REDEMAT - Pós-graduação em Engenharia de Materiais

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Abrasão, desgaste e atrito sob deslizamento de recobrimentos preparados por aspersão térmica a partir de PET pós-consumo.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2008) Nunes, Rogério Antônio Xavier; Branco, José Roberto Tavares
As argilas da Península de Santa Elena localizadas ao sudoeste do litoral do Equador foram estudadas visando conhecer suas principais características físicas, químicas e mineralógicas, assim como identificar o principal mineral argiloso contido nestas argilas. Cento e oitenta e oito pontos foram pesquisados e, coletadas quarenta e duas amostras representativas dos seis principais depósitos de argila que foram identificados na Península. Estas argilas pertencem às unidades do Grupo Ancón (Eoceno Médio e Superior), Formação Tosagua (Oligoceno Superior a Mioceno Médio) e Formação Progreso (Mioceno Médio e Superior) e foram originadas da alteração de cinzas do vulcanismo andino, sedimentadas em ambiente marinho. Análises por difração de raios X (DRX), fluorescência de raios-X, análises termodiferenciais e temogravimétricas, espectroscopia no infravermelho, análises de distribuição granulométrica, superfície especifica, densidade, porosidade, estudo morfológico por microscopia eletrônica de varredura e capacidade de troca catiônica permitiram identificar a montmorilonita cálcica como o principal argilomineral e assim como foram utilizados quando dos ensaios de ativação acida, pilarização e suas aplicações no descoloramento de óleo de soja. Argilas bentoníticas cálcicas são bastante utilizadas em processos de adsorção após tratamentos de ativação ácida, porém, após pilarização também estão sendo empregadas para este fim. Neste contexto, duas amostras da Formação Tosagua, denominadas FT1 e FT8, que apresentaram maior conteúdo em montmorilonita e na fração argila (partículas < 2 μm) foram submetidas a tratamentos de ativação com HCl e H2SO4 e de pilarização com Al13 para em seguida serem utilizadas no descoloramento de óleo de soja. A ativação com H2SO4 foi mais efetiva no aumento de porosidade e superfície específica das amostras. A pilarização das duas amostras naturais não mostrou os resultados esperados, sendo estas amostras pilarizadas submetidas a ativação com H2SO4. A ativação ácida após pilarização mostrou também aumento da porosidade e da superfície específica. No descoloramento de óleo de soja as amostras ativadas com H2SO4 após pilarizadas com Al13 mostraram eficiência de até 92 % na adsorção de β-caroteno e de até 88 % na adsorção de clorofila. Estes valores superam os obtidos com uma argila ativada comercial. As amostras ativadas com este mesmo ácido também se mostraram eficientes, com resultados próximos dos da argila comercial. Como resultado da caracterização mineralógica e tecnológica da argila equatoriana pode-se afirmar que esta argila pode ser otimizada após tratamentos de ativação ácida para sua aplicação em processos industriais de refino de óleo vegetal.
Abrasividade de polpas minerais associadas às propriedades do abrasivo : morfologia, concentração, tamanho médio e natureza das partícula.
(2018) Siqueira, Francismar Silva; Costa, Adilson Rodrigues da; Costa, Adilson Rodrigues da; Solé, Rubén Antonio Llobell; Lima, Milton Sérgio Fernandes de
O transporte de matérias primas por meio de dutos é uma tendência de diversos setores da indústria. Trata-se de um meio de transporte de baixo custo, prático e de baixo impacto ambiental, se comparado aos demais meios de transporte disponíveis. A indústria mínero metalúrgica emprega largamente o sistema de minerodutos. Tanto entre as etapas de processamento, transportando o minério entre plantas industriais para etapas intermediárias de beneficiamento, como para escoar o produto final até a região portuária. Portanto, o estudo de condições ótimas de transporte destes bens minerais é de importância estratégica para as indústrias deste setor. O estudo da abrasividade dos insumos minerais transportados pode contribuir com esta otimização. A proposta deste trabalho é estudar a abrasividade de polpas e lamas minerais de acordo com a metodologia Miller, cujos critérios são definidos na norma ASTM G75-15, contribuindo assim para melhor compreensão dos fatores envolvidos no desgaste destes minerodutos. Mais especificamente, busca-se relacionar a abrasividade de polpas e lamas minerais transportadas em minerodutos à morfologia das partículas, diluição (porção das lamas composta por sólidos) e gênese mineral. Propõe-se ainda a elaboração de um banco de dados de abrasividade de lamas minerais com os resultados obtidos. Pretende-se desta forma, contribuir para a otimização do sistema de transporte de lamas e polpas minerais por meio de minerodutos.
Análise computacional de dormentes de aço para avaliação dos efeitos de geometria e contato com lastro sobre o comportamento mecânico da superestrutura ferroviária.
(2021) Jales, Erivaldo Santos; Costa, Adilson Rodrigues da; Bortoleto, Eleir Mundim; Costa, Adilson Rodrigues da; Souza, Roberto Martins; Vasconcelos, Renato Lataliza; Bortoleto, Eleir Mundim
Os dormentes de aço utilizados em vias permanentes ferroviárias apresentam, em geral, uma vida útil longa porém estão sujeitos a alteração de geometria, o que diminui a capacidade de suporte a esforços de operação e aumenta a taxa de deterioração. Trechos ferroviários com condições inadequadas de lastro agravam essa situação. Este trabalho objetiva a análise de tensões mecânicas em dormentes de aço pela aplicação do Método de Elementos Finitos (MEF), a partir da obtenção da geometria fidedigna de um dormente pela aplicação conjunta de técnicas de escaneamento laser 3D da superfície da peça e de processamento em programas de Desenho Assistido por Computador (DAC). Nas análises estáticas MEF foram avaliadas diferentes condições de lastro equivalentes a situações observadas em campo. A geometria escaneada do dormente permitiu obter uma representação adequada para fins de modelagem computacional, superando restrições de acesso a desenhos de projeto original, bem como comparar os resultados com a geometria de um dormente já empregado em campo. As análises de tensões e deslocamentos verticais através do MEF assistida pelo escaneamento laser da geometria real mostrou-se adequada para garantir maior representatividade dos resultados, a comparação com modelos analíticos e a relação com os esforços reais relatados pela literatura ferroviária.
Análise da ação de colorantes naturais na propriedade de biodegradação do Poli(hidroxibutirato) - PHB.
(2014) Pagnan, Caroline Salvan; Câmara, Jairo José Drummond
Foi avaliada a aplicação de colorantes provenientes de sementes de urucum (Bixa Orellana L.), no Poli(hidroxibutirato) (PHB). O método utilizado para a extração dos colorantes foi o ultrassom, em seis tempos diferentes, tendo sido obtidos, para cada tempo de extração, dois extratos díspares, um na forma pastosa, e um em forma de pó, sendo ambos inseridos no PHB em concentrações de 0,2%, 1% e 3%. Todas as variações foram submetidas à simulação do intemperismo com medição de coloração para avaliar a fixação da cor. Os dois tempos de extração com melhor fixação foram submetidos aos ensaios de tração, termogravimetria (TGA), espectroscopia na região do infravermelho (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e biodegradação a fim de averiguar se a presença do colorante afeta a propriedade de biodegradação do PHB. Os resultados indicam que, para todos os tempos de extração, o colorante obtido na forma de pó possui maior intensidade de coloração, além de maior fixação da cor quando aplicados ao PHB em comparação ao colorante na forma de pasta. A presença dos colorantes diminui as propriedades mecânicas do PHB, promove atraso no processo de biodegradação. Em contrapartida, promove aumento da temperatura inicial de degradação.
Análise da influência de parâmetros geométricos da válvula submersa na turbulência superficial em moldes de lingotamento contínuo através de simulações numéricas.
(2022) Ribeiro, Rodrigo Garcia; Silva, Carlos Antônio da; Peixoto, Johne Jesus Mol; Silva, Carlos Antônio da; Peixoto, Johne Jesus Mol; Lemos, Leandro Rocha; Gabriel, Weslei Viana
Este trabalho objetivou calibrar um modelo de simulação fluidodinâmica para um molde de Lingotamento Contínuo a partir de dados experimentais de um modelo em água, e utilizar este modelo de simulação para estudar a influência tanto do raio interno superior da porta como da profundidade do recuo da Válvula Submersa (SEN) na oscilação superficial do molde. Os dados experimentais foram obtidos através de um modelo em água de escala 0,6:1, de onde se obteve a medição dos tamanhos de bolhas de ar, bem como a medição da oscilação superficial através de sensores ultrassônicos e o comportamento fluidodinâmico através de espalhamento de corante. Os experimentos realizados mostram que a vazão de ar injetada no molde não influencia a distribuição estatística de tamanhos de bolhas do modelo físico. Os experimentos também permitiram extrair distribuições estatísticas de tamanho de bolhas que serviram como input para as simulações numéricas. A comparação dos resultados obtidos dos experimentos permitiu também selecionar um conjunto de forças interfásicas que representasse mais fidedignamente na simulação o comportamento do escoamento e do espalhamento de bolhas no modelo físico. Dentre as combinações de forças interfásicas simuladas, a combinação de Força de Massa Virtual com Força de Gradiente de Pressão apresentou os resultados mais coerentes com os dados experimentais. Sobre análise da influência do raio interno superior da porta, observou-se que, para valores pequenos de raio, a oscilação superficial é intensificada. Por outro lado, observou-se redução considerável da oscilação superficial quando adotado um raio de 20mm. Em relação à análise da profundidade de recuo do fundo da SEN, a geometria sem nenhum recuo apresentou oscilação de superfície menos intensa do que a geometria de referência (recuo de 6,1mm). No entanto, quando se aumenta a profundidade de recuo em relação à profundidade de referência (6,1mm), a oscilação superficial é amenizada, com a configuração de profundidade de recuo de 9mm apresentando a maior redução na oscilação superficial.
A análise da inserção do carbono pirolítico na indústria de joias de ouro (Au).
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2012) Matos, Cynthia Casagrande; Câmara, Jairo José Drummond
A partir do levantamento bibliográfico de trabalhos com válvulas cardíacas de carbono pirolítico observou-se que algumas peças apresentavam defeitos de microestrutura, que as impossibilitaria de ser utilizadas em pacientes; elas poderiam, entretanto, ser reaproveitadas em peças de joalheria. A obtenção do carbono pirolítico foi realizada pelo processo de deposição química de vapor e em seguida foi verificado que o material apresentou resistência mecânica elevada e altíssima temperatura de fusão, sendo esta acima de 3000°C. Primeiramente, foram realizados testes em diversas amostras não padronizadas que avaliaram as propriedades básicas de uma jóia, como a resistência a corrosão por água régia e soldagem com prata 925. Posteriormente, foram utilizados protótipos de testes do carbono pirolítico com o ouro, no formato de anel (28mm x 11mm x 4mm) e pastilha (27mm x 6mm x 3mm) modelando-os em cera perdida. Após o derretimento da cera, o ouro 18k foi introduzido por vácuo na cavidade do molde no formato requerido, seguindo de resfriamento, a fim de produzir um objeto sólido para seguir com o acabamento das peças. Foram realizados os testes de análise termogravimétrica, microscopia eletrônica de varredura, análise de espectroscopia dispersiva de energia, espectroscopia Raman e ensaio de flexão a quatro pontos e seus resultados indicaram a viabilidade da produção das jóias. Os três modelos de protótipos finais, com referências em peças de joalheria, foram produzidos com base nos dados obtidos.
Análise da integridade estrutural do quartzito Itacolomi colado com diferentes resinas.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2006) Neves, José Henrique; Cândido, Luiz Cláudio
Os monumentos da cidade de Ouro Preto/MG foram construídos no período que alcança meados do século XVIII e alguns dos monumentos, encontram-se, atualmente, em avançado grau de deterioração. Algumas estruturas foram recuperadas, de maneira empírica, empregando-se geralmente resina poliéster ortoftálica. Assim, com o objetivo de prover conhecimento científico aos pesquisadores, restauradores que utilizam peças em pedra de cantaria e artesãos que usam a pedra em suas esculturas, foram efetuados nesse trabalho ensaios de resistência à flexão no quartzito itacolomi com e sem cola, empregando-se diferentes tipos de resinas, empregadas na indústria de rochas ornamentais para aumentar sua resistência ao ataque de substâncias químicas, sua resistência mecânica e ou agregar valores ao produto, tais como cor, brilho e facilidade de limpeza. Nos ensaios verificou-se que o rompimento ocorreu geralmente paralelo ao plano de colagem. No entanto, para os corpos-de-prova utilizados em ensaios de resistência à compressão uniaxial e de resistência de corpo duro foram realizados apenas em condições sem colagem, em decorrência de que, no primeiro caso, ocorreu colapso do material e para o segundo caso notou-se progressão de trincas sem implicar no rompimento de corpos-de-prova. Ainda, efetuaram-se análise térmica e a espectroscopia de infravermelho para acompanhar a degradação de uma resina ortoftálica no período de 1989 a 2005.
Análise da turbulência e do comportamento metal-escória no interior de um reator RH e sua influência sobre a reação de dessulfuração do aço.
(2019) Peixoto, Johne Jesus Mol; Silva, Carlos Antônio da; Silva, Itavahn Alves da; Silva, Itavahn Alves da; Lemos, Leandro Rocha; Silva, Guilherme Liziero Ruggio da; Assis, Paulo Santos
A dessulfuração do aço pode ser realizada pela adição de material dessulfurante na câmara de vácuo do desgaseificador RH. Foram realizados modelamentos físico e matemático de um reator RH visando melhor entender quais parâmetros mais interferem na cinética da dessulfuração do aço. As várias combinações analisadas incluem a imersão das pernas, a vazão de gás, fluido similar ao aço (água ou solução salina) e diferentes óleos para simular a escória. Os ensaios, referentes ao modelamento físico, incluíram: determinação da taxa de circulação via método de ponte de strain gages (MPSG), condutivimetria e aplicação da técnica de velocimetria PIV (Particle Image Velocimetry); simulação no modelo físico (escala 1:7,5) do processo de adição de material dessulfurante na câmara de vácuo, avaliando o tempo de residência, o tamanho das gotas de material arrastadas pelo fluxo e a taxa de transferência de massa de timol. Por meio de simulação numérica do fluxo bifásico pôde-se prever a influência das variáveis operacionais sobre a taxa de circulação. Foi possível determinar a taxa de circulação quando se utiliza solução salina para simular o aço utilizando-se o MPSG, sendo o método validado com resultados de taxa de circulação de água obtidos pelo método da condutivimetria, comumente empregado. Notou-se que o emprego da solução salina elevou a taxa de circulação de modo proporcional ao aumento na densidade (cerca de 20%), indicando pouca influência sobre os valores de velocidade do líquido no interior do modelo. A imersão das pernas não afetou significativamente a taxa de circulação, enquanto a vazão de gás influenciou por uma função de potência (Qc ∝ G1/3). A influência do formato do vaso inferior (cilíndrico ou retangular) sobre a taxa de circulação foi desprezível, corroborando a utilização do vaso inferior em formato retangular para medição do diâmetro das gotas de óleo arrastadas. A redução da viscosidade do óleo e o aumento na diferença de densidade entre os fluidos resultaram em considerável diminuição do diâmetro médio das gotas de óleo arrastadas da câmara de vácuo para a panela. Foi observado ainda um prolongamento no tempo de residência do material na câmara de vácuo para maiores diferenças de densidade e menores vazões de gás. Testes de transferência de massa entre água e óleo no modelo físico resultaram numa extração em torno de 15%, 2min após a adição do material na câmara de vácuo. Porém, a baixa diferença de densidade entre o óleo e a água não permitiu inferir a influência da vazão de gás sobre a taxa de transferência de massa. A distribuição do gás na perna de subida e os valores de taxa de circulação previstos via simulação numérica foram validados pelos resultados do modelo físico.A melhor predição da taxa de circulação, da penetração e distribuição do gás foi obtida na simulação com incorporação da força de massa virtual (coeficiente igual 0,25) e força de dispersão turbulenta, adotando o modelo da média de Favre (ponderada pela massa) da força de arraste. A força de lubrificação das paredes deve ser utilizada para evitar o acúmulo de gás próximo às paredes da perna, mas seu efeito sobre a taxa de circulação foi desprezível. Em simulações do sistema aço/argônio, a expansão das bolhas de gás devido à queda de pressão foi considerada, resultando em aumento nos valores de taxa de circulação previsto pelo modelo numérico. A partir da análise de dispersão de escória no interior do aço líquido e resultados numéricos, foi possível adaptar um modelo cinético para estimar taxa dessulfuração pela adição de material dessulfurante na câmara de vácuo do reator RH. O modelo sugere ser possível alcançar um grau de dessulfuração entre 19% e 33%.
Análise de curvas de agregação de hemácias obtidas por fotometria.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais. Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2010) Nakamura Filho, Arnaldo; Cardoso, Antônio Valadão
Foram investigadas as microestruturas do sangue de 50 amostras de doadores de sangue e 16 amostras de portadores de Anemia Falciforme utilizando duas pipetas diferentes e um equipamento de uso corrente, o Leitor de Microplacas, também chamado de “Leitor de E.L.I.S.A”. Apresentamos aqui a interpretação das curvas de absorbância (A) em função do tempo(s), obtidas com esta técnica. A técnica abrange o processo completo que ocorre com o sangue em repouso: primeiro os eritrócitos agregam-se formando rolos (roleaux) e esses rolos tendem a se unirem uns aos outros formando uma rede desorganizada (gel); o gel tende a densificar, se compactado e começa a sedimentar; por final, os agregados que se sedimentam tendem a tornarem-se cada vez mais compactos pela formação contínua de novos contatos entre os agregados e pela expulsão de plasma do seu interior. São apresentados a comparação entre os resultados para amostras de sangue de doadores e sangue de portadores de Anemia Falciforme, levando-se em consideração o gênero e o tipo de pipeta utilizada nos ensaios, bem como as análises estatísticas dos resultados. Não houve diferença entre os gêneros, entre os grupos apenas a etapa de agregação é diferente e entre as pipetas apenas os valores de absorbância diferenciam as curvas.
Análise de superfície de filmes finos poliméricos utilizando técnicas de processamento de imagens.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2009) Salvador, Michele Aparecida; Bianchi, Andrea Gomes Campos
Este trabalho apresenta a caracterização da morfologia de filmes finos poliméricos e copoliméricos por meio de técnicas de processamento e análise de imagens, utilizando principalmente ferramentas baseadas na segmentação e rotulação. Os objetivos principais são a quantificação de grandezas geométricas das estruturas que formam os filmes e a descrição de padrões de superfície formados. Foram investigados dois conjuntos de imagens, (i) imagens de microscopia ótica de filmes finos de polianilina (PANI) depositados sobre vidro via técnica de impressão à jato de tinta, e (ii) imagens de microscopia de força atômica (AFM) de filmes de poliestireno-poli(etileno-butileno)-poliestireno (SEBS) depositados sobre mica por dip coating. Nos filmes de PANI, realizamos medidas de área, excentricidade, e dimensão fractal do contorno das gotas, para filmes depositados sobre substratos com diferentes características físicas: filmes recobertos com uma fina camada de poli(ácido-vinil-sulfônico) (PVS) e filmes sem recobrimento. Os resultados obtidos mostram que os valores de área das gotas apresentam uma pequena dispersão, com menor distribuição em torno da média no caso dos filmes sem recobrimento. Os valores de excentricidade são bem diferentes, evidenciando gotas com menor excentricidade nos filmes com recobrimento devido à adsorção das gotas pela camada polimérica. Os filmes de SEBS, por sua vez, despertam grande interesse devido à sua capacidade de formação de estruturas auto-organizadas em escala micro e nanométrica, e a extração de medidas durante o processo de evolução da morfologia do filme é uma contribuição de grande importância ao entendimento da dinâmica de formação dos padrões. Foram analisadas diferentes morfologias: filmes formados por estruturas auto-organizadas na forma de tiras e pontos regularmentes espaçados e filmes contínuos oriundos da segregação de fase dos componentes do copolímero por meio da chamada decomposição spinodal. No caso dos padrões regulares, a área recoberta dos filmes diminui conforme a morfologia evolui de tiras para pontos, enquanto a altura e a largura aumentam
Análise de viabilidade técnica, experimental e econômica do aproveitamento de energia térmica em uma siderúrgica.
(2021) Rodrigues, Márcio Fernandes da Cunha; Assis, Paulo Santos; Leal, Elisângela Martins; Assis, Paulo Santos; Oliveira, Edna Alves de; Murta, Jorge Luiz Brescia; Leal, Elisângela Martins
Este trabalho visa estudar a aplicação técnica e econômica da termoeletricidade no meio siderúrgico, focando na cogeração de energia elétrica a partir da energia térmica em sistemas de exaustão. Já é sabido que a siderurgia requer um consumo elevado de combustíveis além de energia elétrica. Por isso, muitos sistemas de recuperação energética já estão implementados nas indústrias. Mas, sabe-se que ainda muita energia é dissipada e não aproveitada ao longo do processo siderúrgico principalmente a temperaturas mais baixas onde há maior dificuldade na recuperação. A aplicabilidade da tecnologia termoelétrica se torna interessante para a recuperação de energia térmica, transformando-a em energia elétrica minimizando os impactos ambientais e possíveis custos de geração. Neste sentido, desenvolveu-se um protótipo de transferência de calor, com possibilidades de vários arranjos para a captação de calor de forma a simular alguns parâmetros encontrados na indústria para a geração de dados. Baseados nos resultados, há necessidade de que todos os módulos estejam ligados em série para maximizar os ganhos energéticos recuperados, uma vez que a ligação em paralelo não se faz muito interessante devido aos baixos valores encontrados com eficiência média encontrada de 1,96% e 0,41% para ligações em série e paralelo respectivamente. O protótipo construído teve um custo de R$ 186,82 alcançando valores de tensão superior a 5V e corrente elétrica de 0,5A. Ao longo do estudo apontou-se para possíveis perdas ao longo do processo aumentando o potencial de recuperação de energia para posterior geração de energia elétrica das empresas siderúrgicas além de elencar alguns sistemas para geração de energia elétrica que estão disponíveis comercialmente e outros que ainda estão em fase de testes, mas que já mostram a importância em processos mais sustentáveis. Também é apresentado correlação de dados obtidos em sistemas industriais onde podem ser entendidos como oportunidades para a aplicação da tecnologia termoelétrica podendo ser implantada em outros tipos de indústria e em diferentes locais de instalação aumentando a eficiência e até buscando créditos de carbono a partir de um Mecanismo de Desenvolvimento Limpo. Do ponto de vista econômico o trabalho apresenta a análise de viabilidade econômica para a aplicação de tal tecnologia na siderurgia levando em xi consideração o cenário financeiro atual e a adição a um projeto de Mecanismo de Desenvolvimento Limpo na comercialização de créditos de carbono aumentando significativamente a competitividade.
Análise do desenvolvimento tecnológico a partir de documentos de patentes : um estudo de caso em processos de biolixiviação.
(2015) Faria, Larissa Rosa; Leão, Versiane Albis; Speziali, Marcelo Gomes; Cartaxo, Rodrigo José Ávila; Bevilaqua, Denise; Cota, Renata Guerra de Sá; Cartaxo, Rodrigo José Ávila; Speziali, Marcelo Gomes
A busca por processos alternativos para o tratamento de minérios de baixo teor, concentrados e minérios de mineralogia mais complexa e resíduos industriais gerados durante os processos de mineração, torna-se necessária devido ao crescente empobrecimento das reservas minerais. Nesse contexto, a biolixiviação surge como uma alternativa para o processamento desses materiais, quando portadores de sulfetos. O presente trabalho consistiu na análise do desenvolvimento tecnológico relacionado à área de biolixiviação, no cenário nacional e mundial, através da realização de um mapeamento tecnológico utilizando documentos de patentes. Foi realizada uma busca de documentos de patentes tendo como escopo a totalidade desses documentos existentes, isto é, pedidos de patente de invenção e modelo de utilidade, patentes vigentes e patentes abandonadas assim como patentes expiradas, cujas tecnologias são consideradas “domínio público”, em âmbito mundial. A base de dados de patentes escolhida para a realização desse trabalho foi a Thomson Innovation® que é uma ferramenta de busca de dados de patentes depositadas nos principais escritórios de patentes do mundo. A estratégia utilizada para a busca de patentes foi a partir da Classificação Internacional de Patentes (CIP) C22B 3/18, por ser o grupo correspondente a “Extração de compostos metálicos de minérios ou concentrados por processos a úmido por lixiviação com o auxílio de micro-organismos ou enzimas, p. ex., bactérias ou algas”. Os três principais países onde patentes de biolixiviação vem sendo depositadas por empresas e instituições de pesquisa - mercados de proteção de tecnologias - são China, Austrália e Estados Unidos. Na China, 80% dos depósitos foram realizados por residentes, ou seja, foram originados no próprio país. Na Austrália, entretanto, 76% dos depósitos foram realizados por estrangeiros, o que mostra que além de ser um importante gerador de tecnologias, é um mercado de grande importância nesse segmento tecnológico, pois um número significativo de empresas/instituições estrangeiras opta em proteger seus inventos também na Austrália. Com relação aos principais titulares de documentos de patentes, observa-se o monopólio de apenas quatro empresas/instituições: BHP Billiton, Beijing Nonferrous Metals, University Central South e Nippon Mining. No Brasil, observou-se um número reduzido de documentos de patentes da área de biolixiviação protegidos, apenas 55 documentos de patentes, o que sinaliza que o país não está sendo considerado um importante mercado de proteção para patentes de biolixiviação por empresas e/ou instituições de pesquisa. Essa questão é de grande importância para os profissionais que trabalham com P&D, pois indica a possibilidade de utilizar e até mesmo aperfeiçoar, dentro do Brasil, tecnologias descritas em patentes que não tenham sido depositados nesse país. Além disso, a produção tecnológica do Brasil, ou seja, pedidos de patentes gerados por residentes é de 05 documentos. As principais tecnologias descritas envolvem processos de biolixiviação de minério sulfetado, principalmente cobre e níquel, em pilhas ou tanques, utilizando culturas mistas de bactérias.
Análise do processamento de materiais com laser Yb-fibra e perspectivas na engenharia de mini-VANTs.
(2017) Coelho, Bruno Nazário; Costa, Adilson Rodrigues da; Lima, Milton Sérgio Fernandes de; Costa, Adilson Rodrigues da; Caldeira, Lecino; Krüger, Fernando Leopoldo von; Araújo, Fernando Gabriel da Silva; Bianchi, Rodrigo Fernando; Lima, Milton Sérgio Fernandes de
O avanço tecnológico dos lasers nos últimos anos, aliado ao desenvolvimento da automação e da robótica possibilitaram a aplicação desta tecnologia em processos industriais que requerem alta confiabilidade, precisão e repetibilidade. Devido às vantagens proporcionadas pelo processamento de materiais a laser, as industrias aeroespacial e automobilística tem demonstrado grande interesse em sua utilização. O objetivo principal deste trabalho foi desenvolver experimentalmente o processamento de materiais a laser aplicado a chapas de diferentes materiais de interesse industrial e analisar a influência dos parâmetros operacionais. Além disso, comparar os resultados experimentais com simulações computacionais e avaliar a presença de defeitos nas regiões processadas. Ainda como objetivo deste trabalho, projetar e desenvolver o protótipo multi-material de um mini-VANT. Foi utilizado um laser Yb-fibra com 2kW de potência para o processamento da liga de alumínio aeronáutico AA6013-T4 e de um aço baixo carbono, em duas diferentes condições experimentais de aporte térmico (13J/mm e 30J/mm). A potência do laser foi variada entre 650W e 2kW e a velocidade do processo entre 33mm/s e 150mm/s. Como resultado deste trabalho, observou-se que é possível obter dois processos opostos (corte e soldagem) e diferentes mecanismos de soldagem (condução e keyhole) para um mesmo valor de aporte térmico. O aporte térmico de 13J/mm apresentou os melhores resultados para a soldagem do AA6013- T4, com as condições experimentais D (2000W e 150mm/s) e E (1300W e 100mm/s). Já para o aço, os melhores resultados foram para o aporte térmico de 30J/mm, nas condições experimentais A (2000W e 66mm/s) e B (1500W e 50mm/s). Observou-se no AA6013-T4 uma a redução da dureza de 110HV no metal base para 75HV-95HV na região processada. Os resultados observados na simulação apresentaram uma boa correlação com os resultados experimentais, possibilitando a análise do gradiente térmico e a distribuição de temperatura no material ao longo do processamento. Complementarmente, foram realizados diversos testes de voo com o protótipo do mini-VANT VTOL desenvolvido, que apresentou bons resultados para o sistema de estabilização e navegação semi-automática.
Análise do processo de fundição de peças de joalheria assistida por software CAD/CAM.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2010) Lana, Henrique Santa Cecília; Câmara, Jairo José Drummond
Através de recursos de computação gráfica tridimensional e tecnologia de prototipagem rápida, é possível obter modelos de extrema complexidade formal e apelo visual. Tais modelos podem ser utilizados pela indústria joalheira para criar peças diferenciadas, de alto valor agregado, e com um gasto relativamente reduzido de material, visto que a malha obtida é composta por várias cavidades dado o entrelaçamento da geometria. A geometria destes modelos por sua vez, produz moldes de fundição caracterizados por uma complexa rede de alta capilaridade, o quedifere bastante da produção convencional de peças de joalheria. Devido a estas características, percebe-se uma tendência ao aparecimento de problemas na produção destas peças, desde o preparo do molde até a fundição propriamente dita. Assim, ser capaz de antever os problemas pode poupar tempo e custos em sua produção. Uma das maneiras possíveis de se prever possíveis problemas dos modelos é a utilização de softwares CAD/CAM que realizam a simulação do processo de fundição, buscando assim analisar a geometria, constituição de molde, das ligas envolvidas no processo, e desse modo antecipar situações indesejadas que possam causar falhas nas peças prontas. Assim, este trabalho relata um estudo sobre algumas destas técnicas e demonstra que o software Magmasoft®é realmente capaz de antever com precisão o comportamento do metal na fundição, durante a injeção, resfriamento, prever a estrutura de grão e resistência mecânica do modelo final
Análise do risco de danos por vibração mecânica nos monumentos setecentistas do caminho tronco de Ouro Preto.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2011) Resende, Luiz Mauro de; Costa, Adilson Rodrigues da
A conservação de um Centro Histórico é uma atividade que envolve aspectos múltiplos, passando pelo conhecimento dos materiais e das técnicas construtivas, dos agentes de degradação, das características do solo, da utilização dos espaços, e ainda outros. No caso de Ouro Preto, um aspecto a ser considerado é a incidência de vibrações mecânicas causadas pelo trânsito de veículos automotores. Estas vibrações são transmitidas do solo para as edificações, podendo causar danos. A intensidade e a desordem do trânsito de veículos na cidade de Ouro Preto geram um grave problema para a comunidade. Observamos com freqüência a ocorrência de acidentes, pondo em risco a integridade física das pessoas, e de danos ao patrimônio causados pelo efeito das vibrações. Esta dissertação estabelece os parâmetros científicos necessários ao entendimento da forma e das conseqüências da presença das vibrações no acervo edificado. Fornece os elementos e possibilita a formatação de um mapa de risco de danos para os setores de maior interesse de preservação. Para tanto, são utilizados conceitos científicos consagrados relacionados à composição e ao comportamento da matéria, conceitos matemáticos e estatísticos aplicados aos resultados obtidos nas medições das vibrações mecânicas dos solos superficiais, e ainda conceitos teóricos específicos da ciência da conservação e do restauro. Tal mapa foi idealizado a partir do cruzamento dos dados obtidos ao longo de pesquisa (tipo de solo, sistema construtivo, período do ano, horário, tipo e fluxo de veículos, níveis de vibração), e deverá subsidiar as ações restritivas ao trânsito de veículos no Centro Histórico. Ele pretende apresentar de forma clara e precisa os resultados obtidos na pesquisa, e facilita o entendimento das condições às quais estão submetidos determinados monumentos existentes na cidade.
Análise dos processos de degradação e o uso de Prototipagem Rápida na restauração de acervo histórico de prata.
(2017) Silva, Maria Luiza Seixas de Souza e; Assis, Paulo Santos; Figueiredo Junior, João Cura D'Ars; Assis, Paulo Santos; Lins, Vanessa de Freitas Cunha; Krüger, Paulo Gustavo von; Pinto, Maria Aparecida
A prata é um dos oito elementos químicos classificados como metais nobres em função da sua resistência à corrosão. Porém, objetos históricos produzidos com ligas de prata reagem ao ambiente e às condições de uso. Os mecanismos de deterioração desencadeados, as intervenções sofridas ao longo dos anos são pouco estudadas e as pesquisas dos processos metalúrgicos do acervo metálico de Minas Gerais são incipientes. Por isso a caracterização do metal que compõe tal acervo é o primeiro passo para o entendimento da sua fragilização de modo a nortear estratégias para sua conservação e restauração. A pesquisa se baseou na investigação dos processos produtivos e ligas utilizadas por meio da Fluorescência de Raios-X, Microscopia ótica (MO) e Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Essas análises foram feitas com o objetivo de fundamentar uma intervenção que objetiva devolver a consolidação física em uma peça fraturada com o uso de acessórios de encaixe produzidos pelo processo de Prototipagem Rápida (PR). Com a precisão formal e dimensional dos programas de modelagem 3D e do sistema de prototipagem Stereolitografia Apparatus (SLA) será possível reconduzir a funcionalidade a peças históricas quebradas. O procedimento proposto acata os princípios da conservação moderna; reforça a estrutura da peça com metal compatível ao original de forma minimamente invasiva e totalmente reversível.
Análise e abordagem preditiva no processo de tratamento de minério de pirocloro.
(2021) Ferreira, Ana Cecilia Rios Porfirio; Araújo, Fernando Gabriel da Silva; Araújo, Fernando Gabriel da Silva; Silva, André Carlos; Gameiro, Danton Heleno; Assis, Paulo Santos
Dada a frequente variação das propriedades minerais ao longo do depósito de pirocloro de Araxá, ainda que realizado um bom trabalho de homogeneização previamente à alimentação dos processos de beneficiamento, é esperada a operação com padrões de qualidade e performance abaixo do desejado, ou mesmo muito acima do previsto. Estes resultados poderiam ser melhorados se determinados os parâmetros de composição do blend que mais influenciam na rota de beneficiamento, e então agrupados os tipos de matérias-prima por estes, apresentando as configurações operacionais de referência ótima para cada grupo. Associar os parâmetros físicos e químicos das operações de beneficiamento mineral à um Benchmark do processo reflete na redução do custo produtivo, otimiza o recurso mineral e promove maior estabilidade nos processos subsequentes da cadeia produtiva que emprega o mineral de interesse. A condução de uma análise exploratória abrangente de dados para identificar quais as características do minério de maior relevância para a rota de processo, associada ao emprego de algoritmos de Aprendizado de Máquinas para o agrupamento da matéria-prima (minério) e associação destes à variáveis de referência no benchmark do processo, é uma alternativa para a padronização e melhoria dos processos de beneficiamento mineral. Métodos de agrupamento foram empregados, associados à algoritmos embasados na teoria de benchmarking, com critérios definidos pela equipe de processos de tal forma à referenciar o melhor momento de operação das pilhas de cada cluster. Foi criada uma interface prática com o usuário para obtenção dos melhores referenciais para ajuste do processo. Os resultados foram aferidos através do tempo médio de adaptação e estabilização do processo após o início do processo de uma nova pilha de minério homogeneizado, bem como o tempo médio necessário para atingimento do melhor resultado de processamento. Foram também aferidos os ganhos diretos com a recuperação metalúrgica do processo. Os resultados foram promissores, sendo observada a redução no tempo de adaptação e estabilização do processo após a transição de pilhas, bem como no atingimento do benchmark. Destaca-se também os ganhos na recuperação metalúrgica, que refletem na redução do consumo de minério e consequente redução dos custos de produção, e como resultados indiretos a racionalização do uso das barragens de rejeito e vida útil do depósito mineral.
Análise energética e exergética de biomassas como fonte energética sustentável em um forno elétrico a arco.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2013) Oliveira, Tiago Luís; Assis, Paulo Santos
O objetivo geral deste trabalho foi investigar a substituição do gás natural por briquetes de bagaço de cana, casca de arroz, casca de café e capim elefante como fonte energética em um forno elétrico a arco. O objetivo específico foi comparar a produção de energia elétrica feita por cogeração com a tecnologia de injeção de combustível em lanças de um forno elétrico a arco, por meio de uma pesquisa realizada tendo como referência uma análise energética e exergética de uma micro central de cogeração, que produziu 1.102,0kW de energia elétrica, consumindo 11.285,0kg/h de vapor, utilizando como combustível, produtos e subprodutos da carbonização de madeira reflorestada. Realizou-se uma pesquisa sobre as melhorias e as novas tecnologias para produção de aço em fornos elétricos a arco, como o tempo de corrida e a injeção direta de combustíveis, uma vez que, no balanço energético, 52% da energia total são gastos com energia elétrica e 33% com injeção de gás natural. O tempo de corrida (tap-to-tap) foi em média de 60 minutos para produzir 100 toneladas de aço, consumindo 50MW de energia elétrica. A injeção de combustível na carga metálica (DRI: Direct Reduction Iron - ferro esponja) promoveu a metalização do FeO, atuando como agente redutor, diminuindo em até 1019kWh o consumo de energia elétrica por tonelada de aço. Procurou-se assim estudar, analisar e comparar os briquetes de biomassas: bagaço de cana, casca de arroz, capim elefante e casca de café, com o gás natural na aciaria elétrica, utilizados de duas formas: forma indireta, queimados em uma caldeira no sistema de cogeração e de forma direta, injetados em queimadores oxi combustíveis no forno elétrico a arco, sendo que algumas das características das biomassas foram avaliadas através de análise imediata e análise química elementar para calcular o consumo de combustíveis. Os resultados mostraram que o consumo de combustíveis na injeção foi 9,62% em relação ao consumo dos mesmos na cogeração. Os balanços energético e exergético, do sistema de cogeração, determinaram 3544kW de irreversibilidades nos equipamentos para gerar 500kWh, ao passo que a cada 1% de metalização do ferro-esponja, feita por injeção, houve redução de 10,4kWh/t de aço no consumo de energia elétrica. Concluiu-se que o gás natural pode ser substituído pelas biomassas analisadas em ambas as formas, direta ou indireta, tendo o capim elefante como a biomassa mais rentável e que a injeção foi mais eficiente do que a cogeração para a produção de 1 tonelada de aço.
Análise energética, exergética e experimental em um motor de combustão interna usando como combustível os fluidos do processo de pirólise assistida por micro-ondas.
(2018) Oliveira, Tiago Luís; Assis, Paulo Santos; Leal, Elisângela Martins; Freitas, Suzy Magaly Alves Cabral de; Murta, Jorge Luiz Brescia; Destro, Elton; Leal, Elisângela Martins; Assis, Paulo Santos; Assis, Carlos Frederico Campos de
Este trabalho visa realizar uma análise energética, exergética e experimental comparando um combustível fóssil (óleo diesel) e os efluentes obtidos do processo de pirólise assistida por micro-ondas do Eucaliptus Citriodora, realizado pela UPEC-250, com produção de 250kg/h de carvão vegetal e potencial para (i) atender a demanda nacional (10 milhões de toneladas) de carvão vegetal para a siderurgia e (ii) geração de eletricidade, com controle preciso da produção e adaptável às condições sustentáveis de manejo florestal. Neste sentido, uma revisão bibliográfica sobre pirólise e motores de combustão interna, uma análise energética e exergética teórica „single-zone model‟ em regime permanente foram elaboradas. A combustão foi modelada no software CEA (Chemical equilibrium with applications da NASA Glenn Research Center). Os resultados de caracterização física e de cromatografia gasosa acoplada a espectrômetro de massa do GNC e do bio-óleo mostraram um PCI de 10.838,46 kJ/kg e 7.781,98 kJ/kg, respectivamente. A partir destes resultados, foi realizada a modelagem do processo de combustão em um motor Scania modelo DC13072A.403-487 a diesel (motor adquirido no projeto de pesquisa), variando a razão de equivalência de 0,8 a 1,2 para três situações: uma utilizando a mistura bio-óleo/diesel na proporção de 75%-25%, a outra utilizando apenas GNC e outra utilizando apenas o combustível Jet-A (semelhante ao diesel). Os resultados teóricos mostraram que para atingir o desempenho energético com óleo diesel, rendimento térmico de 41%, calor rejeitado nos gases de exaustão de 34,8%, calor rejeitado na refrigeração de 13,1%, calor rejeitado na lubrificação de 7% e perdas por radiação de 4,1% demandou-se 0,45 kg/s de combustível e 1084,69 kW de calor. O GNC atingiu estas condições a partir da razão de equivalência de 0,90 (0,4334 kg/s), o bio-óleo a partir de 0,8 (0,4418 kg/s) e o Jet-A em 0,9 (0,4334 kg/s). A análise exergética mostrou para o GNC um aumento de 25,76% a 29,37% na eficiência, para o bio-óleo/óleo diesel um aumento de 20,71% a 23,10% e para o Jet-A um aumento de 19,79% a 22,37%. O diâmetro do injetor, o SMD das gotículas e outras características do spray foram calculados. Foi realizado um ensaio experimental com uma mistura pré-aquecida (acima de 70°C) de óleo diesel/bio-óleo (S10-5). Verificou-se que o resultado estimado (1MWh) de eletricidade depende de melhorias na injeção de combustível, no comportamento do spray e em tecnologia para, diminuir a viscosidade do bio-óleo, produzir misturas com óleo diesel e alcançar escala industrial.
Análise estrutural de compostos de lantanídeos tetrahidratados.
(Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto., 2005) Dorico, Erildo; Perpétuo, Genivaldo Julio
Neste trabalho foram estudadas propriedades estruturais e térmicas de compostos da família RbLSTH, onde L = Nd; Eu, S=(SO4)2 e TH=4H2O. Revisão bibliográfica mostrou que cristais desta família apresentam transições de fase estruturais termotrópicas, onde as respectivas estruturas e as propriedades físicas não estão completamente caracterizadas. Descreveremos a metodologia cientifica utilizada: o método de crescimento de cristais por solução, empregada para crescer os cristais; análise estrutural por difração de raios X; análise térmica convencional e espectroscopia no infravermelho. Apresentaremos e discutiremos os resultados obtidos, comparando com aqueles descritos na literatura científica.

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