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LIVRO DE RESUMOS – SIMPÓSIO METMAT 2017 ________________________________________________________________________________________________________
O EVENTO
O Simpósio MetMat USP 2017, que ocorreu concomitantemente e em colaboração
da 53ª Semana de Estudos Mínero-Metalúrgicos (SEMM), teve como objetivos expor ao
público os trabalhos realizados pelos alunos de pós-graduação e as principais linhas de
pesquisa dos Departamentos de Engenharia Metalúrgica e de Materiais e Engenharia de
Minas da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Juntamente com a organização
da 53ª SEMM, também fomentamos a inserção de trabalhos de iniciação científica, não
somente dos departamentos citados, mas também de instituições externas, os quais
tivemos o imenso prazer de receber.
Grandes instituições de ensino superior e pesquisa colaboraram para o
desenvolvimento deste evento, as quais fazemos questão de mencionar: Faculdade
Presbiteriana Mackenzie; Fundação Educacional Inaciana (FEI); Instituto Mauá de
Tecnologia; Universidade Federal do ABC e Universidade Nove de Julho (UNINOVE).
Grande parte dos palestrantes das respectivas instituições foram formados em nosso
departamento pelo programa de pós-graduação, fato que ressalta a importância de
mantermos os laços de amizade e colaboração.
Agradecemos imensamente aos patrocinadores por acreditarem em nosso evento,
que ocorreu em um momento político e econômico delicado para a ciência e a indústria
brasileira. Também agradecemos as instituições: Instituto Tecnológico de Aeronáutica;
Faculdade de Tecnologia Professor Miguel Reale; Universidade de Mogi das Cruzes
(campus Villa Lobos); Universidade Federal de Campina Grande; Universidade Federal de
Pernambuco e Centro Universitário Luterano de Palmas por submeterem seus trabalhos e
compartilhar conhecimento conosco.
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A ciência é um dos maiores legados da espécie humana perpetuada ao longo de
diferentes gerações. Acreditamos que eventos como a SEMM e o Simpósio MetMat USP
devem acontecer com frequência para saciar parte da nossa eterna busca por
conhecimento. Que essa primeira edição em conjunto com a SEMM seja a primeira de
muitas e que a ciência continue movimentando de forma positiva e progressista as
próximas gerações de pós-graduandos e graduandos de nossos departamentos e de outras
instituições de ensino e pesquisa.
Msc. Éder Baroni da Silveira
Coordenador Geral - Simpósio MetMat USP 2017
Júlia Guimarães Sanches
Coordenadora Geral - 53ª SEMM
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1
SUMÁRIO
Página
Aditivos antichama não tóxicos para ABS aplicados em equipamentos
elétricos e eletrônicos ……………...................................................................................................................6
Priscila Alves Martins, Ticiane Sanches Valera,
Jorge Alberto Soares Tenório
Análise da interação eletromagnética de material compósito à base de
carbono com estrutura esponjosa em matrizes dielétrica ……………………....................................7
Braulio H. K. Lopes, Roberto C. Portes, Miguel A. Amaral Jr.,
Deigo E. F. Vergara, Jossano S. Marcusso,
Gisele Aparecida Amaral Labat, Guilherme F. B. L. Silva,
Sandro F. Quirino, Maurício R. Baldan
Análise de energia de coesão de revestimento duro ERCoCr-C por
soldagem pelo processo TIG ………………….............................................................................................9
Jeferson José de Carvalho, Jaime Casanova Soeiro Junior,
Antonio do Nascimento Silva Alves, Rubelmar Maia de Azevedo Cruz Neto,
Nicollas Freitas de Arruda, Sérgio Duarte Brandi
Avaliação da fragilização por hidrogênio em aços “Dual Phase” tratados
intercriticamente seguidos do processo têmpera e partição e
termomecanicamente com deformação à quente ………………………………………………………...11
Dany Michell Andrade Centeno, Hélio Goldenstein
Avaliação do comportamento tribológico de materiais para aplicações em válvulas
de motores flex-fuel …………………………………………………………………….…………………………….13
Vinicius Rosário Dyonisio, Alexander Zuleta Durango,
Roberto Martins de Souza
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2
Caracterização microestrutural e avaliação da susceptibilidade à corrosão
mediante técnicas de impedância eletroquímicas (EIS) em aços microligados
API 5L X65 e API 5L 80 com diferentes teores de Mn e Nb …………………………….…………….14
Janeth Marlene Quispe Avilés, Hercílio Gomes de Melo
Comportamento tribológico de revestimentos à base de carbono
(DLC e W-DLC) durante testes de movimento recíproco ………….…………….…...…………………16
Cassiano Ferreira Bernardes, Newton Kiyoshi Fukumasu,
Guilherme Antônio Assis Machado, Izabel Fernanda Machado
Desenvolvimento de isolantes cerâmicos à base de geopolímero de silicato
de alumínio com aditivos e diferentes adições de resíduos de madeira para
ajuste da porosidade após queima ……………………………………………………………………………...17
Damião de Carvalho Pereira, Guilherme Frederico Bernades Lenz
Desenvolvimento de nanocompósitos de polietileno verde com nanocelulose ………………18
Ray Manoel de Eneas Araujo, Renê Anísio da Paz
Desenvolvimento de propantes cerâmicos sintéticos à base de metacaulim
ativado alcalinamente e nanomateriais de carbono …………………………………...………………...20
Vitor Polezi Pesce de Campos, Guilherme F. B. Lenz e Silva
Determinação da porosidade em agregados reciclados por métodos
químicos e físicos ...........................................................................................................................................21
Ana Yumi Asada Jacomo, Laís Bento Cazelato,
Rafael dos S. Macedo, Carina Ulsen
Determinação química do teor de pasta de cimento endurecida em
agregados reciclados ……………………………………………………………………………………………........23
Laís Bento Cazelato, Ana Yumi Asada Jacomo,
Rafael dos S. Macedo, Carina Ulsen
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Difração de raios X in situ com radiação síncrotron …..……………….…………………………………25
Arthur Seiji Nishikawa, Hélio Goldenstein
Efeito do ângulo da pistola sobre o formato do cordão de uma soldagem
em aço ASTM 516 Gr 70 por meio do processo GMAW ………………………………...…..…………..27
Gustavo Requena de Lima, Jeferson José de Carvalho,
Antonio do Nascimento Silva Alves, Luan dos Santos Silva,
Sérgio Duarte Brandi
Estudo da corrosão/degradação de cimento Portland III em meio contendo cloretos ….....28
Camila Teixeira Costa, Minara Kelly Saraiva De Aguiar
Estudo da segregação de íons na superfície de nano-óxidos e sua influência
no processo de sinterização: o caso MgAl2O4 – Li2O …………………………………………………..30
André Avancini Bernardes, Douglas Gouvêa,
Kléber Lanigra Guimarães
Estudo do mecanismo do refino de grão do latão 70/30 inoculado
com fósforo e zircônio ………………………………………………………………………………………………..31
Thiago Pires Nagasima, Marcelo Alexandre Tirelli,
Juan Marcelo Rojas Arango, Marcelo de Aquino Martorano,
Angelo Fernando Padilha
Graphitization of amorphous carbons with metallic catalysts ……………………………………….32
Grecia M. S. Gámez Colina, Léa Senseby,
Gisele Aparecida Amaral Labat, Guilherme F.B. Lenz e Silva
Influência das condições de simulação física de soldagem em serviço
sobre o teor de oxigênio e propriedades mecânicas do metal de
solda utilizando DOE ……......................................................................................................................……33
Gustavo José Suto de Souza, Arthur Santana de Souza,
Sérgio Duarte Brandi
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4
Masterbatch líquido como alternativa para dispersão de cargas micro e
nanométricas em matriz polimérica …………………………………………………………………………….35
Ivan Ribeiro Soares, Ernane da Silva Fernandes,
Douglas Morais, Éder Baroni da Silveira
Material carbonoso derivado do resíduo liquido do processo Kraft ……………………………….36
Natália Alberti Guedes, Caio Zuccolan Carvas,
Leidy Julieth Hernández Buitrago, Gisele Aparecida Amaral Labat,
Guilherme Frederico Bernardo Lenz e Silva
Modelagem e simulação numérica de soldagem em serviço …………………………………………38
Antonio do Nascimento Silva Alves, Rubelmar Maia de Azevedo Cruz Neto,
Dario Magno Batista Ferreira, Sergio Duarte Brandi
Principais morfologias de blendas poliméricas e suas respectivas propriedades ……………39
Éder Baroni da Silveira, Ticiane Sanches Valera
Produção de nanofibras de sílica por meio da fiação por sopro em solução
para remoção de azul de metileno ………………………………………………..…………….……….……...40
Lucas Leite Severo, Romualdo Rodrigues Menezes,
Rosiane Maria da Costa Farias
Segregação de íon na superfície de nano-óxidos e sua influência na
estabilidade termodinâmica das nanopartículas …………………………………………………………..42
Andre Luiz Da Silva, Douglas Gouvêa
Síntese de zeólita A e hidroxisodalita a partir de metacaulim em meios
reacionais com diferentes razões Na/Al ………………………………………………………………………43
Raphael Cons Andrades, Francisco Rolando Valenzuela-Díaz,
Roberto de Freitas Neves, Thamyres Cardoso de Carvalho
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5
Solidificação/estabilização de resíduos líquidos e sólidos na produção
de novos materiais ………………………………………………………………………………………………….…44
Leidy Julieth Hernández Buitrago, Gisele Aparecida Amaral Labat,
Guilherme Frederico Bernardo Lenz e Silva
Suporte eletrocatalítico sustentável de carbono para células de
combustível a álcool …………………………………………………………………………………………………..46
C. Z. Carvas, N. A. Guedes, E. Leal da Silva, A. Cuña,
C. F. Malfatti, G. A. A. Labat, G. F. B. Lenz e Silva
Utilização da fibra de carbono como aditivo em argamassas ………………………………………...48
Igor Novais Santos, Éder Baroni da Silveira2 Fábio Conte Correia
Viabilidade técnica da fabricação de carvão ativado de resíduos de coco ………………………50
Cesar Yuji Narita, Gustavo José Suto de Souza,
Cyro Takano, Marcelo Breda Mourão
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Aditivos antichama não tóxicos para ABS aplicados em equipamentos
elétricos e eletrônicos
Priscila Alves Martins1, Ticiane Sanches Valera1, Jorge Alberto Soares Tenório1
1Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo, SP
Resumo:
Equipamentos elétricos e eletrônicos estão vastamente presentes no cotidiano das
pessoas. Grande parte destes dispositivos são formados com materiais poliméricos, dentre
eles, o copolímero de Acrilonitrila Butadieno Estireno (ABS) frequentemente é utilizado na
carcaça de equipamentos. Contudo, devido a risco de incêndios, a utilização de aditivos
antichama é obrigatória. Os antichamas comercializados no Brasil são formados de
componentes bromados, que são tóxicos, e são liberados no ambiente causando
contaminação passiva em todos que têm contato. Preocupados com esta realidade e
considerando as legislações internacionais, européias e norte-americanas, que restringem
o uso de aditivos tóxicos, o presente estudo investigou uma nova rota de aplicação de
aditivos antichama não tóxicos. Neste trabalho foram preparados compósitos de ABS, com
a adição de argila organofílica e retardantes de chama livres de halogênio, como: o
polifosfato de amônio e a melamina. Os compósitos obtidos apresentaram classificação V-
2 e V-0 na norma UL94, resultados estes equivalentes aos dos materiais comercializados
com aditivos bromados.
Palavras-chave:
Compósito de ABS, antichama, UL94.
Contato:
Priscila Alves Martins, [email protected]
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Análise da interação eletromagnética de material compósito à base de carbono
com estrutura esponjosa em matrizes dielétrica
Braulio H. K. Lopes1, Roberto C. Portes2, Miguel A. Amaral Jr.3, Deigo E. F. Vergara3, Jossano
S. Marcusso3, Gisele Aparecida Amaral Labat4, Guilherme F. B. L. Silva4, Sandro F. Quirino2,
Maurício R. Baldan3
1Instituto Tecnológico de Aeronáutica, São José dos Campos, SP
2ETEP Faculdades, São José dos Campos, SP
3Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais, São José dos Campos, SP
4Universidade de São Paulo, São Paulo, SP
Resumo:
Neste trabalho foi analisada a diferença da absorção eletromagnética de um material
composto constituído de bio-carbono grafítico com estrutura esponjosa em forma de
particulado distribuído ao longo da uma matriz de resina poliéster ortoftálica e em matriz
de silicone. O pó de carbono foi obtido da lignina de descarte da indústria de papel que
sofreu uma polimerização controlada relativamente simples, porém com grande taxa de
obtenção de estrutura grafítica. Para cada matriz, foi feito um estudo com porcentagem
de 1%, 5% e 10 % de particulado na matriz dielétrica e verificado o comportamento
eletromagnético através dos parâmetros Sij para cada composto. A faixa de frequência
analisada foi de 8,2 a 12,4 GHz, referente a banda X, devido a ser a banda utilizada por
radares no setor aeronáutico e aeroespacial segundo as normas técnicas. Paralelamente à
análise da absorção eletromagnética, foi realizado um estudo a partir dos parâmetros Sij
em relação a heterogeneidade da distribuição do particulado ao longo da matriz e sua
influência na resposta eletromagnética e desta forma evidenciando o grau de dificuldade
na produção de amostras contendo material condutor em forma de pó e matriz isolante.
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Palavras-chave:
Carbono poroso, Absorvedores eletromagnéticos, Banda X, Bio-material
Contato:
Braulio Haruo Kondo Lopes, [email protected]
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Análise de energia de coesão de revestimento duro ERCoCr-C por
soldagem pelo processo TIG
Jeferson José de Carvalho1, Jaime Casanova Soeiro Junior1, Antonio do Nascimento Silva
Alves1, Rubelmar Maia de Azevedo Cruz Neto1, Nicollas Freitas de Arruda1, Sérgio Duarte
Brandi1
1Universidade de São Paulo, São Paulo, SP
Resumo:
O revestimento duro é requerido em situações em que o desgaste por abrasão deve
ser minimizado. Na mineração, as ferramentas são submetidas a condições de abrasão e
corrosão excessivas, o que requer aplicações de ferramentas especiais que permitam
otimizar sua vida útil. Ligas de cobalto são uma opção para o revestimento de materiais
sujeitos à abrasão, pois apresentam propriedades mecânicas adequadas para esta
situação. A coesão do depósito é uma informação importante para evitar o destacamento
de parte do revestimento em serviço. Este trabalho tem por objetivo propor um
dispositivo e uma metodologia para análise da energia de revestimentos por soldagem
por diferentes técnicas de deposição. Neste trabalho o revestimento por soldagem foi
realizado sobre uma chapa de aço ASTM A516 Grau 70, com as dimensões
150x200x12mm. O metal de adição utilizado foi foi o AWS A5.21 ERCoCr-C. A soldagem
realizada foi mecanizada utilizando o processo de soldagem TIG. Foram usadas duas
energias de soldagem 0,74 kJ/mm e 1,15 kJ/mm, com a deposição de duas camadas de
revestimento. Para o ensaio de cisalhamento foi desenvolvido um dispositivo seguindo os
critérios da norma ASTM A263, para chapas revestidas. Os resultados mostraram que para
a condição com menor energia de soldagem e com duas camadas, foi observada uma
redução de 50% da energia de coesão em relação a condição com uma camada
depositada. Para a condição com maior energia de soldagem com duas camadas, ocorreu
redução de aproximadamente 20% em relação a mesma condição com uma camada. Após
a fratura, foi obtida a área de contato da região do revestimento, tendo como base o valor
da área que permita desconsiderar falhas provenientes da soldagem, como regiões com
falta de fusão ou de trincas de alívio de tensões dos revestimentos. O dispositivo garantiu
reprodutibilidade nos resultados e proporcionou uma comparação entre as amostras, o
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que permitiu validá-lo com base nos resultados obtidos, possibilitando obter a variação da
energia de coesão em função da energia de soldagem no revestimento.
Palavras-chave:
Revestimento duro por soldagem, coesão, cisalhamento
Contato:
Jeferson José de Carvalho, [email protected]
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Avaliação da fragilização por hidrogênio em aços “Dual Phase” tratados
intercriticamente seguidos do processo têmpera e partição e
termomecanicamente com deformação à quente
Dany Michell Andrade Centeno1, Hélio Goldenstein1
1Universidade de São Paulo, São Paulo, SP
Resumo:
O desenvolvimento de aços de alta resistência, como o aço Dual Phase, tem
direcionado seus esforços nas atuais demandas do mercado mundial, as quais têm como
propósito a diminuição do consumo de combustível gerando materiais mais leves e
resistentes. Assim, diversas pesquisas têm abordado esses requerimentos propondo
modificações estruturais, reformulando tratamentos térmicos e otimizando processos de
conformação. Entretanto, a alteração microestrutural que resulta na melhora de
propriedades mecânicas, pode ocasionar uma perda de ductilidade e susceptibilidade a
danos provocados pelo hidrogênio. O objetivo do trabalho foi avaliar uma série de
tratamentos térmicos, os quais implicavam processos de têmpera e partição; tratamentos
termomecânicos que simulavam fisicamente o processo de estampagem à quente,
variando a deformação em 10% e 30%, e processos que combinaram a estampagem à
quente com subsequente tratamento de partição. Todos os tratamentos foram realizados
no campo intercrítico no simulador termomecânico Gleeble, acoplado à linha de difração
de raios X (XTMS) do Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano). Desta forma, foi
acompanhado in situ o desenvolvimento das microestruturas durante esses processos.
Complementando, a parte de caracterização foi realizada por meio de técnicas
metalográficas com suporte de microscopia óptica e eletrônica de varredura (MEV-FEG),
permitindo uma análise mais profunda da microestrutura obtida. Uma vez caracterizada a
microestrutura, as amostras foram submetidas a ensaios de resistência ao trincamento por
hidrogênio segundo a norma NACE TM0284 (Hydrogen Induced Cracking – HIC),
utilizando a solução A desaerada com injeções de H2S. Adicionalmente, foi feita a medição
de hidrogênio ancorado na microestrutura estudada, após tratamentos, utilizando a
técnica de dessorção térmica disponível no LNNano. O intuito de avaliar a
susceptibilidade à fragilização por hidrogênio na microestrutura desenvolvida por cada
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tratamento térmico proposto visa estudar o comportamento microestrutural quando
submetido a esse tipo de testes.
Palavras-chave:
Dual phase, têmpera e partição, fragiliação por hidrogênio
Contato:
Dany Michell Andrade Centeno, [email protected]
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Avaliação do comportamento tribológico de materiais para aplicações
em válvulas de motores flex-fuel
Vinicius Rosário Dyonisio1, Alexander Zuleta Durango1, Roberto Martins de Souza1
1Universidade de São Paulo, São Paulo, SP
Resumo:
No Brasil, o motor com a tecnologia “flex-fuel” já domina o mercado de automóveis e
esse tipo de motor tende a ter sua empregabilidade aumentada no mundo todo. Esses
motores, sendo uma variação do motor de combustão interna, definido portanto como
uma máquina térmica que transforma a energia química em energia mecânica, é um
sistema mecânico. Em qualquer sistema mecânico existem desgastes ocasionados pela
movimentação relativa de componentes por meio do atrito. O par tribológico objeto de
estudo é o par válvula-sede, que permite a entrada de combustível e ar na câmara de
combustão e a saída dos gases, produtos da combustão. O estudo desse par tribológico é
de relevância para os motores flex-fuel, dado que o etanol como combustível, aumenta a
potência do motor, levando a maiores carregamentos termomecânicos e
consequentemente tribológicos nos componentes. O objetivo do trabalho é validar uma
metodologia desenvolvida, realizando ensaios tribológicos com diferentes materiais para
aplicações em válvulas, caracterizar os mecanismos de desgaste e contribuir para a
análise do sistema válvula-sede de motores flex-fuel.
Palavras-chave:
motor flex-fuel, válvulas, atrito, desgaste
Contato:
Alexander Zuleta Durango, [email protected]
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Caracterização microestrutural e avaliação da susceptibilidade à corrosão mediante
técnicas de impedância eletroquímicas (EIS) em aços microligados
API 5L X65 e API 5L 80 com diferentes teores de Mn e Nb
Janeth Marlene Quispe Avilés1, Hercílio Gomes de Melo1
1Universidade de São Paulo, São Paulo, SP
Resumo:
A maior fonte para a geracao de energia proveem do petroleo e gás natural. Pela
crescente demanda da extração é transporte destes produtos, tem-se como resultado a
necessidade de utilizar materiais que possuam maior resistência às altas pressões de
operação, sendo atualmente utilizados os aços de alta resistencia e baixa liga ARBL ou
HSLA, os quais respondem à expectativa pela alta resistência mecânica e boa
soldabilidade. Nas aplicações da indústria petrolífera, estes tipos de aços são expostos a
meios corrosivos que contêm altos teores de H2S e CO2, tornando-os suscetíveis a danos
provocados pelo hidrogênio.
Neste trabalho, foi estudada a resistência à corrosão de dois tubos de aço
microligados API 5L X65 e API 5L X80, sendo a principal diferença destes a variação de
Mn e Nb. Foram realizadas análises das inclusões examinadas em Microscópio Óptico
(MO) e a microestrutura avaliada por meio de Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV)
com análise por espectroscopia de energia dispersiva (EDS). Para o estudo e avaliação da
susceptibilidade à corrosão foram realizados ensaios aplicando as técnicas de: impedância
eletroquímica, sendo avaliado o potencial de circuito aberto (OCP – Open Circuit
Potential); espectroscopia de impedância eletroquímica (Electrochemical Impedance
Spectroscopy - EIS) e curvas de polarização potenciodinâmica em um eletrólito composto
de 0,5% ácido acético e 5% cloreto de sódio (solução A, NACE TM0284-11) com e sem
injeções de H2S. O tempo de exposição foi de 24h.
Os dois tubos estudados apresentaram microestrutura ferrítica com presença de
microconstituinte M/A (martensita/austenita) disperso pela matriz. O tubo API 5L X65
apresentou uma microestrutura ferrítica com presença de microconstituinte perlita
degenerada dispersa pela matriz . As inclusões apresentaram formato principalmente
arredondado com presença de Al e Ca (óxidos) para ambos os tubos. Os resultados dos
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15
ensaios eletroquímicos mostraram que o aço X80 é mais suscetível à corrosão e que as
injeções de H2S aumentaram a suscetibilidade à corrosão dos dois aços microligados.
Palavras-chave:
Aços microligados, espectroscopia de impedância eletroquímica, corrosão, H2S.
Contato:
Janeth Marlene Quispe Avilés, [email protected]
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Comportamento tribológico de revestimentos à base de carbono (DLC e W-DLC)
durante testes de movimento recíproco
Cassiano Ferreira Bernardes1, Newton Kiyoshi Fukumasu1, Guilherme Antônio Assis
Machado2, Izabel Fernanda Machado1
1Universidade de São Paulo, São Paulo, SP
2Fiat Chrysler Automobiles, Betim, MG
Resumo:
Os revestimentos à base de carbono são utilizados em várias aplicações industriais,
normalmente para melhorar o comportamento de desgaste e atrito. Neste trabalho, são
analisados dois revestimentos baseados em carbono: “Diamond Like Carbon” (DLC)
amorfo, não dopado, produzido por um processo de Deposição Química Melhorado por
Plasma (PECVD), e um DLC dopado com Tungstênio (W-DLC), produzido pelo Processo de
Deposição Física (PVD). As propriedades mecânicas (dureza e módulo de elasticidade) são
medidas pela técnica de nanoindentação utilizando o triboindentador Hysitron TI950,
enquanto os aspectos tribológicos dos revestimentos (comportamento de desgaste e
coeficiente de atrito) são avaliados por testes de movimento reciprocativo no tribômetro
Optimol SRV v4. O DLC apresentou maior dureza e módulo de elasticidade quando
comparado ao W-DLC. Os resultados também indicam que o DLC apresenta um menor
coeficiente de atrito e cargas críticas mais elevadas para apresentar a delaminação do
revestimento quando comparado com W-DLC.
Palavras-chave:
COF (coeficiente de atrito), desgaste, DLC
Contato:
Cassiano Ferreira Bernardes, [email protected]
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Desenvolvimento de isolantes cerâmicos à base de geopolímero de silicato
de alumínio com aditivos e diferentes adições de resíduos de madeira para
ajuste da porosidade após queima
Damião de Carvalho Pereira1, Guilherme Frederico Bernades Lenz1
1Universidade de São Paulo, São Paulo, SP
Resumo:
Para contribuição com o conforto térmico e acústico nas construções, está sendo
desenvolvido no laboratório LM2C2 um material cerâmico com porosidade controlada
usando Al2O3.Na2O.SiO2,. É usado metacaulim como base. Al2O3, sílica coloidal, microssílica
e hidróxido de sódio são utilizados para a formação de fases específicas do sistema
ternário, como β-Alumina, Carnegieite, Mulita e Corundum. A mistura destes componentes
forma o geopolímero, um material com resistência mecânica, química, térmica e
durabilidade. Quatro formulações com os seguintes percentuais estão sendo estudadas,
Al2O350%Na2O19%SiO231%, Al2O330%Na2O31%SiO239%, Al2O335%Na2O5%SiO260% e
Al2O345%Na2O10%SiO245%. Foram usados os teores de serragem de 10, 8 e 6% com o
sisal fixo em 3%. Houve a caracterização quanto a porosidade geométrica antes e depois
do tratamento térmico. Foram feitos ensaios de resistência à compressão antes e depois
da queima. As fases cristalinas foram analisadas por meio da difração de Raios X. Com
base nesses resultados e análises mais criteriosas o estudo deste material foi
condicionado para uma porosidade controlada com teores de serragem de 1% e 3% e sisal
com valor fixo de 1,5%. As composições foram remodeladas com auxílio da ferramenta
Solver do MSExcel® para atender duas regiões do sistema ternário. As composições
estudadas são Al2O328%Na2O21%SiO251%, Al2O346%Na2O22%SiO232%. Ambas as
composições são trabalhadas com escória e sem escória, para posteriores tratamentos de
dados.
Palavras-chave:
Geopolímero, material acústico, material refratário, metacaulim ativado
Contato:
Damiao de Carvalho Pereira, [email protected]
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18
Desenvolvimento de nanocompósitos de polietileno verde com nanocelulose
Ray Manoel de Eneas Araujo1, Renê Anísio da Paz1
1Universidade Federal de Campina Grande, Campina Grande, PB
Resumo:
A cada dia, a busca por um mundo sustentável é o objetivo de muitos, visto que o
aumento do consumo de combustíveis fósseis agride mais e mais o meio ambiente. A
busca por materiais renováveis é o desafio de uma boa parte dos cientistas. A
nanocelulose caracteriza-se como um polímero natural, em grande abundancia no
mundo[1], e com propriedades mecânicas muito satisfatórias que chamam atenção dos
pesquisadores da classe polimérica. Este polímero natural é adicionado a uma matriz
polimérica com o intuito de melhorar ainda mais suas propriedades[2,3]. O objetivo geral
deste trabalho é obter nanocompósitos de polietileno verde com 1 e 3% de nanocelulose,
pelo método de intercalação por fusão. Com a adição das cargas de NCC, foi possível
observar certa interação entre a carga e matriz, pelo fato da análise de DRX apresentar
um provável aumento na cristalinidade dos materiais obtidos. Na espectroscopia de
infravermelho, foi possível observar alterações nos picos, o que significa que houve
alteração na estrutura do material à medida que aumentava o teor de carga. No ensaio de
tração observou-se que a composição com 1% de NCC apresentou maior rigidez, diferente
do material com 3% que aconteceu o inverso, de modo que apresentou maior
alongamento. Houve também aumento da resistência ao impacto. Na análise
termogravimétrica observou-se que com o acréscimo de NCC diminuiu o nível de perda de
massa do material. Já análise de DSC, ao incorporar a carga na matriz, observou-se uma
diminuição no grau de cristalização do polietileno com 3% da carga, diferente da
composição com 1% de NCC. Na análise de HDT, verificou-se que com o aumento de 1%
de carga, houve o aumento da temperatura de deflexão térmica, porém, quando
acrescentou 3%, a temperatura decaiu, provavelmente pela fraca interação.
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[1] HUBBE, M. A.; ROJAS, O. J.; LUCIA, L. A.; SAIN, M. Cellulosic nanocomposites: a
review. BioResources, v.3, n.3, p.929-980, 2008.
[2] DUFRESNE. A. In Nano-Cellulose: From nature to high performance tailored
materials. Walter de Gruyter GmbH: Berlin/Boston, 2012.
[3] DUFRESNE, A.; BELGACEM, M. N. Cellulose-reinforced composites: from micro-
tonanoscale. Polimeros, v.23, p. 277-286, 2013.
Palavras-chave:
Polietileno verde, nanocompósitos, nanocelulose.
Contato:
Ray Manoel de Eneas Araujo, [email protected]
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Desenvolvimento de propantes cerâmicos sintéticos à base de metacaulim ativado
alcalinamente e nanomateriais de carbono
Vitor Polezi Pesce de Campos1, Guilherme F. B. Lenz e Silva1
1Universidade de São Paulo, São Paulo, SP
Resumo:
Nos últimos anos, o uso de propantes na técnica de fraturamento hidráulico
aumentou significativamente e, consequentemente, o estudo envolvendo nanomateriais
como aditivos nas matrizes de propantes para o desenvolvimento de propantes que
podem sofrer mudanças químicas e mecânicas dentro do reservatório ou que podem
permitir sua direção e escaneamento tornar-se alvo de empresas e universidades norte-
americanas. Este trabalho mostra um desenvolvimento com microesferas de metacaulim
ativado alcalinamente com hidróxido de sódio capaz de incorporar os nanomateriais em
sua estrutura, permitindo a ligação de diferentes aditivos que podem ser transportados
e/ou entregues dentro do reservatório. O método de produção adotado foi a mistura de
alta intensidade da matéria-prima com nanomateriais dispersos. A rota de produção
apresentou-se eficiente produzindo microesferas com grau entre 0,7 e 0,9 K&S para
esfericidade e redondamento. Os testes de esmagamento alcançaram valores entre 3 e 4
K (x 1000 psi) para as amostras sinterizadas a 1300°C. Por fim, a análise de MEV
comprovou a introdução de nanomateriais de carbono na estrutura esférica dos propantes
mesmo após a sinterização a 1450°C em atmosfera inerte.
Palavras-chave:
Propante cerâmico sintético, fraturamento hidráulico, nanotecnologia, metacaulim,
nanomateriais de carbono.
Contato:
Vitor Polezi Pesce de Campos, [email protected]
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Determinação da porosidade em agregados reciclados por métodos químicos e físicos
Ana Yumi Asada Jacomo1, Laís Bento Cazelato1, Rafael dos S. Macedo1, Carina Ulsen1
1Universidade de São Paulo, São Paulo, SP
Resumo:
O objetivo deste trabalho é desenvolver um método para a determinação da
porosidade em agregados reciclados miúdos com elevado conteúdo de carbonatos. Os
agregados reciclados resultam do processamento de Resíduos de Construção e Demolição
(RCD) (ULSEN, 2011) e a porosidade desses agregados é proveniente da pasta de cimento
aderida em suas superfícies. Entretanto, a pasta de cimento é a origem das piores
propriedades dos agregados reciclados, como menor densidade e maior absorção de água
em comparação com os agregados naturais. Essas propriedades apresentam uma
influência negativa na qualidade do concreto reciclado, afetando principalmente suas
qualidades relacionadas à tensão e durabilidade (DE JUAN e GUTIÉRREZ, 2009). O
procedimento experimental químico adotado na pesquisa utiliza o ácido clorídrico para
lixiviar seletivamente amostras contendo calcário calcítico, calcário dolomítico e cimento
hidratado Portland de alta resistência inicial, sendo os dois primeiros representativos do
carbonato de cálcio presente nos agregados reciclados e o último representativo da pasta
de cimento aderida. Em relação ao método físico, determina-se o volume dos poros
presentes nos agregados reciclados por meio da medição da densidade envelope, no
equipamento Geopyc (Micrometrics), e da densidade esqueleto por picnometria de Hélio.
Porém, há a necessidade inicial de determinar um material particulado com característica
de quase-fluido, que seria capaz de envelopar adequadamente as partículas dos
agregados reciclados miúdos, uma vez que o material envelopante certificado (Dry Flo)
utilizado no Geopyc, permite realizar ensaios apenas com materiais graúdos. Os
resultados desse trabalho possibilitarão um controle na qualidade dos agregados
reciclados, já que a porosidade é o parâmetro mais crítico a ser determinado nestes
agregados. Na parte química, concluiu-se que o ácido clorídrico não foi seletivo, uma vez
que lixiviou tanto os carbonatos da rocha quanto os da pasta de cimento, não sendo
possível sua quantificação. Em relação ao método físico, pela pesquisa ter sido iniciada há
poucos meses, ainda não se tem conclusões concretas. Entretanto, com os estudos
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realizados até o momento, o candidato que melhor envelopou as partículas sem penetrar
nos poros foram as microesferas de vidro.
Palavras-chave:
Resíduos de Construção e Demolição, caracterização de materiais, construção sustentável.
Contato:
Ana Yumi Asada Jacomo, [email protected]
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Determinação química do teor de pasta de cimento endurecida em agregados reciclados
Laís Bento Cazelato1, Ana Yumi Asada Jacomo1, Rafael dos S. Macedo1, Carina Ulsen1
1Universidade de São Paulo, São Paulo, SP
Resumo:
O projeto tem como finalidade elaborar um método de lixiviação seletiva em meio
ácido, utilizando diferentes condições de pH, agitação e temperatura para quantificar a
pasta de cimento endurecida em agregados reciclados com elevado conteúdo de
carbonatos.
O teor de pasta de cimento afeta propriedades de agregados reciclados como
porosidade e absorção de água (DE JUAN e GUTIERREZ, 2009), no entanto, não encontra-
se na literatura método padronizado para determinar teor de pasta de cimento em
agregados reciclados, sendo mais utilizado o método de lixiviação com solução de ácido
clorídrico (QUARCIONI E CINCOTTO, 2006) que não é seletivo por lixiviar diferentes fases
impossibilitando suas quantificações.
O desenvolvimento do projeto consiste no preparo de soluções tampão ácida e
solução ácida para lixiviar de modo seletivo amostras de resíduos de construção e
demolição com intuito de quantificar a pasta de cimento presente. Para isso, os ensaios de
lixiviação realizados consistem em reagir 100 ml das soluções anteriormente citadas sob
agitação e aquecimento a 60°C com 2 g de amostra de calcário calcítico, calcário
dolomítico e cimento Portland V (CP-V). O pH do sistema é verificado no início e em
tempos pré-determinados em um período de 24 horas a fim de analisar a eficiência do
processo. Por fim, as misturas são filtradas para separar os resíduos insolúveis e calcular o
rendimento da operação. Os resultados indicarão se é possível lixiviar seletivamente
agregados reciclados de modo a separar a pasta de cimento dos carbonatos, tornando
assim possível determinar o teor de pasta de cimento nos agregados.
Este trabalho pertence a um projeto de iniciação científica iniciado em agosto de
2016 e encontra-se em desenvolvimento, deste modo, não apresenta conclusões
concretas. Através dos estudos presentes até este momento nota-se que a metodologia
proposta pode ser um dos caminhos utilizados na quantificação de pasta de cimento
aliada a resultados de análises químicas, mineralógicas e termogravimétricas. Entretanto,
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diferentes soluções e condições deverão ser testadas a fim de validar o tratamento de
agregados reciclados por lixiviação seletiva.
Palavras-chave:
Agregados reciclados, pasta de cimento, lixiviação seletiva
Contato:
Laís Bento Cazelato, [email protected]
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Difração de raios X in situ com radiação síncrotron
Arthur Seiji Nishikawa1, Hélio Goldenstein1
1Universidade de São Paulo, São Paulo, SP
Resumo:
O estudo da correlação entre as propriedades macroscópicas dos materiais com sua
microestrutura e propriedades cristalinas é uma das bases da ciência dos materiais. No
que concerne ao estudo dessas características, técnicas experimentais que fazem uso do
espalhamento de partículas subatômicas (fótons, elétrons e nêutrons) têm sido utilizadas
para investigar estas correlações. Exemplos destas técnicas incluem microscopia, difração,
espectroscopia e tomografia. Embora normalmente sejam aplicadas de forma ex situ, isto
é, em materiais previamente ensaiados, elas também podem ser utilizadas durante o
próprio experimento, de forma in situ.
A motivação de técnicas in situ aplicadas em materiais metálicos reside tanto na
pesquisa de caráter fundamental, quanto do ponto de vista prático, neste último caso, seja
na pesquisa de novos materiais, ou no estudo de processos industriais. Exemplos de
fenômenos que podem ser estudados in situ incluem estudo de transformações de fases,
recuperação e recristalização, evolução de textura cristalográfica, redistribuição de solutos
e mecanismos de deformação.
Nos últimos anos, o avanço no desenvolvimento de novas fontes, detetores de rápida
resposta, sistemas de posicionamento de amostras deram mais dinâmica à utilização de
técnicas de caracterização in situ. Em particular, raios X gerados por fontes de luz
síncrotron usados em medidas de difração em geral garantem alta resolução temporal,
bem como penetração suficiente para obter-se informação do bulk; por este motivo, é a
técnica de acompanhamento in situ mais utilizada. Há instalações dedicadas à
experimentação por difração de raios X in situ nas principais fontes de luz síncrotron do
mundo. No entanto, normalmente essas instalações foram concebidas a partir de linhas
pré-existentes, adaptando-se porta amostras para experimentos in situ. Em 2008, o grupo
de Caracterização e Processamento de Materiais (CPM) do Laboratório Nacional de
Nanotecnologia (LNNano) deu início à implementação da instalação X-ray Scattering and
Thermo-Mechanical Simulation (XTMS) dedicada à simulação termomecânica de materiais
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metálicos com acompanhamento in situ por difração de raios X. A nova estação
experimental, montada na linha XRD1 do Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (LNLS),
dado seu objetivo final, compreende uma ferramenta versátil e poderosa no que diz
respeito a caracterização de metais.
O presente trabalho apresenta a estação XTMS e demonstra o potencial de aplicação
das instalações. Isso será feito pela ilustração de alguns estudos de caso, a citar:
- Estudo das transformações de fases durante o tratamento térmico de Têmpera e
Partição (Q&P);
- Estudo do alívio de tensões e transformações de fases durante o revenimento de
ligas supersaturadas em carbono e nitrogênio e,
- Avaliação da transformação martensítica induzida por deformação em um aço
inoxidável austenítico metaestável.
Palavras-chave:
Difração de raios X, in situ, síncrotron, caracterização
Contato:
Arthur Seiji Nishikawa, [email protected]
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Efeito do ângulo da pistola sobre o formato do cordão de uma soldagem
em aço ASTM 516 Gr 70 por meio do processo GMAW
Gustavo Requena de Lima1, Jeferson José de Carvalho2, Antonio do Nascimento Silva
Alves2, Luan dos Santos Silva1, Sérgio Duarte Brandi2
1Faculdade de Tecnologia Itaquera – Miguel Reale, São Paulo, SP
2Universidade de São Paulo, São Paulo, SP
Resumo:
Esse trabalho tem como objetivo avaliar a influência da posição da pistola sobre a
morfologia do cordão de solda e microdureza na zona afetada pelo calor (ZAC). Para isso,
foi realizada a soldagem em chapas de aço ASTM 516 Gr 70, com dimensões 100 mm x
200 mm x 12,9 mm de espessura utilizando o processo GMAW, metal de adição AWS
A5.18-05 ER70S6 Copper Free com 1,2 mm de diâmetro, variando a posição da pistola em
90° (Neutro), -20° (Empurrando) e +20° (Puxando). A partir dos resultados da análise
macrográfica, a posição +20° (Puxando) apresentou cordão com a morfologia mais
adequada para aplicações como por exemplo soldagem em serviço, isto é, maior largura,
menor reforço e penetração inferior em relação às demais posições da pistola.
Palavras-chave:
Soldagem em serviço, soldagem MIG/MAG, ASTM 516 Gr-70, formato do cordão
Contato:
Gustavo Requena de Lima, [email protected]
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Estudo da corrosão/degradação de cimento Portland III em meio contendo cloretos
Camila Teixeira Costa1, Minara Kelly Saraiva De Aguiar1
1Universidade de Mogi das Cruzes, São Paulo, SP
Resumo:
Construções civis em regiões litorâneas estão sujeitas à deterioração devida à
umidade e à salinidade da atmosfera. Os danos causados precisam ser levados em
consideração, haja vista, que os reparos e as manutenções destas obras são responsáveis
por aproximadamente 10% do PIB anual. A principal causa do dano é a falta de vistorias
durante a execução da obra, isso faz com que os estudos patológicos sejam cruciais para
previsões e prevenções de avarias em obras de construção civil. A presença de
corrosão/degradação pode ser determinada observando a existência de destacamento do
concreto, fissuras devido às forças de expansão ou ao percentual de permeabilidade do
material. Um dos principais agentes causadores de danos ao concreto é o carbonato, ele
compromete a proteção alcalina através da carbonatação. Este processo se inicia pelo
contato da umidade com o concreto, originando a redução do pH do meio. O presente
trabalho tem por objetivo o estudo das patologias e possíveis métodos de redução dos
danos causados pela corrosão/degradação, e com isto, aumentar o tempo de vida útil das
construções litorâneas. Os estudos serão realizados em Cimento Portland III de
composição comercial e em Cimento Portland III modificados. Os cimentos serão expostos
em meios corrosivos para melhor compreensão do comportamento destes. Para isto,
diferentes literaturas a respeito deste tema serão estudadas. Os modelos matemáticos
desenvolvidos por Helene (1983) e Tuutti (1982) serão aplicados e comparados com os
resultados obtidos. Os possíveis resultados obtidos serão importantes, não somente pela
possibilidade de redução dos custos gerados pelos danos, mas também pela prevenção de
acidentes nas construções e aumento da segurança em obras de construção civil.
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Palavras-chave:
Concreto, corrosão, degradação de concreto
Contato:
Camila Teixeira, [email protected]
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30
Estudo da segregação de íons na superfície de nano-óxidos e sua influência no
processo de sinterização: o caso MgAl2O4 – Li2O
André Avancini Bernardes1, Douglas Gouvêa1, Kléber Lanigra Guimarães2
1Universidade de São Paulo, São Paulo, SP
2Instituto de Pesquisas Tecnológicas, São Paulo, SP
Resumo:
O uso de materiais nanométricos possui um enorme potencial de crescimento devido
às suas propriedades únicas quando comparados aos materiais em escalas maiores, ou
bulk. O material alvo deste estudo é o aluminato de magnésio, espinélio de magnésio, que
quando sinterizado sob determinadas condições de temperatura e pressão, adquiri alta
resistência mecânica e torna-se transparente a comprimentos de onda que variam do
ultravioleta ao infravermelho. Apesar das aplicações militares e aeroespaciais que este
material possui, alcançar estas propriedades é dispendioso, pois a temperatura e pressão a
serem atingidas são muito altas. Uma maneira bem sucedida de se produzir o aluminato
de magnésio é fabricá-lo com grãos nanométricos e dopá-lo com íons como o Li+, o que
tem se mostrado eficaz na diminuição da temperatura e pressão de sinterização.
Este projeto tem como base a visão de que, durante a sinterização, os íons utilizados
na dopagem segregam na superfície das nanopartículas e nos contornos de grão, duas
regiões com excesso de energia e extremamente abundantes em nanomateriais
policristalinos. Para se consolidar este entendimento, durante este trabalho de mestrado
pretende-se estudar a cinética de segregação dos dopantes em diferentes estágios de
sinterização, buscando compreender como a diminuição da energia de superfície contribui
para a diminuição da temperatura de sinterização e controle da nanoestabilidade.
Palavras-chave:
Materiais cerâmicos, nanopartículas, química de superfície, nanoestabilidade, aluminato
de magnésio
Contato:
André Avancini Bernardes, [email protected]
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Estudo do mecanismo do refino de grão do latão 70/30 inoculado
com fósforo e zircônio
Thiago Pires Nagasima1, Marcelo Alexandre Tirelli1, Juan Marcelo Rojas Arango2, Marcelo
de Aquino Martorano1, Angelo Fernando Padilha1
1Universidade de São Paulo, São Paulo, SP
2Universidad de Antioquia, Medellín - Colômbia
Resumo:
O refino de grão da estrutura bruta de solidificação da liga Cu-30%Zn (latão 70/30)
foi realizado a partir de adições de P e Zr ao banho líquido. O mecanismo desta
inoculação foi então estudado a partir de técnicas de microscopia e microanálise. Foram
realizadas microanálises por espectroscopia de dispersão de energia (EDS) e de
comprimento de onda (WDS) em precipitados, geralmente facetados, contendo Zr e P em
uma proporção equivalente à da fase ZrP. Sugere-se que as adições causaram a formação
de partículas sólidas de ZrP, nas quais ocorreu a nucleação heterogênea de grãos da fase
Cu-alfa, resultando no refino de grão. Essa teoria seria reforçada pelos cálculos de
desajuste entre o beta-ZrP e o Cu-alfa.
Palavras-chave:
Refino de grão, cobre, latão, nucleação heterogênea
Contato:
Thiago Pires Nagasima, [email protected]
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Graphitization of amorphous carbons with metallic catalysts
Grecia M. S. Gámez Colina1, Léa Senseby1, Gisele Aparecida Amaral Labat1, Guilherme F.B.
Lenz e Silva1
1Universidade de São Paulo, São Paulo, SP
Resumo:
Graphite, the most stable state of carbon at room temperature, has a crystallographic
structure, providing both good thermal and chemical properties. Those properties make it
attractive to be used as electrode in the steel industry and also as refractory material.
Commercially it is produced by electrical resistive heating at temperature about 3000 K
for two weeks, resulting in an expensive methodology. In order to reduce the high energy
consumption, studies have been conducted to better perform synthetic graphite, and
catalytic graphitization appears to be relevant.
This project focuses on the use of metallic catalysts (Ni, Mo, Fe, Si, B, Al) to evaluate
the graphitization process of carbon precursors, under various heat treatment
temperatures. Furthermore, it will be studied the influence of mass and size catalyst, as
well as the time of process. The formation of carbide can take place during the
graphitization process, and its role in graphite formation will be a point of interest too. To
aim the objective, physical mixtures will be made between the carbon sources and metal
powders in a high energy ball milling. Afterwards, the mixtures will be pressed and the
pellets placed in an oven under inert atmosphere (Argon). Graphite and carbides
formation will be evaluated through different techniques such as X-Rays Diffraction, SEM,
Raman spectroscopy, Laser Granulometry, Differential Thermal Analysis and EBSC.
Palavras-chave:
Graphitization, carbides formation, amorphous carbons.
Contato:
Grecia M. S. Gámez Colina, [email protected]
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Influência das condições de simulação física de soldagem em serviço sobre o teor
de oxigênio e propriedades mecânicas do metal de solda utilizando DOE
Gustavo José Suto de Souza1, Arthur Santana de Souza2, Sérgio Duarte Brandi1
1Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo, SP
2Faculdade de Tecnologia de São Paulo Itaquera, São Paulo, SP
Resumo:
Eletrodos revestidos tiveram seu desenvolvimento iniciado no começo do século XX
e, apesar da evolução de diversos processos de soldagem, ainda encontram ampla
aplicação, inclusive dentro da indústria de óleo e gás, por exemplo na manutenção de
tubulações de aços de alta resistência baixa liga (ARBL). Nesta aplicação, a manutenção
desses tubos é executada com o equipamento em operação (com o intuito de reduzir
custos com paradas) e, portanto, os gradientes de temperatura são mais elevados quando
comparados com soldagens realizadas ao ar, o que pode levar a redução das propriedades
mecânicas nessas juntas soldadas e causar maiores impactos financeiros e/ou ambientais.
No metal de solda resultante do eletrodo revestido E7018 (consumível usualmente
utilizado na reparação de tubos ARBL), as propriedades mecânicas têm forte relação com
a ferrita acicular, microestrutura que ocorre intergranularmente, nucleando
preferencialmente nos precipitados do metal de solda. O objetivo desse trabalho é
analisar a influência de diferentes condições de soldagem e de resfriamento sobre o teor
de oxigênio e a microdureza do metal de solda resultante do uso de eletrodos revestidos
E7018, usando técnicas de delineamento de experimentos como as metodologias Taguchi
e experimentos fatoriais. Usando o método Taguchi foi possível observar que os três
fatores (fabricante do eletrodo, corrente de soldagem e condição de resfriamento)
influenciam no teor de oxigênio e que o fornecedor do eletrodo é o fator com maior efeito
sobre a resposta, seguido pela corrente de soldagem.
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Palavras-chave:
Soldagem em serviço, ARBL, eletrodo revestido
Contato:
Gustavo José Suto de Souza, [email protected]
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Masterbatch líquido como alternativa para dispersão de cargas micro e
nanométricas em matriz polimérica
Ivan Ribeiro Soares1, Ernane da Silva Fernandes1, Douglas Morais2, Éder Baroni da Silveira3
1Universidade de Mogi das Cruzes, São Paulo, SP
2FATEC Profº Miguel Reale, São Paulo, SP
3Universidade de São Paulo, São Paulo, SP
Resumo:
Compósitos de poli (metil metacrilato) (PMMA) com diferentes teores de nano-argila
organomodificada Cloisite 20A foram preparados por meio de tensão cisalhante em
misturador vertical. O objetivo desse trabalho foi obter nanocompósitos ou compósitos de
PMMA e caracterizá-los por Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET). Os resultados
indicaram que as sínteses polímero-argila apresentaram um aumento da distância
interlamelar e possível estrutura intercalada para teores variando de 3,0 a 7,5%
peso/peso. O método de obtenção do compósito mostrou-se uma alternativa para a
indústria de masterbatches para dispersão de cargas de silicato em camada.
Palavras-chave:
Nanocompósito, compósito, resina acrílica, nano-argila, masterbatch
Contato:
Ivan Ribeiro Soares, [email protected]
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Material carbonoso derivado do resíduo liquido do processo Kraft
Natália Alberti Guedes1, Caio Zuccolan Carvas1, Leidy Julieth Hernández Buitrago1, Gisele
Aparecida Amaral Labat1, Guilherme Frederico Bernardo Lenz e Silva1
1Universidade de São Paulo, São Paulo, SP
Resumo:
O resíduo da indústria de papel e celulose, o licor negro, é substancialmente rico em
lignina (35-45% em peso - base seca), um polifenólico natural. Atualmente, este
subproduto é desvalorizado devido aos oneroros processos de purificação no isolamento
da lignina, minimizando sua viabilidade de utilização em uma em larga escala. Assim, a
produção de materiais porosos a partir do licor negro bruto pode ser uma alternativa de
grande interesse para a indústria de papel e celulose. Primeiramente, a crescente
preocupação em conceitos de sustentabilidade tem estimulado a utilização de resíduos e
subprodutos como matérias-primas alternativas em novos processos. Ademais, o material
produzido a partir de resíduos pode conter uma grande quantidade de subproduto
renovável e apresentar um custo relativamente baixo, representando um atrativo para o
mercado atual. Consequentemente, estas preocupações estimulam o interesse no
desenvolvimento de novos materiais tecnológicos avançados.
Este trabalho demonstrou uma metodologia alternativa na produção de espumas de
carbono poroso a partir do licor negro bruto e ainda parte de recuperação das matérias
inorgânicas. As espumas de carbono porosas foram facilmente sintetizadas por
polimerização química do licor negro bruto em meio alcalino, utilizando o polímero poli
metilmetacrilato (PMMA) em formato esférico, como um "modelo" para o desenvolvimento
da porosidade "micro". Após a polimerização, o material foi carbonizado, seguido de
lavagem para recuperação de alguns sais inorgânicos. Os materiais obtidos apresentaram
baixa densidade (0,36 g/ml), alta porosidade (78%) e boa estabilidade térmica e mecânica.
Imagens de tomografia computadorizada de raios X e MEV (microscopia eletrônica de
varredura) mostraram a alta porosidade do material e apesar de algumas rachaduras, o
material apresentou uma boa estabilidade mecânica. As imagens de MEV também
revelaram estruturas e porosidades nanométricas. Além disso, o ensaio de adsorção do
corante azul de metileno, mostrou uma capacidade de adsorção razoável, (37,63 mg/g)
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revelando a importante quantidade de poros menores que 100 nm, responsável pela
adsorção deste tipo de molécula. Todas essas características tornam o material viável e
vantajoso para aplicações em diversas áreas da engenharia.
A metodologia proposta demonstra a possibilidade de produção de espumas de
carbono sustentáveis associada a diversas vantagens: (i) agregar valor ao resíduo bruto, (ii)
mostrar a viabilidade do uso do licor negro bruto de forma direta, sem a geração de novos
subprodutos, visto que as etapas de purificação da lignina não são requeridas (iii) a
possível recuperação dos inorgânicos e seu eventual retorno ao processo de polpação
Kraft.
Palavras-chave:
licor negro, sustentabilidade, biomateral, carbono
Contato:
Natália Alberti Guedes, [email protected]
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Modelagem e simulação numérica de soldagem em serviço
Antonio do Nascimento Silva Alves1, Rubelmar Maia de Azevedo Cruz Neto1, Dario Magno
Batista Ferreira1, Sergio Duarte Brandi1
1Universidade de São Paulo, São Paulo, SP
Resumo:
A soldagem em serviço é uma técnica de reparo de dutos frequentemente utilizada,
pois garante o contínuo fornecimento do fluido conduzido, demonstrando oferecer uma
grande vantagem do ponto de vista econômico e ambiental. O objetivo deste estudo é
avaliar a influência da variação da energia de soldagem sobre as propriedades mecânicas
e metalúrgicas em uma junta soldada de um tubo API 5L X80 com diâmetro 40” e 16mm
de espessura. Para simulação da soldagem, será utilizado o método dos elementos finitos
através do pacote computacional Sysweld®, para obtenção dos ciclos térmicos, tempo de
resfriamento (Δt8/5), campos de temperaturas e a temperatura máxima atingida na
superfície interna da parede do duto admitindo as condições de contorno impostas pelo
meio conduzido, que neste caso será água, com vazão de 2,4 m3/h. Ao comparar a
influência de cada valor de energia de soldagem, verificou-se que os valores de dureza na
ZAC aumentaram na razão em que a energia de soldagem foi diminuída, devido a taxas
de resfriamento maiores, uma vez que a capacidade de extração de calor do fluido
conduzido influencia diretamente nos tempos de resfriamento (Δt8/5).
Palavras-chave:
Soldagem em serviço, simulação computacional, microdureza, API 5L X80.
Contato:
Antonio do Nascimento Silva Alves, [email protected]
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Principais morfologias de blendas poliméricas e suas respectivas propriedades
Éder Baroni da Silveira1, Ticiane Sanches Valera1
1Universidade de São Paulo, São Paulo, SP
Resumo:
A produção de blendas poliméricas é uma das alternativas para se obter um novo
material com propriedades diferentes dos polímeros que a constituem, possuindo a
vantagem de apresentar baixo custo de desenvolvimento quando comparada à pesquisa
para síntese de uma nova molécula. A obtenção da morfologia adequada traz a(s)
propriedade(s) de interesse para o pesquisador, que vão desde alterações nas
propriedades mecânicas até a possibilidade de obtenção de um material híbrido com
propriedades elétricas obtidas através da adição de cargas condutoras. O presente
trabalho apresentará algumas das ferramentas teóricas que a literatura disponibiliza na
tentativa de prever a morfologia de blendas poliméricas, também apresentará uma visão
geral desse universo da ciência e engenharia de materiais. A importância da seleção
adequada da metodologia de processamento e dos seus respectivos parâmetros será
discutida, pois são fatores que influenciam diretamente na definição da morfologia final,
que por sua vez definirá as propriedades que o material terá nas condições de serviço ou
mesmo para quais aplicações pode ser direcionado.
Palavras-chave:
Blendas, morfologia, processamento.
Contato:
Éder Baroni da Silveira, [email protected]
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Produção de nanofibras de sílica por meio da fiação por sopro em solução para
remoção de azul de metileno
Lucas Leite Severo1, Romualdo Rodrigues Menezes1, Rosiane Maria da Costa Farias1
1Universidade Federal de Campina Grande, Campina Grande, PB
Resumo:
Com o crescente avanço da nanotecnologia é notável que cada vez mais, os estudos
voltados para os nanomateriais vêm se expandindo para as mais diversas aplicações, a
exemplo de catálises, sensores e adsorção. Dentre os nanomateriais, as nanofibras se
destacam por apresentarem um melhor desempenho de suas propriedades quando
comparadas com as fibras micrométricas, pois a redução do diâmetro favorece o aumento
da razão área superficial/volume e, consequentemente, da reatividade do material [1]. As
nanofibras de sílica, além de apresentarem elevada área superficial, são constituídas por
grupo silanois (Si-OH) em sua superfície, o que lhe confere um excelente material
adsorvente capaz de adsorver vários tipos de moléculas e íons [2]. As nanofibras podem
ser obtidas a partir de várias técnicas, a exemplo da técnica de fiação por sopro em
solução, também conhecida como SBS (Solution Blow Spinning), que, recentemente, vem
se destacando por sua simplicidade operacional e elevada taxa de produção [3,4]. Neste
sentido, o objetivo deste trabalho foi produzir nanofibras de sílica a partir da técnica SBS
e analisar a sua capacidade de adsorção de azul de metileno dissolvido em água. Para
obtenção das nanofibras foi utilizado uma solução contendo álcool etílico absoluto, o
polivinilpirrolidona (PVP), o tetraetilortosilicato (TEOS) como precursor de sílica e o ácido
clorídrico (HCl) como catalisador. Após o processo de fiação, as nanofibras foram
calcinadas em 700°C para a remoção do PVP e obtenção da fase sílica. Em seguida as
nanofibras foram caracterizadas por MEV e DRX. A capacidade de adsorção foi,
inicialmente, analisada nos pH´s 5, 7, 9 e 11 e concentrações iniciais de AM de 5, 10, 25,
50, 100 e 250 mg/l. As medidas de absorbâncias foram realizadas usando um
espectrofotômetro de UV-VIS para determinar a concentração final das soluções após a
adsorção por 24h. A partir dos resultados, as nanofibras de sílica apresentaram diâmetro
médio de 290 nm e pelo difratograma de raios X, a sílica apresentou comportamento
amorfo, com 2θ entre 15 e 35°. A capacidade máxima de adsorção foi de 102,67 mg/g em
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pH 7 e concentração inicial de 25 mg/l. Os resultados indicaram que a SBS apresenta
potencial para a produção de nanofibras de sílica, e que estas apresentam potencial para
a adsorção de azul de metileno.
[1] OLIVEIRA, J.E.; MORAES, E.A.; COSTA, R.G.F., Nano and submicrometric fibers of
poly (D,L-Lactide) obtained by solution blow spinning: process and solution variables,
Journal of Applied Polymer Science 122, p. 3396-3405, 2011.
[2] WU, C.; YUAN, W.; AL-DEYAB, S. S.; ZHANG, K. Q. Tuning porous silica nanofibers
by colloid electrospinnig for dye adsorption; Applied Surface Science, 313, p. 389-395,
2014.
[3] FARIAS, R.M.C; MENEZES, R.R.; OLIVEIRA, J.E.; MEDEIROS, E.S. Production of
submicrometric fibers of mullite by solution blow spinning (SBS), Materials Letters 149, p.
47–49, 2015.
[4] MEDEIROS, E.S.; GLENN, G.M.; KLAMCZYNSKI, A.P.; ORTS, W. J.; MATTOSO, L. H. C.
Solution blow spinning: a new method to produce micro- and nanofibers from polymer
solutions, Journal of Applied Polymer Science 113, p. 2322–2330, 2009.
Palavras-chave:
SBS, nanofibras, adsorção, azul de metileno
Contato:
Lucas Leite Severo, [email protected]
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Segregação de íon na superfície de nano-óxidos e sua influência na
estabilidade termodinâmica das nanopartículas
Andre Luiz Da Silva1, Douglas Gouvêa1
1Universidade de São Paulo, São Paulo, SP
Resumo:
Materiais nanométricos têm intrigado a comunidade científica pelas suas
propriedades únicas e inesperadas. O desenvolvimento dessa tecnologia tem
revolucionado o mundo moderno, com impacto em diversas áreas da sociedade. Quase
todos setores são beneficiados com a produção de melhores produtos, com maior
durabilidade, mais seguros, além de produtos inteligentes para uso doméstico,
comunicação, medicina, transporte e agricultura. Contudo, para explorar esse fascinante
mundo nanotecnológico e extrair o melhor que ele tem a oferecer é de suma importância
o conhecimento dos fenômenos relacionados às nanopartículas de óxidos. Levando em
conta que um óxido com partículas de tamanho médio de 5 nm tem cerca de 60% dos
átomos em sua superfície, estudar nano-óxidos é desvendar os fenômenos associados à
sua superfície. O estudo das propriedades de nanomateriais pela compreensão do
comportamento físico-químico das superfícies é um dos caminhos mais promissores de se
estabelecer as relações entre composição química da superfície e sua relação com a
estabilidade do tamanho das nano-partículas e a estabilidade coloidal de dispersões.
Palavras-chave:
Superfície, segregação, nanopartículas, estabilidade
Contato:
Andre Luiz Da Silva, [email protected]
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Síntese de zeólita A e hidroxisodalita a partir de metacaulim em meios
reacionais com diferentes razões Na/Al
Raphael Cons Andrades1, Francisco Rolando Valenzuela-Díaz1, Roberto de Freitas Neves2,
Thamyres Cardoso de Carvalho1
1Universidade de São Paulo, São Paulo, SP
2Universidade Federal do Pará, Belém, PA
Resumo:
Zeólita A e hidroxisodalita foram sintetizadas a partir de um rejeito industrial do
beneficiamento de caulim do Pará para papel. Primeiramente, o caulim foi calcinado a
700°C por 3 h, visando à desidroxilação da caulinita, obtendo-se metacaulim, um material
amorfo e com razão Si/Al igual a 1, ideal para produção de zeólita A. Zeólitas foram
sintetizadas pelo método hidrotérmico estático reagindo-se uma massa fixa de
metacaulim com soluções de NaOH nas concentrações de 1, 1,8, 3, 5 e 9 M. Todas as
síntese foram realizadas a 110°C por 24 h. Os materiais zeolíticos obtidos foram
caracterizados por difração de raios X, espectroscopia de infravermelho e análises térmica
diferencial e termogravimétrica. Observou-se a formação de apenas zeólita A nas sínteses
realizadas com concentrações de 1, 1,8 e 3 M de NaOH, enquanto que nas sínteses
realizadas com concentrações de 5 e 9 M de NaOH foram obtidas misturas de zeólita A e
hidroxisodalita.
Palavras-chave:
Zeólita A, hidroxisodalita, caulim, síntese, razão Na/Al
Contato:
Raphael Cons Andrades, [email protected]
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Solidificação/estabilização de resíduos líquidos e sólidos na produção de novos materiais
Leidy Julieth Hernández Buitrago1, Gisele Aparecida Amaral Labat1, Guilherme Frederico
Bernardo Lenz e Silva1
1Universidade de São Paulo, São Paulo, SP
Resumo:
A tecnologia de estabilização e solidificação para resíduos tóxicos e perigosos vem
sendo usada nos últimos 20 anos, despertando o interesse em pesquisadores focados em
uma engenharia mais sustentável. Esta tecnologia propõe um processo padrão e único
para o tratamento e gestão de resíduos tóxicos e perigosos em especial aqueles que
contêm metais pesados. O processo envolve três componentes: resíduo, solidificador e
estabilizador. No presente trabalho analisa-se e discute-se os sistemas de
estabilização/solidificação e apresenta-se dois exemplos desta tecnologia que vem sendo
desenvolvida pelos autores. Um deles é o “Processo Waelz”, onde a Poeira de Aciaria
Elétrica (PAE) com conteúdo de Zn e Pb é solidificada mediante pelotização com
aglomerante e água. A estabilização da PAE é feita com a redução carbotérmica dos
óxidos de ferro e frankilinita, com a ajuda de um redutor, o qual estequiometricamente,
controla as reações químicas de óxido-redução. O Zn e Pb são evaporados e
posteriormente reoxidados. Este produto reoxidado permite a separação dos óxidos,
obtendo ZnO com alta pureza e/ou um Zn refinado muito puro. Os produtos podem ser
usados em aplicações: farmacêutica, cosmetologia metalúrgica, anticorrosiva, agrícola e
materiais compósitos. As pelotas reduzidas formam uma escória sólida, totalmente inerte
em termos de toxicidade, compostas por CaO, MgO, SiO2, FeO e Fe principalmente. O
outro processo baseia-se na solidificação de um líquido perigoso, o licor negro (black
liquor), resíduo da indústria de papel celulose com alto conteúdo de sódio além de muitos
compósitos com enxofre. A solidificação é realizada por polimerização em meio alcalino
seguida da estabilização por carbonização, na qual o composto se torna basicamente uma
matriz porosa de carbono. Após estabilização, o sódio e o enxofre são recuperados através
da lavagem do material final. Os materiais porosos de carbono são de grande eficiência
em aplicações como purificação de águas além de serem utilizados em dispositivos de
estocagem de energia como supercapacitores e células de combustível.
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Palavras-chave:
Solidificação/estabilização, tratamento de resíduos perigosos, licor negro, processo Waelz.
Contato:
Leidy Julieth Hernández Buitrago, [email protected]
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Suporte eletrocatalítico sustentável de carbono para células de combustível a álcool
C. Z. Carvas1, N. A. Guedes1, E. Leal da Silva2, A. Cuña3, C. F. Malfatti2, G. A. A. Labat1, G. F. B.
Lenz e Silva1
1Universidade de São Paulo, São Paulo, SP
2Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS
3Universidad de la República, Montevideo, Uruguay
Resumo:
Visto a realidade a qual o ser humano se encontra, caracterizada pela abusiva
extração de matéria prima, bem como a excessiva liberação de rejeitos no meio ambiente,
e agravada pelas fortes desigualdades social e econômica observadas nas atuais
sociedades, é fundamental a aplicação de mudanças no estilo de vida humano. Sendo
assim, aplicando-se tal ideia ao desenvolvimento de novos materiais, torna-se clara a
necessidade de criarem-se novas metodologias, e principalmente, novas substâncias mais
sustentáveis, visando-se que estas sejam capazes de serem aplicadas para fins cada vez
mais especializados, sendo ainda baratas e ambientalmente menos maléficas. Visando,
portanto, alcançarem-se tais objetivos, foi desenvolvido neste projeto um material de
carbono sustentável com função de suporte eletrocatalítico, baseado em níquel, para a
oxidação de etanol em células de combustível. O licor negro, resíduo gerado a partir do
processo de polpação kraft realizada em indústrias de papel foi utilizado como matéria
prima na síntese do material. Esse resíduo, com altos teores de lignina, foi utilizado
integralmente por meio de modificação química e térmica e posteriormente testados
como material para células de combustível. Tais aparatos possuem grande potencial no
mercado atual devido à ampla empregabilidade, assim como grande eficiência na geração
de energia, sendo aplicadas em bafômetros, em detectores de CO, na geração de energia
de baixa potência, em equipamentos eletrônicos portáteis, pequenos veículos e pequenas
residências. A síntese do suporte eletrocatalítico foi realizada em meio aquoso por reação
de polimerização do licor negro com resorcinol, formaldeído e Ni(NO3)2, sendo que este
último possuía a função de formar do agente catalítico. O produto polimerizado foi
submetido a lavagens subsequentes com água deionizada com o objetivo de neutralizar-
se o pH. Em seguida, foi realizada a carbonização por aquecimento a 800°C e ativação do
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material por meio físico em atmosfera de CO2. O carvão poroso obtido, com o níquel
suportado, foi caracterizado por diferentes técnicas e sua eficiência avaliada em testes
eletroquímicos. A caracterização por microscopia de transmissão (STEM) mostrou
claramente a existência partículas de Ni regularmente distribuídas no suporte de carbono,
com tamanho de partícula média de 337 nm. As análises termogravimétrica (TGA) e
difratometria de raios X (DRX) também indicaram presença de Ni metálico suportado no
carbono poroso. A caracterização eletroquímica, por sua vez, realizada em meio alcalino,
assinalou a presença do equilíbrio entre (NiO)OH e Ni(OH)2, sendo o primeiro responsável
pela oxidação do etanol. A atividade catalítica foi então facilmente identificada pelo
aumento de corrente em 0,5 V e a densidade de corrente máxima foi pouco intensa, 20,7
mA/cm2, o que está relacionado ao considerável tamanho das partículas de níquel. Foi
possível, assim, obter-se, com o trabalho em questão, um suporte catalítico altamente
sustentável e de baixo custo para células de combustível que utilizem etanol. Tal produto
atende a demanda socioeconômica do mercado atual, representando uma alternativa na
substituição de suportes eletrocatalíticos onerosos, como os baseados em platina e
paládio. Deve-se, contudo, aperfeiçoar-se o desempenho catalítico, através da diminuição
do tamanho das partículas de níquel, assuntos os quais estão vinculados a futuros
projetos.
Palavras-chave:
licor negro, carbono, suporte, célula de combustível, álcool
Contato:
Caio Zuccolan Carvas, [email protected]
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Utilização da fibra de carbono como aditivo em argamassas
Igor Novais Santos1, Éder Baroni da Silveira2, Fábio Conte Correia1
1Universidade de Mogi das Cruzes, São Paulo, SP
2Universidade de São Paulo, São Paulo, SP
Resumo:
A aplicação da fibra de carbono na construção civil para reforço estrutural tem se
mostrado eficiente, principalmente por se tratar de um material leve, resistente e que
satisfaz os requisitos de desempenho esperado para sua empregabilidade. Para suprir as
necessidades da sociedade moderna, o setor de construção civil tem buscado por
alternativas cada vez mais avançadas e eficientes na intenção de aplicar tecnologia de
novos materiais. Com isso, a utilização de aditivos em argamassas e concretos é uma
alternativa que vem se destacando nos últimos anos no eixo da construção civil, pois
alteram determinadas propriedades do concreto como resistência à compressão,
consistência e trabalhabilidade, atribuindo-lhes melhores condições para aplicação na
construção. Nesse trabalho é apresentada a aplicação da fibra de carbono como aditivo
em argamassas, analisando através de ensaios laboratoriais, a proporção de fibra que
apresente melhor resistência à compressão, especificando os benefícios e a viabilidade do
mesmo em relação a outros materiais, levando em consideração seu preparo, método de
aplicação, desempenho e relação custo-benefício. A metodologia utilizada foi seguindo as
atribuições dispostas na normatização vigente, utilizando nos testes cimento CPV de alta
resistência inicial e proporções de fibra de 1%, 2% e 3% peso-peso em relação ao cimento.
Foram executados testes de compressão em corpos-de-prova de argamassa com e sem
fibra para que se pudesse fazer uma comparação de valores, analisando as propriedades
mecânicas de cada ensaio. Para os corpos-de-prova com fibras, verificou-se que a adição
da mesma acarreta em melhoras significativas na resistência à compressão da argamassa,
no entanto, a melhora na resistência não é contínua em função do aumento da
concentração de fibra, observou-se experimentalmente que até uma determinada
concentração de fibra de carbono há aumento de propriedades, após essa concentração a
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fibra torna-se ineficiente, mostrando-se insatisfatória para a normatização estabelecida e
para a integridade da estrutura.
Palavras-chave:
Concreto, argamassa, fibra de carbono, resistência.
Contato:
Igor Novais Santos, [email protected]
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Viabilidade técnica da fabricação de carvão ativado de resíduos de coco
Cesar Yuji Narita1, Gustavo José Suto de Souza1, Cyro Takano1, Marcelo Breda Mourão1
1Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, São Paulo, SP
Resumo:
Carvões ativados podem ser aplicados em diversos processos, que vão desde
tratamento de efluentes à fabricação de supercapacitores. Os processos de obtenção de
carvões ativados são a carbonização e a ativação, que pode ser química, física ou ambas,
de materiais carbonosos. Este trabalho verifica como a fibra de coco verde se comporta
durante a carbonização e ativação física em ensaios termogravimétricos. O precursor
escolhido foi o resíduo de coco após o consumo de sua água. As carbonizações da fibra de
coco verde e das pelotas de fibra de coco verde foram feitas em atmosfera inerte e a
ativação física feita por CO2. A temperatura final de carbonização e ativação foi de 800°C.
Palavras-chave:
Carvão ativado, resíduo de coco, carbonização, ativação física, biomassa
Contato:
Cesar Yuji Narita, [email protected]