em uma usina de extração de ouro, onde se encontravam dispostos em valas durante um período entre uma e duas décadas. Os materiais foram gerados a partir de efluentes de processo, através da coprecipitação do As com ferro e cal. Os resultados demonstraram a ocorrência da espécie As(V), predominantemente como arsenato de ferro amorfo (53-75 %Astotal) e adsorvido em oxi-hidróxidos amorfos de ferro (20-37 %Astotal). Evidências sugerem a ocorrência de arsenatos de cálcio (composição indefinida) e de coprecipitação Al(III)-As(V). O gesso (CaSO4.2H2O) é a fase predominante na massa bruta de resíduos, e sua solubilização controlada (via condutividade) com água resultou na redução de até 70% da massa total de resíduo, com um potencial de liberação de As de até 3,5%Astotal. Este montante corresponde a um teor máximo da ordem de 0,7 g.kg-1 de arsênio potencialmente móvel. Foi verificado um enriquecimento passivo de ferro nos resíduos mais antigos (14-21 anos) bem como um menor teor relativo de Ca, S e As em relação aos resíduos mais recentes (7-14 anos). Estes resultados sugerem processos de remobilização ocorridos ao longo do tempo, atribuídos como dissolução de uma fase Ca-arsenato (e.g. CaHAsO4.H2O) e parte do gesso originalmente formado. A atual maior quantidade relativa de ferro (Fe/As= 6,0 atual vs. 0,4 de processo) também sugere uma maior estabilidade em tempo futuro dos resíduos mais antigos, se comparados àqueles com idade entre 7 e 14 anos. Não foram observadas transformações estruturais em fases mais ordenadas, mesmo nos resíduos amorfos envelhecidos há cerca de 20 anos. A existência da associação Al(III)-As(V) nos coprecipitados de origem industrial motivou as investigações sobre a solubilidade do arsenato de alumínio amorfo a partir da síntese do material em laboratório. Em condição de dissolução congruente (pH = 2,7) identificou-se a fase AlAsO4.3,4H2O e determinou-se a constante de solubilidade (Ksp) igual a 10-17,9 ± 0,07 em 25°C. De forma a aprofundar o entendimento sobre os mecanismos de imobilização, coprecipitados amorfos Fe(III)-As(V) foram sintetizados em laboratório, em diferentes condições de pH (1,5, 4, 6 e 8) e de relações molares Fe/As (1:1, 2:1 e 4:1). A amostra precipitada em pH 1,5 (Fe/As=1:1) foi caracterizada como FeAsO4.1,8H2O. Nas amostras geradas nas demais condições, o As foi co-precipitado com ferrihidrita e, no caso do sistema contendo Fe/As=4:1, também com schwertmannita (pH 4, meio sulfato). A quantidade de arsênio especificamente adsorvido foi avaliada através de lixiviação seletiva com solução de fosfato. A quantidade de As adsorvido aumentou com o incremento do pH (de 6% Astotal, em pH 1,5, a 85% Astotal em pH 8), mas não foi afetada pelo aumento da relação molar Fe/As (de 1:1 para 4:1), permanecendo entre 20% e 25% Astotal. A análise dos produtos resultantes da decomposição térmica parcial dos materiais amorfos permitiu comprovar o aumento do teor relativo de ferrihidrita com o incremento do pH. Com o aumento da relação molar Fe/As (de 1:1 para 4:1), essa análise permitiu também inferir a presença de fases amorfas hidratadas contendo relação molar Fe/As=2 e 3, além da presença de FeAsO4.xH2O amorfo, ferrihidrita ou schwertmannita. Os resultados globais alcançados permitiram concluir que a menor ou a maior remoção de arsênio não pode ser relacionada com a predominância dos mecanismos de adsorção ou coprecipitação, mas sim com a natureza dos precipitados formados durante o processo de remoção. Por outro lado, o comportamento de longo prazo das amostras das valas comprova a participação de ambos os mecanismos, adsorção e coprecipitação, bem como o papel preponderante do ferro na imobilização do arsênio nos resíduos industriais.

O aço inoxidável duplex combina as propriedades mecânicas da ferrita à resistência à corrosão da austenita, sendo muito utilizado em aplicações industriais que requerem um bom desempenho quanto a essas propriedades. Quando o aço duplex é submetido a deformações intensas, a austenita transforma-se parcialmente em martensita, elevando a resistência mecânica do aço. Após o recozimento, essa transformação é revertida, ou seja, a martensita se transforma em austenita, ocasionando um refino de grão do material. O objetivo desse trabalho foi avaliar a transformação martensítica induzida por meio da deformação e sua transformação reversa no aço inoxidável duplex 2304, bem como seu efeito nas propriedades mecânicas. O aço foi submetido a laminação a frio, com duas rotas de deformação, 4% a 22% e 60%. As amostras com 60% de redução foram recozidas na faixa de 600ºC a 900°C por 1800 s. Para a análise microestrutural foram utilizados a microscopia eletrônica de transmissão, difração de raios-X e difração de elétrons retroespalhados. Para caracterização mecânica foi realizado o ensaio de tração. A técnica de difração de elétrons retroespalhados também foi utilizada para avaliar a evolução da textura. Para deformações até 22% foi notada a presença da martensita e , para 60% de redução somente pode ser observada. A relação de orientação ShojiNishiyama // foi encontrada. As relações de orientação entre a martensita e a austenita foram a Kurdjumov-Sachs (111)//(110) [110]//[111] e Nishiyama Wassermann (111)//(110) [110]//[001]. A martensita colaborou com o aumento da tensão de escoamento e a redução do alongamento total. A reversão da martensita apresentou características de cisalhamento e difusão.

A utilização de combustíveis derivados de biomassa tem sido apontada como uma alternativa técnica capaz de minimizar a dependência mundial por combustíveis fósseis, bem como os danos ambientais causados pela sua queima. Alinhada a um movimento mundial das empresas de Óleo & Gás na busca por fontes alternativas de energia, a PETROBRAS criou em 2008 a subsidiária integral PETROBRAS BIOCOMBUSTÍVEL PBIO, hoje entre as maiores produtoras de biodiesel do Brasil. A tecnologia de processamento implantada nas unidades da companhia se baseia na reação de transesterificação via rota metílica com catálise homogênea básica. Nesse processo, a neutralização das correntes de biodiesel e glicerina é realizada com a dosagem em linha de solução de ácido clorídrico. Considerando que a corrosão figura-se como um importante mecanismo de degradação atuante nas Usinas de biodiesel da empresa, com o intuito de desenvolver e implementar meios adequados para sua prevenção, este trabalho contempla avaliações de campo, ensaios em serviço e em laboratório, envolvendo técnicas eletroquímicas e analíticas para avaliação dos mecanismos de corrosão atuantes no processo. Diferentes materiais foram avaliados, em diferentes níveis de aprofundamento. Os aços inoxidáveis AISI 316L e AISI 904L foram testados na condição soldada, com análise individual das principais regiões da junta. Os resultados sugerem que o aço AISI 904L é mais adequado técnica e economicamente do que o AISI 316L para os pontos mais críticos do processo. Foi verificado que em determinadas condições a performance do aço AISI 317L é similar a performance do AISI 904L. Os ensaios eletroquímicos demostraram que a resistência à corrosão dos aços inoxidáveis AISI 316L e AISI 904L pode ser sensivelmente deteriorada por procedimentos de soldagem, mesmo sem a ocorrência da sensitização, possivelmente pela influência de pilhas galvânicas na região da solda. A correlação da análise CFD com a morfologia da corrosão numa peça avariada em serviço no processo industrial de produção do biodiesel indica que a mistura em linha, contínua, de dois fluidos com baixa miscibilidade, desenvolvida em escoamento multifásico, e com elevados gradientes de condutividade e teor de cloreto entre fases, é propensa a ocorrência de severo ataque corrosivo localizado. Os resultados práticos gerados por essa pesquisa confirmam a elevada capacidade que o monitoramento e controle da corrosão tem de agregar valor a unidades industriais de produção.

"Biscoito" foi o termo usado para descrever o pão cozido, duro, que se podia guardar sem estragar. O biscoito é o segundo colocado na escala de vendas do setor alimentício no Brasil, respondendo por um volume de R$ 3,3 bilhões da comercialização do setor. O biscoito Cream Cracker é um dos produtos de maior produção dentro da categoria de biscoito salgado. Assim, conhecer suas características de qualidade é importante para otimizá-las com intuito de manter qualidade de produto com menor custo para a indústria. A característica do biscoito cream cracker está relacionada com o processo de sua fabricação, principalmente com a etapa de preparação de massa, onde se emprega matérias-primas específicas como farinha de trigo mais forte, fermento biológico, enzimas (protease e xilanase), extrato de malte e outros que são misturados em uma primeira etapa chamada de esponja, onde, após o preparo, é fermentado por longas horas. Durante esta etapa ocorre o metabolismo do fermento biológico e a transformação das matérias-primas que são responsáveis pelo sabor característico do produto. Todas essas reações ocorridas durante o processo de fermentação são influenciadas por variáveis como temperatura inicial da massa, temperatura do fermento e temperatura da câmara de fermentação. Variáveis respostas podem ser medidas durante o processo de fermentação que indicam como está o andamento do processo, como o pH e temperatura da massa. Este trabalho utilizou a metodologia de planejamento de experimentos para verificar as influências da temperatura no pH e temperatura final da massa, avaliando o tempo mínimo de fermentação e também quais são os parâmetros ótimos na etapa de esponja em produtos cream cracker.

Devido ao expressivo percentual de clínquer no cimento, a qualidade do clínquer produzido tem impacto direto na qualidade do cimento e deve ser monitorada continuamente. Entretanto, a análise do clínquer nas fábricas de cimento não é feita em tempo real, sendo seu período de amostragem e análise usualmente superior a duas horas. O teor de cal livre é considerado um indicador chave para avaliar a qualidade do clínquer. Desta forma, a predição do valor de cal livre através de sensores virtuais baseados em dados de processo online disponíveis na indústria cimenteira apresenta-se como uma alternativa interessante e de baixo custo para estimar a qualidade do clínquer. O objetivo deste trabalho é propor um sensor virtual baseado em um modelo empírico para predição do conteúdo de cal livre no clínquer, a partir de dados operacionais de uma fábrica de cimento. A modelagem dos dados operacionais, a partir de somente dados de processo online, foi desenvolvida com enfoque de sensor virtual, utilizando as técnicas de regressão linear múltipla e de redes neurais artificiais do tipo Perceptron de Múltiplas Camadas (MLP) e do tipo Função de Base Radial (RBF). O modelo empírico baseado em regressão linear múltipla apresentou melhor desempenho em relação aos modelos baseados em redes neurais artificiais. Isto foi verificado na análise dos resultados do coeficiente de determinação e de erro quadrático médio, bem como análise dos resíduos, dos modelos obtidos por regressão linear múltipla e por redes neurais artificiais. Considerando a base de dados utilizada neste estudo, composta de dados industriais, e os resultados disponíveis na literatura, pode-se concluir que o modelo obtido por regressão linear múltipla, considerando 93 variáveis de regressão, foi o melhor modelo obtido, explicando 73,09% e 71,92% da variação na variável de saída cal livre no clínquer (na etapa de ajuste e na etapa de validação, respectivamente).

Problemas com emissões de poluentes são crescentes e leis de controle de emissão cada vez mais restritivas vem sendo publicadas. Nesse cenário, o abatimento das emissões de óxidos de nitrogênio (NOx) tem se apresentado como um grande desafio, uma vez que estes compostos são causa de chuva ácida e smog fotoquímico, além de afetar a saúde humana e o meio ambiente de diversas formas. O presente estudo busca implementar formas de diminuir as emissões de NOx no processo de clinquerização, etapa central na fabricação de cimento em uma planta industrial existente e em operação, através do emprego das técnicas de requeima e combustão estagiada, escolhidas devido ao seu menor custo e alta eficácia na diminuição das emissões de NOx. Modelagem computacional (MI-CFD) é empregada no intuito de analisar os perfis de escoamento dentro do calcinador e antecipar os resultados obtidos por mudanças estruturais e operacionais, permitindo reduzir o número de testes baseados em tentativa e erro no reposicionamento de combustores no reator. A modelagem foi realizada pela Empresa Cinar Ltd (Souza, 2017) e o trabalho de otimização foi fruto do trabalho conjunto entre a Cinar e o Cliente. O calcinador em estudo é do tipo em linha, onde três diferentes mudanças foram propostas e analisadas. Uma alteração estrutural e operacional foi escolhida e implementada, aplicando a técnica de requeima e combustão estagiada para mitigar a geração de NOx. Da inspeção dos resultados finais do trabalho, demonstrou-se que a escolha das técnicas de requeima e combustão estagiada para o abatimento do NOx foi acertada, já que a unidade conseguiu reduzir as emissoes de NOx em aproximadamente 40% em relação à situação original.

As pilhas a combustível de óxido sólido (PaCOS) são dispositivos capazes de converter energia química em energia elétrica com alta eficiência e baixo índice de poluição. Elas são compostas por várias células unitárias (anodo, eletrólito, catodo) conectadas em série pelos interconectores que têm a dupla função de promover o contato elétrico e fazer a distribuição dos gases entre duas células unitárias adjacentes. Dentre todos os componentes da PaCOS, os interconectores estão sujeitos às mais severas condições durante o período de operação e, portanto, devem atender aos mais rigorosos requisitos para o seu bom funcionamento. Os interconectores metálicos apresentam diversas vantagens como baixo custo, alta condutividade térmica e elétrica, boa resistência mecânica e facilidade de fabricação. Os aços inoxidáveis ferríticos são os materiais mais promissores para essa aplicação, entretanto podem sofrer oxidação durante a operação das PaCOS, cujas temperaturas situam-se entre 600 e 1000ºC. A volatilização do cromo provocando envenenamento do catodo é outro empecilho para o uso desses materiais como interconector. Uma possível solução para esses problemas é aplicação de revestimentos protetores. O objetivo desse trabalho é obter filmes densos e uniformes de óxido de cobalto sobre o aço inoxidável ferrítico AISI 430 estabilizado ao nióbio utilizando três técnicas de eletrodeposição: potenciostática, galvanostática e corrente pulsada. Após a deposição todas as amostras foram submetidas a um tratamento térmico de 100 horas a 800ºC em ar simulando as condições de operação da célula do lado do catodo. Os filmes obtidos foram caracterizados por Difração de Raios X para verificar a formação da camada de óxido de cobalto. Nessas amostras, a resistência específica de área (REA) foi medida durante a oxidação em ar a 800ºC durante 24 horas usando o método DC duas pontas quatro fios. A partir desses dados algumas amostras foram selecionadas para serem caracterizadas por Microscopia Eletrônica de Varredura e Espectroscopia de Energia Dispersiva. Também foi realizado um ensaio de oxidação a 800ºC em ar por 1.000 horas para avaliar o ganho de massa.