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By Satish V. Kailas

For product sustainability “closing the cycle” is the first requirement. If the materials used in making the product is not replenished at the rate at which it is being extracted, the cycle is open and the product would not be sustainable. This includes the materials used in generating the energy used to make the product, the transportation, use and disposal. If the materials used in a product, that includes lubricants, is one that cannot be replenished, it has to be recycled for the product to be sustainable. The other basic condition for sustainability is the eco-friendliness of the product. It is argued that the present lubricants do not fall in this category. Using the example of cutting oil emulsions we have shown that it is possible to meet the conditions of sustainability in terms of both the material extraction-replenishment cycle and eco-toxicity. Cutting oil emulsions made from coconut oil and natural additives are shown to have superior cutting properties and are completely eco-friendly. It is concluded that products made using these conditions are possible and is a necessity for man to lead a sustainable life. Closing the cycle, with respect to the energy used in the cycle will make the product completely eco-friendly.

Jul 31, 2018

By Manoel Inácio dos Reis Neto

Substituição das atuais lâmpadas de Vapor Metálico/Sódio/Mercúrio de 440 W por lâmpadas com a tecnologia de iluminação através de indução magnética em uma das Salas Fornos da CBA (Companhia Brasileira de Alumínio do grupo Votorantim Metais). As principais vantagens dessa tecnologia são a alta eficiência e o longo ciclo de vida sem significativas depreciações luminosas, diminuindo drasticamente o ciclo de troca e a necessidade de manutenção permanente. Além disso, há uma redução significativa no consumo de energia elétrica de aproximadamente 51% e de 100% no custo de manutenção por um período de 11 anos, contribuindo para a melhoria da eficiência energética da fábrica com uma prática simples e sustentável.

Jul 31, 2018

By Felipe Darabas Rzatki

Polyether ether ketone (PEEK) is a high performance thermoplastic often selected for high temperature tribological applications under chemically aggressive environments. The present work evaluate the tribological behavior of a high performance PEEK composite under ambient and high temperature (30 and 80°C, respectively). The atmosphere was also varied (air or tetrafluorethane). An AMTI tribometer equipped with a hermetic chamber and a heating system was used to carry out sliding tests of PEEK cylinders on 304 stainless steel polished discs (Sq < 10 nm) with reciprocating movement and 175 N normal force. Surfaces roughness analyses were performed with a white light interferometer. As expected, there was a strong influence of temperature on the tribological behavior of the samples tested in ambient atmosphere (25% decrease in friction coefficient associated with a 100% increase in wear rate). On the other hand, samples tested in tetrafluorethane atmosphere showed no significant friction temperature dependence.

Jul 31, 2018

By Luis Armando Espitia

AISI 410 martensitic stainless steel specimens were low temperature plasma nitrided at 400°C in a mixture of 75%N2:25%H2, during 20 h. Active screen technic was used to avoid any edge effect The nitrided case is composed of expanded martensite (a’N) and e-Fe3N iron nitride, whilst chromium nitride precipitation was avoided. Surface hardness reached 1275 HV0.01. The transverse microhardness profile shows a gentle hardness gradient with a NHT nitrided case depth of 28 µm. Nanoindentation tests were carried out in order to assess the hardness (H), the Young modulus (E), the H/E and H3/E2 ratios and the elastic recovery (We) of both nitrided and non-nitrided specimens. The cavitation erosion mass losses were measured as a function of exposure time. The results showed a decrease of 27 times of the mass loss compared to the non-nitride specimens. Wear rate decreased from 2.56 mg/h for the non-nitrided condition to 0.085 mg/h after nitriding. The increment in the elastic recovery and the higher hardness values are responsible for the greater cavitation erosion resistance exhibited by the expanded martensite. Such results showed that low temperature plasma nitriding and the formation of expanded martensite are effective to increase cavitation erosion resistance of AISI 410 stainless steel.

Jul 31, 2018

By Luiz Antônio da Silva

A presente contribuição técnica apresenta os resultados alcançados com a implementação da redução do consumo de óleo combustível nos queimadores frontais do gerador de vapor de número 7 da CTE1, agregando redução de custo operacional na geração de vapor e energia de 50Hz da Usina Presidente Vargas. O trabalho aborda os estudos efetuados em relação ao modo operacional na geração de vapor na Caldeira 7 através do consumo de óleo combustível, que até junho de 2012 era consumido segundo uma configuração operacional de 30 t/dia ou ainda 312,5 kg/h em cada um dos quatro queimadores da caldeira, o que agregava um custo significativo ao consumo de combustível na CTE1, já que entre os combustíveis utilizados na produção de vapor e energia, o óleo combustível se mostra com o maior custo. A implantação da redução do consumo de óleo combustível de 30 t/dia para 2 t/dia a partir de julho de 2012 teve como benefício a redução do custo de consumo de combustível e consequentemente a redução do custo total de produção de vapor e energia da CTE1

Jul 31, 2018

By Roberto Seno Junior

A precipitação é uma etapa de extrema importância na produção de alumina por influenciar diretamente em vários indicadores de performance, como produtividade, consumo de vapor, estabilidade da planta e muitos outros. Esse processo tem como força motriz a supersaturação de alumina no licor Bayer, que é a diferença entre a concentração de alumina no licor e a sua concentração de equilíbrio. A concentração cáustica no licor impacta a supersaturação. Foi identificada a oportunidade de adição do filtrado da filtração de hidrato (H2) no início da precipitação, aumentando a supersaturação de alumina no licor Bayer. Para a mesma produção de alumina, os resultados obtidos foram o aumento da produtividade, aumento da concentração de sólidos no circuito, além da diminuição de licor circulante na refinaria. Este último, por sua vez, influencia diretamente no consumo de vapor da planta, o que implica na redução do uso de gás natural.

Jul 31, 2018

By Marjorie Benegra

This study aims to compare the wear resistance assessed in rubber wheel abrasion test of nickel aluminide coatings deposited by for Plasma Transferred Arc (PTA) and High Velocity Oxigen Fuel (HVOF) manufacturing, using the same raw material. A nickel aluminide powder was atomized and deposited on 316L steel plate substrate. After deposition, some specimens were submitted to a heat treating (1200 °C for 24 h followed by 760°C for 24 h). The coatings deposited using PTA developed different microstructures due to the incorporation of substrate elements, its performance was better than the HVOF coatings, although their Vickers hardness was similar. After heat treating, a significant variation in hardness and wear resistance was observed. For PTA specimens, there were decrease in hardness of 35%, while for HVOF ones this drop was approximately 20%. Nonetheless, the effect of thermal exposure in wear resistance was quite different: an increase of 21% was observed for HVOF coatings, while a reduction of 20% occurred in PTA ones. Microstructures modifications in PTA coatings were significant for their wear resistance. On the other hand, the reduction of porosity and sintering were responsible for a better performance of heat-treated HVOF coatings.

Jul 31, 2018

By Diogo Tenório dos Santos

This property has been studied to characterize the strength a metallic material exhibits when it is machined so it can be regarded as its typical behaviour. As such, it may even be considered as an intrinsic material property. It is usually measured by an index called Coppini index, which is expressed by the ratio between the removed mass of a cutting tool caused by wear when it is used for machining and its initial one for a certain set of machining parameters. In this investigation, the tests were therefore conducted by an established set of parameters, namely feed rate, cutting and depth rates, in which the same wear mechanism took place in both ferrous alloys: AISI 4140 and AISI 316 steels. They were chosen based upon their increasing ordinary machinability indexes. The initial and final mass of the cutting tool were measured by an analytical scale with 0.01 mg precision. Cylindrical rods of 50-mm diameter were machined and the CI indexes showed a remarkable difference between them: 0.080 for the first steel and 0.049 for the second one, i.e., AISI 316 steel presented better machinability than the first one. It was then possible to conclude that this method presents good results in terms of both reproducibility and adequacy for machine shop conditions and it may be applied in a foreseeable future, mainly for metallic materials that have rather low machinability indices.

Jul 31, 2018

By Tiago Ribeiro Costa

A Praxair é uma das três maiores empresas de gases industriais do mundo, com atuação em mais de 40 países e fortemente atuante na indústria siderúrgica. A Praxair possui experiência para fornecer produtos e serviços para todos os tipos de siderúrgica. Diversas tecnologias desenvolvidas pela Empresa, como o CoJet® (sistema para injeção de jato coerente de oxigênio em fornos elétricos e conversores), Slag Splashing (espalhamento de escória nas paredes de conversores, aumentando a vida útil dos refratários), AOD (processo para produção de aços especiais) e outros, encontram-se em operação comercial atualmente em diferentes partes do mundo. No Brasil, a PRAXAIR é a controladora da White Martins, maior empresa de gases industriais da América do Sul, presente em nove países do continente. Seu portfólio inclui gases atmosféricos, produção de gás carbônico, acetileno, hidrogênio, gases especiais e medicinais, misturas para soldagem, cilindros de aço sem costura, equipamentos para aplicação, transporte e armazenamento de gases. A empresa também opera uma unidade para liquefação de gás natural. Além de tecnologias e processos, a White Martins também pode fornecer soluções e equipamentos para medição, controle e injeção de gases, atendendo às rígidas normas de segurança e padrões de qualidade. O Objetivo deste trabalho é apresentar e discutir sobre a solução para o fornecimento de mistura para atmosfera de fornos de tratamento térmico através de um painel misturador de gases hidrogênio e nitrogênio. Será discutida a operação do equipamento e abordadas às características construtivas.

Jul 31, 2018

By Salete Martins Alves

The future lubricants must be more environmentally adapted, with a higher level of performance lower total life cycle, cost than currently used lubricants. Environmental friendly, the biodegradable alternatives are available for a large variety of mineral oil based lubricants. Vegetable oils are the major source of these base fluids, although they have lower thermal and oxidation stability and even worse low-temperature behavior than mineral oil. These physical and chemical properties can be improved by chemical modification. The aim of this study was to evaluate physicochemical properties and film formation from modified vegetable oils. The vegetable oil was chemically modified by epoxidation reaction with acetic and formic acid using sunflower oils. Viscosity, iodine value, density, acidity value and thermal stability were determined for epoxidized oils. The film formation was analyzed using a HFRR tribometer. The results showed that epoxidized vegetable oils had excellent properties to be used as lubricant, and their tribological performance is higher than mineral oil.

Jul 31, 2018

By Cristiano Pedro de Souza

A Vallourec Tubos do Brasil (VBR) possui em sua instalação uma usina Termelétrica (UTE), que utiliza os gases gerados nos altos fornos como combustível principal e gás natural como back-up. A UTE contribui para eficiência energética com a utilização dos gases excedentes dos altos fornos, além de exercer a função de "No-Break" suprindo a energia elétrica para as cargas críticas, como altos fornos e Lingotamento Contínuo, em caso de falha da concessionária local de energia elétrica, a Cemig. A distribuição de energia para as cargas críticas opera com a UTE sincronizada com a rede da concessionária complementando a demanda de energia das cargas excedentes a geração. Para evitar o desequilíbrio entre geração e a demanda das cargas críticas, foi implantado um sistema automático de rejeição de cargas, que seleciona as cargas prioritárias e as mantêm em funcionamento, em caso de falha na distribuição da concessionária.

Jul 31, 2018

By Marcos Campos Silveira

A Unidade Niquelândia da Votorantim Metais possui 9 fornos multi andares usados para a redução de minérios lateríticos com o uso de monóxido de carbono e hidrogênio como agentes redutores. Cada forno possui 10 câmaras de combustão para geração destes gases que trabalham em contra-corrente com o minério alimentado pelo topo do forno. Já utilizado como combustível óleo A2 incorporado ao minério bem como sua combustão em câmaras. O trabalho consiste na substituição do óleo por uma emulsão de combustíveis líquidos e sólidos a fim de flexibilizar a matriz energética e promover redução do cash cost sem queda na eficiência operacional. A utilização industrial da emulsão teve início em 2006 através da sua incorporação ao minério alimentado na proporção de 19% de coque de petróleo e 81% de óleo A2 em poder calorífico e em 2014 esta mistura alcançou a proporção de 39% de coque e 61% de óleo A1. Em paralelo e após testes de combustão em planta piloto, foram realizados testes industriais de queima também nas câmaras de combustão em dezembro de 2012. Com o bom desempenho, em dezembro de 2013, 14 das 90 câmaras já estavam nesta condição com previsão de 20 câmaras até junho de 2014 otimizando a capacidade da estação de óleo+coque. Com isto a substituição (%) global dos fornos em poder calorífico avançou de 6,38% em 2011 para 16,12% em 2014 acumulados até abril. Com uma nova estação existe a possibilidade de operar 90 câmaras nesta condição e chegar a um valor de 39% de substituição global.

Jul 31, 2018

By Eduardo Dominguez Trindade

Lubricant oils are subjected to reciprocating movement in the piston ring/cylinder tribocouple of automotive engines. In this kind of movement, the relative speed oscillates between zero and a maximum, and therefore the lubrication regime goes from boundary to hydrodynamic. Tribotests are widely used in laboratories to hint at the friction developed in these systems. In the present work, a SRV tribometer was used to evaluate the friction behaviour of lubricant oils under reciprocating movement up to 60 Hz. A high acquisition rate allowed the analysis of data inside each reciprocating cycle. Both a pure base oil and a fully formulated lubricant were used. Changes in the contact pressure, viscosity and speed were seen to influence friction, which was correlated to the relative thickness predicted by Hamrock-Dowson equation. While some observed characteristics were typical consequences of the Stribeck curve, other effects were also observed, such as the occurrence of seizure at high reciprocating frequency. A lower boundary coefficient of friction due to additive package in the formulated oil was also observed. The results allow a better understanding of friction in reciprocating cycles and can be used to evaluate the performance of oils and surfaces in laboratory prior to engine testing.

Jul 31, 2018

By Nigel Marx

In order to understand (and ultimately to predict) the friction reduction resulting from the use of polymer solutions, the rheological properties of model polymer solutions have been measured over a wide range of shear rates. Both temporary and permanent shear thinning have been observed. By using base fluids of different viscosities it has been shown that permanent shear thinning depends more closely on the shear stress experienced by the fluid than on the strain rate. Hydrodynamic measurements have been made on the polymer solutions using a compliant ball on flat lubricated contact that operates in isoviscous-elastic conditions. The measured friction values can only be predicted with reasonable accuracy if the measured shear thinning properties of the lubricant are taken into account in the hydrodynamic model.

Jul 31, 2018

By Valdicleide Silva Mello

Nowadays the biodiesel use is obligate in Brazil, in order to reduce the emissions of fuel burn. However, it is important to analyze which percentage of biodiesel is necessary to keep or improve the lubricant action of fuel for diesel engine, as well which kind of biodiesel give better performance. Therefore, this work aims to analyze the parameters that keep the lubricant action of biofuels, by using the Box-Behnken design type to optimize them. In this design was evaluated the input parameters: the type of the biodiesel (soybean, sunflower and palm), the concentration (5%, 20% and 100%) and the temperature of contact (25°C, 40°C and 60°C). The analyzed output parameters were the percentage of film formation, coefficient of friction, wear scar diameter (WSD) of ball, these output parameters were obtained by HFRR tribometer and they were analyzed applying response surface methodology. With this methodology was possible to determine the simultaneous influence and the interactions between two or more independent variables investigated. The response surfaces generated for the coefficients of friction, WSD, film formation showed a higher lubricant action for higher levels of concentration of biodiesel. An increase in lubricant action was found to high and intermediate temperature.

Jul 31, 2018

By Milson de Andrade Júnior

A central termoelétrica número 1 (CTE#1) da Companhia Siderúrgica Nacional possui duas caldeiras em operação denominadas 8 e 9 com capacidade total de produção de vapor de 200 Toneladas por hora. Estas caldeiras fornecem vapor para os turbo geradores e turbo sopradores da CTE#1, além de vapor de processo para a Usina Presidente Vargas (UPV). As caldeiras entraram em operação em 1982/83 e seus sistemas de controle e instrumentação eram totalmente pneumáticos. Ao longo do tempo foi surgindo dificuldades para reposição e manutenção dos componentes pneumáticos, motivo pelo qual se iniciaram os estudos para substituição deste sistema. Em 2009 teve início um projeto para substituição do controle pneumático por um controle microprocessado feito por PLC redundante trabalhando com um supervisório scada e para substituição das malhas de instrumentação pneumática por instrumentação em rede fieldbus. A substituição completa dos componentes pneumáticos foi concluída em 2012. O novo sistema implantado trouxe diversas melhorias na performance, confiabilidade, segurança operacional e ergonomia. Este trabalho apresenta as causas que motivaram o projeto em questão, a metodologia utilizada para a sua implantação e os resultados alcançados com a aplicação de tecnologia moderna para controle e instrumentação de caldeiras.

Jul 31, 2018

By Lis Nunes Soares

A qualidade de fabricação de tubos de aço sem costura está relacionada ao processo de tratamento térmico. O controle do comportamento dos fornos industriais de tratamento térmico é de grande importância de modo a garantir a qualidade do produto. É necessário conhecer os parâmetros de operação dos fornos, assim como suas influências nas variáveis de processo. Este estudo avaliou as extensões do efeito do tipo de alinhamento dos tubos no interior do forno nas temperaturas dos canais de fumaça, temperatura do forno, temperatura do tubo, pressão interna do forno, demanda dos queimadores e consumo de gás natural. Diferentes alinhamentos podem impactar no escoamento da massa de gás queimado dentro do forno e consequentemente ter um efeito nas variáveis de processo avaliadas. Para determinar o tipo de alinhamento mais adequado do ponto de vista da qualidade do material final e da melhor eficiência energética, testes foram realizados durante uma corrida em um forno de austenização, na qual se alternou entre os diferentes tipos de alinhamento, medindo-se as variáveis de processo estudadas. Os resultados foram analisados utilizando-se técnicas estatísticas, como ANOVA. Ao final observou-se que certos parâmetros são impactados pelo tipo de alinhamento do tubo, sobretudo a temperatura de fumos e pressão interna no forno. As variações foram relativamente pequenas, principalmente pelo fato da principal variável controladora do processo, a temperatura do forno, possuir uma dinâmica de resposta lenta.

Jul 31, 2018

By João Luiz do Vale

In standard wear tests, such as pin on disk (ASTM-G99) or block on ring (ASTM-G77), the apparatus simulates conditions that are often different from a machine element real application. Therefore, for an accurate investigation of a tribological application, it is essential to test the real condition in which there are similarities as: geometry, contact details, force application mode, materials, among others. It emphasizes that for studies involving polymeric materials it becomes extremely relevant. Thus, the Laboratory of Surfaces and Contact (LASC) at UTFPR developed an apparatus for sliding bearing on shaft test. In that equipment, loads are applied by a dead-weight system and the frictional force is measured on a load cell. The apparatus operating ranges for load added to the dead weight system and rotation shaft are from 0.2 to 5.0 kgf and from 260 to 3500 rpm, respectively. This paper presents a detailed evaluation of such apparatus, which includes free-body diagrams analysis and a deduction to obtain an equation for the kinetic friction coefficient. Also, the standard measurement uncertainties of a caliper, an electronic scale, and a cell load were determined. It was verified that the kinetic friction coefficient equation is dependent on the apparatus geometry, the applied load, and the frictional force value. Additionally, through the statistical significance analysis it was concluded that some terms in the equation were not significant. Finally, through the application of the error propagation theory in the kinetic friction coefficient equation, the standard measurement uncertainty of the apparatus which showed a value nearby 0.002 along the operating range of the apparatus was obtained.

Jul 31, 2018

By Manoel Inácio dos Reis Neto

Redução no consumo específico (KW/t) de energia elétrica em um dos moinhos de bauxita na refinaria da Alumina na CBA (Companhia Brasileira de Alumínio do grupo Votorantim Metais) através do uso da Metodologia Six Sigma e ações de substituição do óleo mineral por óleo sintético de alta performance, implantação do sistema de blindagem e de resfriamento no redutor deste moinho, onde foi alcançado um resultado de 5,45% de redução neste consumo específico e de 25% na temperatura de trabalho deste redutor, superando as expectativas inicias previstas.

Jul 31, 2018

By Daniel Stickel

Current political, economic and ecological guidelines demand the increase of power densities of nearly all machinery parts today. In order to further lower the wear rate towards the ultra-mild sliding wear regime an integral approach is needed, which has to regard contact conditions, surface topography, surface chemistry, as well as sub-surface properties. Still there are no simple parameters to classify the performance of tribosystem. In this study the area and volume affected by tribocontacts are calculated by means of a three dimensional elastic-ideal plastic contact model. The surfaces are generated by means of conventional machining procedures and characterized by scanning white light interferometry. The further input data as to normal and friction forces are derived by ultra-mild sliding wear tests under boundary lubrication conditions of carburized steel against carburized steel and 52100 steel against case-hardened spheroidal cast iron. This contribution will depict the distinct influence of the topography on friction and ultra-mild sliding wear of common Fe-base materials and point on the marked importance of highly localized effects, which govern the acting mechanisms.

Jul 31, 2018