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By Tiago Luis Anderson dos Santos Morais1 Oliveira

Em função da crise energética e do aquecimento global, faz-se necessário a utilização de novas fontes de energia como uso sustentável da matriz energética disponível. Do exposto, a CEMIG GT, a ONDATEC e a Universidade Federal de Ouro Preto, investiram em um projeto no âmbito do Programa (P&D) Cemig/Aneel para geração de energia. O objetivo deste trabalho foi efetuar a avaliação do potencial energético dos efluentes gasosos (gases não condensáveis – GNC) e líquidos (Gases Condensáveis) de uma planta de pirólise de biomassa via micro-ondas para a produção de carvão vegetal. Para tanto, a ONDATEC construiu uma unidade piloto de produção de carvão vegetal (pirólise) por micro-ondas com capacidade de produção de 150 kg por hora. O processo de pirólise ocorreu em modo contínuo e em dois estágios, a secagem da biomassa e a pirólise propriamente dita, com a produção de carvão vegetal, gás de pirólise (GNC) e bio-óleo (GC). Em face dos resultados obtidos para o GC e o GNC, foi verificado um potencial de geração de 2,24 MWh de energia elétrica por tonelada de carvão produzido, que pode ser uma boa alternativa para desonerar a cadeia produtiva do carvão vegetal e do ferro gusa.

Sep 25, 2017

By Gustavo Henrique Bolognesi Donato

A utilização de materiais cerâmicos em componentes que operam em elevadas temperaturas (p. ex.: trocadores de calor cerâmicos que operam acima de 800°C) é vantajosa do ponto de vista térmico, mas não é trivial em termos estruturais, uma vez que estes materiais são frágeis e portanto, suscetíveis à fratura catastrófica. Considerando a necessidade de materiais resistentes a elevadas temperaturas e que garantam a integridade de aplicações como tais trocadores de calor, este trabalho investiga as propriedades mecânicas da alumina a (Al2O3) como função da temperatura na faixa de 23°C a 850°C. Para tal, cem ensaios de flexão em 4 pontos e ensaios adicionais selecionados em 3 pontos foram realizados em amostras de seção transversal retangular de ~ 45 mm2 produzidas por gelcasting, técnica esta que tem grande potencial para moldar peças de geometria complexa. Os ensaios foram conduzidos empregando um dispositivo fabricado em Inconel (superliga de Níquel-Cromo) especialmente desenvolvido para esta finalidade e contendo articulações objetivando autocompensação de desalinhamentos. Os resultados experimentais puderam ser muito bem descritos usando a estatística biparamétrica de Weibull e demonstram o efeito da temperatura na redução da resistência à flexão. Adicionalmente, o dispositivo proposto facilitou e dinamizou a realização dos ensaios, além de garantir pequena dispersão das propriedades mecânicas obtidas, especialmente se considerado o micromecanismo frágil de fraturamento desta classe de materiais.

Aug 8, 2018

By Rosana Vilarim da Silva

O objetivo deste trabalho foi desenvolver um compósito permeável formado por uma matriz de polipropileno reforçada com resíduos de construção e demolição (RCD). Inicialmente foi feita a limpeza, peneiramento e caracterização do RCD. O compósito foi conformado na forma de placas pelo processo de compressão a quente. O RCD foi misturado com os grânulos do polímero e a mistura disposta em um molde que foi fechado e comprimido com carga de 1 ton e mantido na temperatura de 210oC por 10 min. Foram conformadas placas permeáveis e impermeáveis variando-se o percentual dos constituintes e granulometria do RCD. Para a caracterização foram realizados ensaios de permeabilidade e flexão em três pontos. As placas permeáveis apresentaram elevado grau de permeabilidade, muito superior aos requisitos mínimos para concreto. Foi constatado que a distribuição granulométrica tem influência na resistência mecânica e permeabilidade do compósito. O aumento do teor de granulados finos promoveu aumento nas propriedades mecânicas em flexão sem perda da permeabilidade. Com a impermeabilização das placas e consequente redução de vazios as propriedades mecânicas em flexão praticamente triplicaram. Analisando os resultados de uma forma geral pode-se concluir que há margem para melhorar o desempenho mecânico do compósito sem perda da permeabilidade.

Oct 30, 2017

By RENARDIR PEIXOTO MACIEL JUNIOR

A importância do desenvolvimento sustentável, tendo como base um ambiente saudável para as gerações futuras, leva a se pensar em como as organizações poderiam desenvolver materiais menos danosos ao ambiente com boas propriedades e pelo menor custo. A proposta de aproveitamento de fibras vegetais para utilização em desenvolvimento de compósitos de matriz polimérica reforçados pelas mesmas é a motivação da pesquisa visando obter um compósito com melhores propriedades mecânicas e químicas do que sua matéria prima. Por virtude da importância do desenvolvimento desses materiais, a caracterização mecânica da fibra, da matriz e, finalmente, do compósito através de ensaios destrutivos e não destrutivos é fundamental para estudo de sua aplicação. Após a obtenção dos dados, percebeu-se que a adição das fibras melhorou as propriedades mecânicas do compósito resultante. Mostrando, portanto, resultados promissores para o desenvolvimento desses materiais, promovendo assim um material mais barato e de melhor propriedade mecânica, além de uma alta leveza. Em suma, os resultados estão de acordo com o esperado, impulsionando assim um melhor estudo desses materiais, por exemplo, realizando outros ensaios, como ensaios de impacto.

Oct 30, 2017

By Weslei Viana Gabriel

Por meio do uso de técnicas de modelamento físico e matemático, caracterizou-se o fluxo de líquido, no interior de um molde de beam blank, quando alimentado por apenas uma válvula submersa constituída por três portas de saída cilíndricas e espaçadas de 120°. Verificou-se que o fluxo do jato de líquido que atravessa a alma se espalha ao longo de toda a superfície do flange antes de se recircular na região central do molde. Através da técnica de injeção de traçador e análise do perfil de velocidade, percebe-se que os jatos direcionados para as quinas do flange recirculam rapidamente e, por isto, se espalham numa pequena região. Este tipo de válvula se caracteriza também por ter uma maior intensidade de oscilação da superfície do que a válvula do tipo tubular. Foram realizados testes para simular a taxa de remoção de inclusões. Os dados obtidos mostram que esta válvula é mais eficiente na limpidez do aço do que uma válvula tubular simples.

Oct 30, 2017

By Marcus Vinícius Pereira Arruda

A moderna construção automotiva vem adotando uma série de estratégias para tornar os carros cada vez mais seguros e ecológicos. Dentre elas, o uso intensivo de aços de alta resistência tem proporcionado grandes avanços nos automóveis, principalmente aqueles ligados à segurança veicular. A escolha de um determinado aço é hoje definida, não só pela resistência mecânica, mas também pelos atributos do material ligados a sua aplicação. Assim, a composição química, as variáveis de processo, e, consequentemente, a microestrutura do aço, devem ser reflexo desses atributos. O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um aço multifásico da classe de resistência de 1180 MPa na Usiminas, assim como suas características mecânicas que influenciam a sua aplicação. São apresentados aspectos das simulações efetuadas em escala piloto, a consolidação das informações obtidas e o trabalho de engenharia de produto realizado para o desenvolvimento industrial.

Oct 30, 2017

By Osmar de Sousa Santos

NiTi shape memory alloys (SMA) have been widely used as construction materials due to their shape memory and superelastic properties. Usually the application of the NiTi alloy is in the wire form, which is ideal shape to make springs, orthodontic arc-wire and endodontic files. Since our research group (ITASMART) started producing NiTi wires, it was noticed that NiTi SMA produced by Vacuum Induction Melting (VIM) presents carbon contamination, which is due to the melting process. Therefore, alloys rich in carbon remove titanium from matrix, forming precipitates of TiC (titanium carbide). Also, Ti2Ni precipitation removes titanium from the matrix and these two precipitates TiC and Ti2Ni can produce internal volumetric defect in the wire drawing process. Seeing the importance of NiTi wires as base of many applications, this work studies the formation of volumetric defects caused by precipitates in the wire drawing process of a NiTi wire drawn down to 0,39 mm in diameter.

Aug 8, 2018

By Alessandra Vieira Guimarães

A liga de Níquel 718 é bastante requisitada para aplicações na indústria aeroespacial devido as suas excelentes propriedades. Endurecida por precipitação, a liga apresenta alta resistência mecânica sob condições extremas e ambientes severos, representando um avanço tecnológico significativo na produção de motores aeroespaciais. Os reparos realizados nos motores são feitos por diferentes processos, porém muitas vezes são realizados até que as especificações estruturais deixem de ser atendidas. Após os reparos, a liga é solubilizada em temperatura inferior a temperatura solvus da fase d, o que pode levar a precipitação crescente desta fase, podendo impactar nas propriedades da liga. O intuito do presente trabalho é avaliar o efeito de múltiplos ciclos de tratamentos térmicos de solubilização e envelhecimento na microestrutura e propriedades mecânicas da liga. Foi possível observar que os múltiplos ciclos induzem uma crescente formação de fase d, reduzindo a resistência mecânica da liga.

Oct 30, 2017

By Sérgio Luis de Moura Paiva Júnior

A reciclagem de materiais provenientes de combustíveis fósseis é essencial para a redução do impacto desses materiais no meio ambiente. Utilizar materiais reciclados exige, não somente a reutilização direta do produto, mas a criação de processamento e técnica desses materiais no intuito de produzir materiais melhorados após o tempo de uso, justificando o desenvolvimento de tecnologias nesse âmbito. Esse trabalho de conclusão de curso foi executado no intuito de auxiliar nas técnicas utilizadas por uma empresa de reciclagem de polietileno para a produção de pellets reciclados. Foram avaliadas as propriedades mecânicas e espectroscópicas de cada uma das fases e os processos realizados para a produção do material final: uma blenda polimérica constituída de diferentes tipos de polietileno reciclado. As técnicas de caracterização utilizadas foram Ensaios de Tração para a avaliação da tensão máxima e módulo de elasticidade dos materiais, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) para avaliar dimensionalmente a região de fratura dos polímeros, Infravermelho com Transformada de Fourier (FTIR) para identificar os grupos funcionais presentes nos polímeros analisados, TG/DTG para o estudo das propriedades térmicas das fases separadamente e da blenda e determinação do grau de cristalinidade por meio da densidade. Foi possível não só identificar as funções orgânicas do polietileno na técnica de espectroscopia de infravermelho, mas também analisar um pico desconhecido em um dos polietilenos envolvido na mistura da blenda, que pode se relacionar com o seu resultado obtido no ensaio de TG/DTG, o qual aponta uma maior porcentagem de resíduo após a degradação total da massa do mesmo.

Oct 30, 2017

By Éverton Rafael Breitenbach

A liga MA2024, reconhecida pelas aplicações em componentes aeronáuticos e automobilísticos, foi obtida por moagem em moinho atritor. Com o objetivo de melhorar as propriedades mecânicas, adições de 2,5%; 5%; 10% e 20% de reforço com tamanho de partícula inicial menor que 45 µm foi realizada em moinho planetário, com relação de carga:bolas de 3:1 e 15 minutos de moagem a 250 RPM. A consolidação dos corpos de prova cilíndricos foi realizada pela técnica de forjamento de precisão, em matriz fechada em forno tubular na temperatura de 490oC. A microestrutura foi avaliada por microscopia óptica e eletrônica, enquanto que a resistência mecânica foi avaliada por ensaio de microdureza. Os resultados de microscopia revelaram a formação de intermetálicos que influenciam de forma positiva e significativa no comportamento mecânico dos compósitos.

Aug 7, 2018

By Júlia Beltrami

O trabalho estudou a formação, a interação com a escória e a solidificação de inclusões geradas durante o processamento de aços dual-phase com alto teor de silício (>1%). A composição destes aços, se não bem controlada, pode gerar inclusões sólidas de sílica pura durante o lingotamento contínuo. Para o estudo, foram feitas simulações termodinâmicas com o software computacional FactSage 6.4. As simulações mostraram que os fatores mais importantes para a composição inicial das inclusões é a relação %Mn/%Si e o teor de alumínio dissolvido no aço. Ao interagir com a escória, a tendência é que as inclusões se aproximem da sua composição ao longo do tempo. Durante a solidificação, a maioria das inclusões apresentou fases deformáveis e de baixo ponto de fusão, com exceção das inclusões sem CaO e da inclusão com 25% de Al2O3 e teor intermediário de CaO, que apresentaram as fases tridimita, coríndon e gehlenita de alto ponto de fusão e não-deformáveis.

Aug 16, 2017

By Diego Cota Marinho

O processo de dissolução da alumina em condições industriais em cubas de Tecnologia VSS Soderberg de alimentações laterais em batelada é bastante complexo, pois sofre interferência de muitas variáveis de processo como: temperatura e química de banho, propriedades físico-químicas da alumina, quantidade de alumina adicionada e massa de banho disponível. Um bom controle de adição e variáveis de processo contribuirão para garantia de uma melhor eficiência de corrente, consumo de energia e redução da quantidade lama (alumina não dissolvida) formada que se deposita no fundo das cubas e irá comprometer a passagem da corrente elétrica e consequentemente reduzirá a eficiência dos fornos. Este estudo mostra as principais variáveis que influenciam no processo de dissolução, o comportamento da concentração da alumina e temperatura do banho durante os intervalos de alimentação de 2:40 e 4:00 horas, a temperatura de entrada da alumina e as condições de cavidade devido a deposição de lama no fundo das cubas.

Oct 30, 2017

By João Vitor Mokan

O presente trabalho avalia o efeito das camadas de conversão a base de CrVI e CrIII aplicadas na superfície de arames galvanizados por imersão a quente. As bitolas testadas foram 1,24mm, 1,65mm e 3,00mm, utilizando os ensaios de Névoa Salina e Câmara Úmida, avaliando o aspecto superficial dos arames após 1, 3, 6, 24 e 28 horas de exposição ao ambiente agressivo. Pode ser observado que o ensaio de Névoa Salina é pouco indicado para avaliar a oxidação superficial do arame em função de sua agressividade. Os resultados foram melhor interpretados utilizando o ensaio de Câmara Úmida. Inicialmente os arames recobertos por uma camada de conversão a base de CrIII apresentaram desempenho levemente superior àqueles recobertos por CrVI, considerando os mesmos tempos de exposição. Após seis horas os arames galvanizados apresentaram comportamentos semelhantes. O arame galvanizado com maior resistência a oxidação foi aquele protegido com CrIII, porém com o passar do tempo os dois tipos de revestimento se equivalem.

Oct 30, 2017

By Mauro Vivaldino Fernandes

Os desafios para o aprimoramento do desempenho operacional dos altos-fornos constituem um campo aberto para o desenvolvimento e aplicação de métodos de controle que promovam a otimização da operação do reator, aliada ao prolongamento da sua vida útil. O Alto-Forno 3 da Usiminas - Ipatinga, nesta sua 4ª campanha, foi projetado para 15 anos de operação, com uma produção estimada de 41 milhões de toneladas de gusa. Os resultados da campanha atual, em termos de produção e de duração da campanha, superam os dados projetados. Neste contexto, são apresentadas as principais características do Alto-Forno 3 na sua atual campanha, a evolução do seu desempenho em termos de produtividade e tempo de operação, além das principais ações direcionadas para a preservação e estabilidade do sistema de refrigeração e do cadinho, contribuindo para o prolongamento da sua vida útil. Como resultado destes esforços, a vida útil estimada do Alto-Forno 3 é de 22 anos, superando em 7 anos a duração prevista.

Oct 30, 2017

By Edgard de Macedo Silva

Aços inoxidáveis duplex apresentam boas propriedades mecânicas e de resistência à corrosão, mas quando são colocados para trabalhar em altas temperaturas como no processo de soldagem e de tratamento térmico ocorre o surgimento de fases que comprometem as suas propriedades. Dentre elas, a fase sigma (s) é a que apresenta um maior efeito de fragilização por ser rica em cromo e empobrecer a matriz desse elemento, bem como por apresentar dureza em torno de 1000HV. No presente trabalho, uma metodologia não destrutiva, baseada na interação entre densidade de linhas de campo e um aço inoxidável duplex, é apresentada para o acompanhamento da formação da fase s na temperatura de 800°C em um aço envelhecido por até 2 horas. Diferentes intensidades de campo foram geradas por um eletroímã e o fluxo de linhas de campo foi aplicado no material de estudo. A densidade de linhas de campo resultante foi medida por um sensor de efeito Hall. Os resultados foram correlacionados com resultados de microscopia eletrônica de varredura (MEV), dureza e difração de raios-X (DRX) e mostraram que os valores de tensão hall reduziram à medida que a fração volumétrica da fase s aumentou. A formação dessa fase não magnética influenciou no sinal obtido pelo sensor Hall. Existiu uma correlação entre a densidade de linhas de campo resultante e a presença da fase fragilizante, apontando para uma metodologia capaz de acompanhar a formação dessa fase.

Aug 8, 2018

By Rodrigo Camargos Barroso

Os fenômenos de solidificação no lingotamento contínuo são altamente dependentes da velocidade de lingotamento e das condições de extração de calor do molde. Por sua vez, equipamentos como os agitadores eletromagnéticos, alteram significativamente o escoamento na região do molde, influenciando o perfil térmico e ajudando na redução do calor de superheat. Simular simultaneamente o escoamento, o transporte de energia e a solidificação é um dos objetivos deste trabalho. O modelo emprega o software Ansys/Fluent e é aplicado ao lingotamento contínuo de moldes redondos. Como resultado, obteve-se os mapas de temperatura e a espessura de casca na saída do molde para diferentes velocidades de lingotamento e correntes de agitação. Experimentos realizados em planta buscam comprovar as previsões do modelo. Espera-se, por fim, criar um padrão operacional no lingotamento contínuo buscando otimizar o uso do agitador eletromagnético em função da velocidade de lingotamento e da temperatura de superheat.

Jul 30, 2018

By Izabela Diniz Duarte

Perdas térmicas decorrem do armazenamento do aço líquido em panelas. O controle da temperatura do aço líquido é condição essencial para se obter um produto final de alto nível de qualidade. Este trabalho buscou avaliar a transferência de calor a partir do aço para o refratário da panela e para a camada de escória, utilizando um modelo numérico (Computational Fluid Dynamics). As perdas de calor dão origem a correntes de convecção dentro do banho e a consequência típica desse fenômeno é a estratificação térmica. Foi avaliada a influência de parâmetros tais como espessura da camada de escória, tipo de revestimento refratário e a temperatura de encharque. As perdas térmicas para o refratário lateral e do fundo da panela se mostraram maiores que as perdas térmicas para a camada de escória. Nas condições estudadas a espessura de camada de escória não apresenta influência significativa sobre as perdas, ao contrário do tipo de refratário e temperatura de encharque.

Aug 16, 2017

By Beatriz Sampaio Torres

A técnica de difração de raios X permite a obtenção de diversos resultados referentes à caracterização de determinado material. Através dela, foi possível realizar cinco experimentos em amostras metálicas submetidas a diferentes preparos, dentre eles: análise qualitativa, cálculo do parâmetro de rede, análise de orientação preferencial, análise de tamanho de cristalito e análise quantitativa. Os resultados obtidos foram condizentes com o previsto pela teoria, ratificando a eficiência da técnica.

Oct 30, 2017

By Adriana da Cunha Rocha, Carlos Bruno Eckstein, Gabriela Ribeiro Pereira, Clara Johanna Pacheco, Elaine Felix da Silva, Raphael Silva de Araújo, Laudemiro Nogueira Junior, Luiz Henrique de Almeida

A composição química da camada de óxido formada durante operação em um forno de reforma a vapor por 70000 h em um aço inox resistente ao calor grau HP-Nb, foi analisada através da espectroscopia Raman confocal, com o objetivo de correlacionar as características químicas e morfológicas dos óxidos com os diferentes estados de envelhecimento. Os espectros Raman, adquiridos pontos aleatórios da camada de óxidos, revelam que os óxidos de Fe (-Fe2O3 e Fe3O4), bem como os óxidos mistos NiFe2O4 e NiFeMnO4 são as espécies predominantes no estado de envelhecimento I. Amostras envelhecidas dão origem a espectros característicos de Cr2O3, MnCr2O4, Fe3O4 e NiFe2O4, em consonância com estudos recentes reportados na literatura.

Oct 20, 2019

By Marcos Antonio da Cunha

A carga de laminação é um dos principais fatores que provocam o desgaste dos cilindros. Identificar quanto e como é o desgaste ocorrido durante o processo é um problema que a indústria de produtos laminados enfrenta há muitos anos, sendo motivo de muitos estudos nessa área. Esse desgaste, além de gerar custo para o fabricante, gera uma deformação no perfil no passe do laminador, fazendo com que a qualidade do produto final seja afetada. Deseja-se, com este trabalho, detectar e identificar o desgaste ocorrido nos cilindros de um laminador a quente de produtos não-planos na sequência de passe de seção redonda-oval-redonda, durante a produção, ou seja, online. Utilizando-se métodos de cálculo semi-experimentais e ferramentas baseadas em redes neurais, desenvolveu-se um sistema híbrido capaz de prever o desgaste dos canais dos cilindros. Foram realizadas inúmeras leituras dos valores de algumas das principais variáveis durante o processo de fabricação desses produtos laminados de uma grande empresa do ramo. Os resultados medidos foram analisados e foi gerada uma base de dados para a criação do modelo de previsão do desgaste nos canais, baseado em redes neurais artificiais e modelos semi-empíricos de cálculo do perfil de desgaste. O modelo foi testado na planta e os resultados foram bastante precisos.

Aug 16, 2017