Este trabalho apresenta um ambiente de simulação de escoamentos com simetria radial e superfícies livres, baseado no sistema Freeflow. O sistema é formado por três módulos: um modelador de moldes, um simulador e um visualizador de escoamentos. O simulador implementa o método GENSMAC para a solução das equações de Navier-Stokes em coordenadas cilíndricas, utilizando diferenças finitas em uma malha diferenciada. São introduzidos os efeitos da tensão superficial e do ângulo de contato nas simulações com simetria radial. Alguns resultados de simulações utilizando este sistema e uma validação do código são apresentados, comparando simulações com soluções analíticas e experimentais, e estudando a convergência do método. / This work presents an environment for the simulation of axisymmetric free surface flows, based on the Freeflow system. The system contains three modules: a geometric model modeller, a simulator and a visualizator. The simulator implements the GENSMAC method for the solution of the Navier-Stokes equations in cylindrical coordinates, using finite differences in a staggered grid. The effects of surface tension and contact angle are introduced in the axisymmetric simulations. Some results from simulations using this system and a validation of the code are presented, comparing the simulations with analytical and experimental solutions, and studying the convergence of the method.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The addition of adjuvants can improve the quality of agricultural chemical sprays and have been an usual practice on the last years. The work presents two papers aiming to study the influence of adjuvant apply on the agricultural spray. The first article, entitled "Influence of adjuvants on the physicochemical characteristics of insecticides spray solution and electron microscope images of the deposits on wheat and corn leaves" evaluate changes in physical and chemical characteristics of the spray solution with the insecticides Thiamethoxam, Imidacloprid and Lambda-cyhalothrin. Were measured the surface tension, droplet contact angle on wheat and maize leaf, droplet coverage and images were made with a scanning electron microscope to better understand the deposit of these insecticides. Adjuvants alter the spray solution physical characteristics improving its wettability, furthermore, the addition of adjuvants may interfere with the deposit characteristics of the tested insecticides. The second article entitled "Tank-mix-adjuvants might improve deposit formation and cuticular penetration, and reduce rain-induced removal of chlorantraniliprole", aimed to verify the interaction of clorantraniliprole insecticide with commercial adjuvants. In this assay, have been studied aspects as adjuvant effect on the deposits formation, cuticular penetration through apple cuticles, droplet coverage and rain effect on the removal of the insecticide in wheat and maize crops. The results showed that the adjuvants play a crucial role in the hydrophobic cover sheet by changing the characteristics of the spray solution, thereby improving the wettability. Furthermore, adjuvants may enhance the absorption of clorantraniliprole insecticide. / A adição de adjuvantes pode melhorar a qualidade das pulverizações agrícolas e tem sido uma prática usual nos últimos anos. O presente trabalho apresenta dois artigos que tem como objetivo, estudar a influencia da utilização de adjuvantes nas pulverizações. O primeiro artigo, intitulado Influência de adjuvantes nas características físico-químicas de caldas de pulverização de inseticidas e imagens de microscópio eletrônico dos depósitos em folhas de trigo e milho avaliou as mudanças nas características físicas e químicas da calda de pulverização com os inseticidas tiametoxam, Imidacloprido e lambda-cialotrina. Sendo mensurada a tensão superficial, o ângulo de contato da gota, em folhas de trigo e milho, a cobertura de gotas e realizadas imagens com microscópio eletrônico de varredura. Os adjuvantes alteram as características físicas da calda, melhorando a sua molhabilidade, além disso, a adição de adjuvantes pode interferir nas características de formação do depósito dos inseticidas testados. O segundo artigo intitulado Tank-mix-adjuvants might improve deposit formation and cuticular penetration, and reduce rain-induced removal of chlorantraniliprole , objetivou verificar a interação do inseticida clorantraniliprole com adjuvantes comerciais. Foram estudados aspectos como efeito dos adjuvantes na formação dos depósitos, penetração cuticular, por meio de cutículas de maça, cobertura de gotas e efeito da chuva na remoção do inseticida, nas culturas do trigo e milho. Os resultados mostraram que os adjuvantes tem um papel essencial na cobertura de folhas hidrofóbicas, alterando as características da calda de pulverização e melhorando assim a molhabilidade da mesma. Além disso, se pode concluir que os adjuvantes podem melhorar a absorção do inseticida clorantraniliprole.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The hydrophobicity can be understood as the soil water repellency, making it difficult to wetting the same. This phenomenon is associated with the coating of soil particles by hydrophobic organic substances. The local vegetation can contribute to hydrophobic organic compounds, via deposition or decomposition, but the hydrophobicity is also related to the existence metabolites of bacteria and microorganisms, burns, high pH, type of clay mineral and granulometric composition of the soil. The objective of this study was to determine the critical moisture for the occurrence of hydrophobicity and evaluate its relationship with the resistance of aggregates and the hydro-physical and chemical properties in different soils from southern Brazil. Soil samples were collected at different locations of southern Brazil. In selected places the vegetation was composed only of natural grassland. For the evaluation of soil sorptivity and aggregate stability, soil samples were collected (blocks) in the layers from 0.00 to 0.05, 0.05 to 0.10 and from 0.10 to 0.20 m. Samples were also collected with structure preserved, with metal cylinders to determine the water retention curve, bulk density, total porosity, macroporosity and microporosity. In the same layers were sampled deformed for the determination of particle size, limits of plasticity and liquidity and the chemical characterization, which was formed by analysis of organic carbon, acidity active, potential acidity, the saturation of Al3+, CTCpH7,0 and saturation bases. Clay activity was determined by the method of EMBRAPA and the Skempton. To measure a soil sorptivity, was used a micro tension infiltrometer. The hydrophobicity was evaluated by comparing values of water and ethanol sorptivity. PVAa, PVd, LVd and LVDf presented at different moistures the index of hydrophobicity and water-soil contact angle below the critical limit and were classified as slightly repellent. The VEo, CXe, GXd and SXe, showed high levels of hydrophobicity and water-contact angles in all layers in soil condition air dried soil. But the value of R decreased with increasing soil moisture and with a deeper profile. In subsurface layers, from the tension of 100 kPa was found that the index of hydrophobicity decreased and became close to 1. Except in the GXd, this showed a hydrophobicity index value above the critical limit at all moistures analyzed. Total porosity was positively correlated with the ethanol sorptivity, however, was not correlated with the water sorptivity. Hydrophobicity and water-soil contact angle showed negative correlation with organic matter content. The aggregate stability was not directly influenced by the hydrophobic compounds, no significant correlation was found between the geometric mean diameter and aggregate stability index with hydrophobicity and water-soil contact angle. The clay activity determined by the method of EMBRAPA showed high correlation with the occurrence of hydrophobicity in air dried soil. / A hidrofobicidade pode ser entendida como a repelência do solo à água, dificultando o molhamento do mesmo. Esse fenômeno está associado ao recobrimento das partículas do solo por substâncias orgânicas hidrofóbicas. A vegetação local pode contribuir com compostos orgânicos hidrofóbicos, via deposição ou por decomposição, porém a hidrofobicidade também é relacionada com a existência metabolitos de bactérias e microrganismos, incêndios, pH elevado, tipo de argilomineral e composição granulométrica do solo. O objetivo deste trabalho foi determinar a umidade crítica para a ocorrência da hidrofobicidade e avaliar sua relação com a resistência de agregados e com as propriedades químicas e físico-hídricas, em diferentes solos do sul do Brasil. As amostras de solo foram coletadas em diferentes locais do estado do Rio Grande do Sul, nos locais escolhidos a vegetação era constituída apenas de campo natural. Para a avaliação da sortividade e estabilidade de agregados, foram coletadas amostras indeformadas (blocos) nas camadas de 0,00 0,05; 0,05 0,10 e 0,10 0,20 m. Também foram coletadas amostras com estrutura preservada, com cilindros metálicos, para a determinação da curva de retenção de água, densidade do solo, porosidade total, macroporosidade e microporosidade. Nas mesmas camadas foram coletadas amostras deformadas para a determinação da composição granulométrica, limites de plasticidade e liquidez, e para a caracterização química, que se constituiu pelas análises de carbono orgânico, acidez ativa, acidez potencial, saturação por Al3+, CTCpH7,0 e saturação por bases. Foi determinada a atividade da argila pelo método da EMBRAPA e pelo de Skempton. Para medir a sortividade utilizou-se de um micro infiltrômetro de tensão. A hidrofobicidade foi avaliada comparando valores de sortividade da água e do etanol. O PVa, PVd, LVd e LVdf apresentaram, em diferentes umidades, o índice de hidrofobicidade e ângulo de contato água-solo inferiores ao limite crítico, sendo classificados como pouco repelentes. O VEo, CXe, GXd e SXE apresentaram elevado índice de hidrofobicidade e ângulos de contato água-solo em todas as camadas na condição de solo seco ao ar. Porém, o valor de R diminuiu com o aumento da umidade do solo e com o aprofundamento no perfil. Nas camadas subsuperficiais, a partir da tensão de 100 kPa verificou-se que o índice de hidrofobicidade decresceu e tornou-se próximo de 1, exceto no GXd, que apresentou um valor do índice de hidrofobicidade acima do limite crítico em todas as umidades analisadas. A porosidade total apresentou correlação positiva com a sortividade ao etanol, porém, não se correlacionou com a sortividade à água. A hidrofobicidade e o ângulo de contato água-solo apresentaram correlação negativa com o teor de matéria orgânica. A estabilidade dos agregados não foi diretamente influenciada pelos compostos hidrofóbicos, não sendo verificada correlação significativa entre o diâmetro médio geométrico e estabilidade de agregados com o índice de hidrofobicidade ou com o ângulo de contato água-solo. A atividade da argila determinada pelo método da EMBRAPA apresentou elevada correlação com a ocorrência de hidrofobicidade no solo seco ao ar.

Submitted by RENATA THAYSA DA SILVA SANTOS null (renata_sol_2@hotmail.com) on 2017-09-19T19:23:31Z No. of bitstreams: 1 Dissertação pronta.pdf: 1297727 bytes, checksum: 9562b8aaaa9a30d19ffbb80afb4d3495 (MD5) / Approved for entry into archive by Monique Sasaki (sayumi_sasaki@hotmail.com) on 2017-09-20T17:21:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 santos_rts_me_bot.pdf: 1297727 bytes, checksum: 9562b8aaaa9a30d19ffbb80afb4d3495 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-20T17:21:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 santos_rts_me_bot.pdf: 1297727 bytes, checksum: 9562b8aaaa9a30d19ffbb80afb4d3495 (MD5) Previous issue date: 2017-07-26 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / O espalhamento das gotas sobre superfícies vegetais pode indicar eficiência na aplicação de herbicidas. Porém, o espalhamento de uma gota depende das características da calda fitossanitária, especificamente das propriedades físico-químicas e as suas interações com as superfícies onde as gotas se depositam. As propriedades físicas, como tensão superficial e ângulo de contato podem ser alteradas pela adição de adjuvantes ao tanque do pulverizador. Assim, o desenvolvimento de pesquisas que avaliem a interação dos herbicidas associados a adjuvantes é importante para a recomendação correta do adjuvante, uma vez que o adjuvante pode proporcionar maior espalhamento da gota sobre a superfície de diferentes espécies de plantas, e potencializar o controle. Nesse sentido foram realizados dois estudos, sendo o primeiro para avaliar a tensão superficial e o ângulo de contato em três espécies do gênero Sida. No segundo foi avaliado o ângulo de contato de seis espécies de plantas daninhas e a relação do ângulo com o controle de Lantana camara e Crotalaria incana, de ocorrência em pastagem, ambiente vastamente cultivado no Brasil, mas no qual são raros os trabalhos desta natureza. Concluiu-se que a adição do adjuvante lecitina ao herbicida aminopiralide + fluroxipir reduz o ângulo de contato das gotas sobre as superfícies adaxial e abaxial de Sida cordifolia e Sida glaziovii. E quanto menor ângulo de contato maior controle das espécies avaliadas. / The spreading of the drops on plant surfaces may indicate the possible success in herbicide application. However, the spread of a drop depends on the characteristics of the spray solution, specifically the physicochemical properties and their interactions with the surfaces where the drops settle. Physical properties such as surface tension and contact angle can be altered by the addition of adjuvants to the spray tank. Thus, the development of research that evaluates the interaction of herbicides associated with adjuvants is important for the correct recommendation of the adjuvant, since the adjuvant can provide greater spreading of the drop on the surface of different species of plants, and potentiate the control. In this sense two studies were carried out, being the first to evaluate the surface tension and the contact angle in three species of the Sida genus. In the second, was evaluated the contact angle of six weed species and the angle relationship with the control of Lantana camara and Crotalaria incana, a pasture, an area widely cultivated in Brazil, but in which works of this nature are rare. It was concluded that the addition of the lecithin adjuvant to the aminopyralid herbicide + fluroxypyr reduces the contact angle of the drops on the adaxial and abaxial surfaces of Sida cordifolia and Sida glaziovii. And the lower the contact angle the greater the control of the evaluated species.

O objetivo do presente trabalho foi caracterizar as propriedades superficiais de filmes à base de gelatina. Para o qual foram elaborados filmes de: (i) Gelatina plastificado com glicerol (G) (gelatina: 5 g/100 g SFF; glicerol: 30 g/100 g de gelatina), (ii) Gelatina reforçado com montmorilhonita (G/MMT) (gelatina: 5 g/100 g SFF; glicerol: 30 g/100 g de gelatina; MMT: 5 g/100 g de gelatina) e Gelatina plastificado com citrato de acetiltributila (G/ATB) (gelatina: 5 g/100 g SFF; ATB: 50 g/100 de gelatina; lecitina de soja: 60 g/100 g de ATB; etanol: 20 g/100 g SFF). Os filmes foram produzidos mediante o uso de um aplicador automático de filmes \"Spreading\". Logo, os filmes foram submetidos a testes para determinação da espessura, umidade e propriedades óticas (brilho, cor e opacidade). Também foi caracterizada a microestrutura por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia de força atômica (AFM); às imagens obtidas por MEV foi aplicado um analise de imagem mediante o programa Image J, para obter o valor da dimensão fractal (DF). Depois foram caracterizadas as propriedades superficiais de ângulo de contato (AC), molhabilidade ou coeficiente de espalhamento (Se), e energia livre superficial (ELS) mediante a medida do ângulo de contato pelo método da gota séssil (água: 5 µL e 1-Bromonaftaleno: 3 µL). Para o cálculo da ELS também foi aplicado o método de Owens-Wendt. Estas caracterizações foram feitas em ambos os lados do filme, lado ar e lado placa. A natureza do filme de G/ATB influenciou na umidade e as propriedades óticas, enquanto que os filmes de G e G/MMT apresentaram características similares. Em relação à microestrutura e rugosidade, o filme de G apresentou a superfície mais homogênea e lisa, contrario ao observado no filme de G/MMT, que apresentou a maior rugosidade seguida do filme de G/ATB. Foi observado que houve uma relação entre os valores de rugosidade e DF. De acordo com o valor do AC, os filmes apresentaram um caráter hidrofóbico, pois seus valores foram superiores a 65° (em ambos os lados dos filmes), na seguinte ordem: G/MMT > G > G/ATB; sendo que o Se seguiu a mesma tendência. Cabe mencionar também que não foi encontrada uma correlação significativa entre os valores de AC e rugosidade. Em função dos valores de AC, Se e ELS (especificamente a componente polar), o filme de G/ATB apresentou o menor caráter hidrofóbico, pois apresentou menores valores de AC e maiores valores de Se em comparação com os outros dois filmes. Os valores da componente polar da G/ATB foram os maiores, explicando de melhor maneira o caráter menos hidrofóbico deste filme. Pode-se concluir que os filmes à base de gelatina elaborados no presente trabalho têm propriedades hidrofóbicas (AC>65°), sendo a G/MMT o filme com melhores características hidrofóbicas. / The aim of this study was to characterize the surface properties of gelatin-based films. For which, films were produced as following: gelatin plasticized with glycerol (gelatin: 5 g/100 g SFF; glycerol: 30 g/100 g of gelatin), gelatin reinforced with montmorillonite (gelatin: 5 g/100 g SFF; glycerol: 30 g/100 of gelatin; montmorillonite: 5 g/100 g of gelatin), and gelatin plasticized with acetyltributyl citrate (gelatin: 5 g/100 g SFF; acetyltributyl citrate: 50 g/100 of gelatin, soy lecithin: 60 g/100 g acetyltributyl citrate; ethanol: 20 g/100 g SFF). The films were produced by using an automatic film applicator \"Spreading\". Then, the films were tested for determining thickness, humidity and optical property (gloss, color and opacity). Also the microstructure was characterized by scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM); in the images obtained by SEM it was applied image analysis using Image J program, to get the value of the fractal dimension (FD). After, the surface properties of contact angle (CA), wettability or spreading coefficient (Cs) and surface free energy (SFE) were characterized by measuring the contact angle by the method of the sessile drop (water: 5 µL, 1-Bromonaphthalene: 3 µL). For the calculation of the ELS, it was also applied the method of Owens-Wendt. These characterizations were made on both sides of the film (air side and plate side). The nature of the G/ATB film influenced the moisture and optical properties, while the films of G and G/MMT showed similar values. With regard to microstructure and roughness, the G film presented a more homogeneous and smooth surface, contrary to that was observed in films of G/MMT, who presented the highest roughness followed by G/ATB film. It was observed that there was a relationship between the roughness values and DF. According to the value of the CA, the three films had a hydrophobic character, because their values were above 65° (on both sides of the film), in the following order: G/MMT > G > G/ATB; the Cs followed the same trend. It should be also mentioned that a significant correlation between the values of CA and the roughness was found. According to the values of CA, Cs and SFE (specifically the polar component), the films of G/ATB had the lowest hydrophobicity, because had lower CA values and higher Cs values, as compared to the other two films. The values of the polar component of the film G/ATB were higher, which explains better the less hydrophobic character of this film. It can be concluded that the gelatin-based films produced in this work have hydrophobic properties (CA>65°), being the film G/MMT which showed better hydrophobic characteristics.

Dentre as técnicas de modificação de propriedades das superfícies aplicadas na indústria, o tratamento por plasma é amplamente utilizado. Diversos estudos têm sido realizados, sobretudo na última década, analisando artigos têxteis de diferentes fibras quanto a melhoria das funcionalidades. O objetivo deste trabalho é estudar comparativamente as propriedades de umectação de tecidos de malha de poliamida 6.6 com elastano antes e após aplicação de descarga plasmática de dupla barreira dielétrica. As malhas foram fabricadas utilizando-se como matérias-primas fios e poliamida e de elastano. Os tecidos receberam a aplicação do tratamento de plasma, com potências de 1,2 e 1,5 kW. Foram realizadas três leituras de ângulo de contato dinâmico: logo após o tratamento, 2 horas após o tratamento e 24 horas após o tratamento. Foi feita uma única leitura em uma das amostras antes de submetê-la ao tratamento (controle). No tingimento das amostras foram utilizados corantes ácidos e reativos e realizados ensaios de solidez à lavagem e solidez da cor à lavagem doméstica. Observou-se uma redução significativa no valor do ângulo de contato das amostras tratadas com plasma, aumentando a capacidade de absorção do tecido de malha / Among the surfaces of the property modifying techniques used in the industry, plasma treatment is widely used. Several studies have been conducted, especially in the last decade, analyzing textiles articles of different fibers and improved features. The target of this job is study comparatively the wetting properties of polyamide 6.6 knitted fabrics with spandex before and after application of plasma discharge double dielectric barrier. The knitting were produced using as raw materials polyamide yarn and elastane. Fabrics received application of plasma treatment with potencies of 1.2 and 1.5 kW. three readings dynamic contact angle were made: immediately after treatment, 2 hours after treatment and 24 hours after treatment. a single reading was done on a sample before submitting it to treatment (control). In the dyeing of the samples were used acids and reactive dyes and performed strength tests to washing and color fastness to domestic laundering. a significant decrease was observed in the value of the contact angle of the samples treated with plasma, increasing the absorption capacity of the knitting fabric

Neste trabalho, analisou-se como o tratamento térmico e a degradação pelo fungo de podridão branca influenciaram as propriedades dos componentes das amostras de madeira das espécies Araucaria sp., Pinus sp., Erisma sp. e Hymenaea sp.. Essas amostras foram cortadas em diferentes planos de corte e submetidas inicialmente a um teor de umidade de equilíbrio de 12%. As caracterizações das amostras foram realizadas empregando a técnica de ângulo de contato, medidas de perda de massa (somente para amostras degradadas pelo fungo), a análise dinâmico-mecânica (DMA) e difração de raios X. Para as amostras degradadas pelo fungo, o valor de perda de massa foi maior para a espécie Pinus sp. e menor para Hymenaea sp.. Os difratogramas de raios X apontaram que o corte transversal apresentou um caráter mais amorfo em relação ao corte longitudinal. As medidas de ângulo de contato mostraram que com o aumento da temperatura de tratamento térmico a superfície se tornou mais hidrofóbica. O mesmo comportamento foi verificado para amostras submetidas à degradação pelo fungo. De forma que, tanto o tratamento térmico quanto a degradação pelo fungo, ocasionaram um aumento de grupos não-polares presentes na superfície. Já nas medidas de DMA foi observado que o módulo de armazenamento (E\') diminuiu com o aumento da temperatura. E o grau de mobilidade das cadeias poliméricas foi analisado por meio das temperaturas de transições vítreas das hemiceluloses e lignina (Tg), bem como, as relaxações secundárias através do fator de perda (tan δ). Esses resultados possibilitam uma maior elucidação sobre como o tratamento térmico e a degradação fúngica afetam diferentes tipos de amostras de várias espécies de madeira, essas informações são relevantes para a utilização e preservação dessas madeiras. / The present dissertation addresses the analysis of the influence of heat treatment and degradation by white rot fungus on the properties of the components of wood species Araucaria sp., Pinus sp., Erisma sp. and Hymenaea sp. Samples were cut at different cutting plans and initially subjected to a 12% equilibrium moisture content. They were then characterized by a contact angle technique, weight loss measurements (for samples degraded by the fungus), dynamic mechanical analysis (DMA) and X-ray diffraction. The mass loss values of samples degraded by the fungus were higher for Pinus sp. and lower for Hymenaea sp. The X-ray diffraction showed the transversal cut had an amorphous character in relation to the longitudinal cut. According to the contact angle measurements, showed that with increasing heat treatment temperature over the surface became hydrophobic. The same behavior was observed for samples submitted to degradation by fungus. In order, that both heat treatment and degradation by the fungus, caused an increase of non-polar groups on the surface. The DMA measurements showed the storage modulus (E\') decreases with increasing temperature. The degree of mobility of the polymer chains was analyzed through glass transition temperatures of hemicelluloses and lignin (Tg) and the secondary relaxations were assessed through the loss factor (tan δ). The results enabled greater elucidation on how the heat treatment and fungal degradation affect different types of samples of various wood species. Such information is relevant for the use and preservation of woods.

A redução de peso é uma questão tecnológica fundamental para a indústria aeroespacial, uma vez que diminui o consumo de combustível, resultando em redução de custos e contribuindo para a redução da emissão de gases de efeito estufa. Devido à relação favorável entre resistência mecânica e peso, as ligas de alumínio de elevada resistência mecânica contribuem favoravelmente para este aspecto. Entretanto, como estas ligas são dificilmente soldáveis pelos processos tradicionais envolvendo fusão, o procedimento de junção utilizado em aeronaves é a rebitagem, resultando em ganho de peso. O processo de soldagem por fricção (friction stir welding -FSW), desenvolvido no início dos anos noventa pelo The Welding Institute (TWI) do Reino Unido, se constituiu em um grande avanço para a soldagem das ligas de alumínio utilizadas na indústria aeroespacial, pois permite a produção de soldas mais confiáveis e virtualmente livres de defeitos. Entretanto, o aquecimento das peças e a deformação mecânica durante a FSW geram zonas com diferentes características microestruturais que, de acordo com a literatura, apresentam resistências à corrosão diferentes. Por oferecerem elevada resolução lateral, as técnicas eletroquímicas locais são úteis para elucidar as diferenças de reatividade local de eletrodos heterogêneos, como no caso de metais soldados. No presente trabalho técnicas eletroquímicas locais foram empregadas para caracterização da resistência à corrosão em meio contendo cloreto das diferentes zonas geradas pela soldagem de topo da liga de alumínio 2024-T3 por FSW, comparando-a com a exibida pelo metal base. O estudo foi complementado com a caracterização microestrutural destas regiões e também por ensaios macroscópicos de corrosão. Os resultados dos procedimentos de caracterização microestrutural confirmaram que a FSW provoca modificações na microestrutura das regiões afetadas pelo processo, principalmente no que concerne à distribuição das nanopartículas precipitadas durante o envelhecimento natural da liga. Por sua vez, os resultados dos ensaios macroscópicos de corrosão e eletroquímicos locais mostraram-se concordantes na determinação da região mais sensível à corrosão, que foi verificada como sendo as zonas termicamente afetada (Heat Affected Zone - HAZ) e termomecanicamente afetada (Thermomechanically Affected Zone - TMAZ) do lado do avanço da ferramenta de soldagem, mostrando também que as regiões afetadas pelo processo de soldagem apresentam resistência à corrosão inferior à do metal base. Através do uso da espectroscopia de impedância eletroquímica local (Local Electrochemical Impedance Spectroscopy - LEIS) foi evidenciado que o acoplamento galvânico entre as diferentes zonas geradas durante o processo de soldagem não desempenha um papel relevante na aceleração do processo corrosivo, o que está em desacordo com os resultados publicados em diversos estudos realizados com esta liga soldada por FSW. O trabalho apresenta ainda uma contribuição teórica original demonstrando que medidas de ângulo de contato e de espectroscopia de impedância eletroquímica em uma gota séssil podem ser usadas simultaneamente para a determinação da capacitância da dupla camada elétrica. As previsões do modelo teórico foram confirmadas tanto através de resultados obtidos com um sistema modelo como também em determinações realizadas nas diferentes regiões geradas pela soldagem por FSW da liga 2024-T3. / Weight reduction is a fundamental technological issue for the aerospace industry, as it decreases the fuel consumption, resulting in reduced both costs and greenhouse gases emission. Due to the favorable relation between strength and weight, high strength aluminum alloys favorably contribute to this aspect, but they remain difficult to weld by conventional processes involving fusion, and, therefore, the junction procedure used in aircraft is riveting, resulting in weight gain. The friction stir welding (FSW) process, developed in the early nineties by the \"The Welding Institute\" (TWI), United Kingdom, is a major breakthrough for the welding of aluminum alloys as it allows the production of more reliable and virtually defect-free welds. However, the heating of the parts and the mechanical deformation during FSW generate zones with different microstructures with different corrosion resistances. As they offer high lateral resolution, local electrochemical techniques are useful for elucidating differences in local reactivity of heterogeneous electrodes, as the case of welded metals. In the present work, local electrochemical techniques were employed to characterize the corrosion resistance in chloride environment of the different zones generated by butt welding the 2024-T3 aluminum alloy by FSW, and to compare this response with that displayed by the base metal. The study was complemented with the microstructural characterization of these regions and also by macroscopic corrosion tests. The results of the microstructural characterization confirmed that FSW causes changes in the microstructure of the regions affected by the process, especially with regard to the distribution of the precipitated nanoparticles during the natural aging of the alloy. The results of the macroscopic corrosion and of the local electrochemical tests showed good agreement in the determination of the most sensitive regions to corrosion, which were found to be the heat affected (HAZ) and the thermomechanically affected (TMAZ) zones of the advancing side of the weld tool. They also showed that the regions affected by the welding procedure have a lower corrosion resistance than the base metal. By using Local Electrochemical Impedance Spectroscopy (LEIS), it was shown that the galvanic coupling between the different areas generated during the welding process does not need to be taken into account in the description of the corrosion process, which is at odds with the results published in several studies of this alloy welded by FSW. The work also present an original theoretical contribution, demonstrating that contact-angle measurements and electrochemical impedance spectroscopy in a sessile drop can be used simultaneously to determine the capacity of the interface. The theoretical model predictions were confirmed by the experimental results obtained both with a model system and in the different regions generated by FSW of aluminum alloy 2024-T3.

A redução de peso é uma questão tecnológica fundamental para a indústria aeroespacial, uma vez que diminui o consumo de combustível, resultando em redução de custos e contribuindo para a redução da emissão de gases de efeito estufa. Devido à relação favorável entre resistência mecânica e peso, as ligas de alumínio de elevada resistência mecânica contribuem favoravelmente para este aspecto. Entretanto, como estas ligas são dificilmente soldáveis pelos processos tradicionais envolvendo fusão, o procedimento de junção utilizado em aeronaves é a rebitagem, resultando em ganho de peso. O processo de soldagem por fricção (friction stir welding -FSW), desenvolvido no início dos anos noventa pelo The Welding Institute (TWI) do Reino Unido, se constituiu em um grande avanço para a soldagem das ligas de alumínio utilizadas na indústria aeroespacial, pois permite a produção de soldas mais confiáveis e virtualmente livres de defeitos. Entretanto, o aquecimento das peças e a deformação mecânica durante a FSW geram zonas com diferentes características microestruturais que, de acordo com a literatura, apresentam resistências à corrosão diferentes. Por oferecerem elevada resolução lateral, as técnicas eletroquímicas locais são úteis para elucidar as diferenças de reatividade local de eletrodos heterogêneos, como no caso de metais soldados. No presente trabalho técnicas eletroquímicas locais foram empregadas para caracterização da resistência à corrosão em meio contendo cloreto das diferentes zonas geradas pela soldagem de topo da liga de alumínio 2024-T3 por FSW, comparando-a com a exibida pelo metal base. O estudo foi complementado com a caracterização microestrutural destas regiões e também por ensaios macroscópicos de corrosão. Os resultados dos procedimentos de caracterização microestrutural confirmaram que a FSW provoca modificações na microestrutura das regiões afetadas pelo processo, principalmente no que concerne à distribuição das nanopartículas precipitadas durante o envelhecimento natural da liga. Por sua vez, os resultados dos ensaios macroscópicos de corrosão e eletroquímicos locais mostraram-se concordantes na determinação da região mais sensível à corrosão, que foi verificada como sendo as zonas termicamente afetada (Heat Affected Zone - HAZ) e termomecanicamente afetada (Thermomechanically Affected Zone - TMAZ) do lado do avanço da ferramenta de soldagem, mostrando também que as regiões afetadas pelo processo de soldagem apresentam resistência à corrosão inferior à do metal base. Através do uso da espectroscopia de impedância eletroquímica local (Local Electrochemical Impedance Spectroscopy - LEIS) foi evidenciado que o acoplamento galvânico entre as diferentes zonas geradas durante o processo de soldagem não desempenha um papel relevante na aceleração do processo corrosivo, o que está em desacordo com os resultados publicados em diversos estudos realizados com esta liga soldada por FSW. O trabalho apresenta ainda uma contribuição teórica original demonstrando que medidas de ângulo de contato e de espectroscopia de impedância eletroquímica em uma gota séssil podem ser usadas simultaneamente para a determinação da capacitância da dupla camada elétrica. As previsões do modelo teórico foram confirmadas tanto através de resultados obtidos com um sistema modelo como também em determinações realizadas nas diferentes regiões geradas pela soldagem por FSW da liga 2024-T3. / Weight reduction is a fundamental technological issue for the aerospace industry, as it decreases the fuel consumption, resulting in reduced both costs and greenhouse gases emission. Due to the favorable relation between strength and weight, high strength aluminum alloys favorably contribute to this aspect, but they remain difficult to weld by conventional processes involving fusion, and, therefore, the junction procedure used in aircraft is riveting, resulting in weight gain. The friction stir welding (FSW) process, developed in the early nineties by the \"The Welding Institute\" (TWI), United Kingdom, is a major breakthrough for the welding of aluminum alloys as it allows the production of more reliable and virtually defect-free welds. However, the heating of the parts and the mechanical deformation during FSW generate zones with different microstructures with different corrosion resistances. As they offer high lateral resolution, local electrochemical techniques are useful for elucidating differences in local reactivity of heterogeneous electrodes, as the case of welded metals. In the present work, local electrochemical techniques were employed to characterize the corrosion resistance in chloride environment of the different zones generated by butt welding the 2024-T3 aluminum alloy by FSW, and to compare this response with that displayed by the base metal. The study was complemented with the microstructural characterization of these regions and also by macroscopic corrosion tests. The results of the microstructural characterization confirmed that FSW causes changes in the microstructure of the regions affected by the process, especially with regard to the distribution of the precipitated nanoparticles during the natural aging of the alloy. The results of the macroscopic corrosion and of the local electrochemical tests showed good agreement in the determination of the most sensitive regions to corrosion, which were found to be the heat affected (HAZ) and the thermomechanically affected (TMAZ) zones of the advancing side of the weld tool. They also showed that the regions affected by the welding procedure have a lower corrosion resistance than the base metal. By using Local Electrochemical Impedance Spectroscopy (LEIS), it was shown that the galvanic coupling between the different areas generated during the welding process does not need to be taken into account in the description of the corrosion process, which is at odds with the results published in several studies of this alloy welded by FSW. The work also present an original theoretical contribution, demonstrating that contact-angle measurements and electrochemical impedance spectroscopy in a sessile drop can be used simultaneously to determine the capacity of the interface. The theoretical model predictions were confirmed by the experimental results obtained both with a model system and in the different regions generated by FSW of aluminum alloy 2024-T3.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Soil hydrophobicity can be conceptually defined as soil repellency to water and is associated with the covering of soil particles by hydrophobic organic substances which interact with mineral particles and pores in a complex way, making soil wetting difficult. The objectives of this study were to: (i) determine the biochemical composition of vegetation, physical and chemical properties of soil organic matter fractions and their relationships to the occurrence and degree of soil hydrophobicity; (ii) analyze the effects of hydrophobic compounds at different intensities on sorptivity and water retention curve; (iii) measure and monitor the effects of variation of soil temperature and water content on the variability of the degree of soil hydrophobicity during a drying cycle. Soil samples were collected from different soil classes in the Rio Grande do Sul and Santa Catarina States, southern Brazil. From the 0-5, 5-10 and 10-15 cm soil layers, undisturbed samples (in blocks) were collected for the determination of sorptivity while preserved samples were collected using core samplers (volume of 47 cm³) for the evaluation of water retention curve, soil bulk density, total porosity, macroporosity and microporosity. From these layers, deformed samples were also collected for soil chemical and physical characterization. However, part of the samples used for the determination of water retention curves were previously subjected to sequential chemical extraction with acetone and a solution of isopropanol:ammonia to remove hydrophobic compounds. Soil carbon analysis consisted of determination of total organic carbon, physical (> 53μm and <53μm), and chemical (fulvic and humic acids and humin) fractions. Water and ethanol sorptivity was determined using tension micro-infiltrometer. Hydrophobicity was evaluated by comparing water and ethanol sorptivity values and soil-water contact angle was calculated from the hydrophobicity index. The effect of temperature was measured using PVC cylinder (785 cm³) constructed with disturbed samples from different soils, wetted and dried under different temperatures (20, 45 and 70 °C) and the hydrophobicity was determined using the water droplet penetration time method. Hydrophobicity had an intimate relationship with soil organic carbon content, mainly organic compounds accumulated in physical fractions <53 μm and chemical fraction humin, indicating that hydrophobic compounds are highly recalcitrant and are strongly associated with silt and clay fractions, forming stable organo-mineral complexes, and at the same time, covering all or part of surfaces of mineral particles or aggregates. The existence of these hydrophobic compounds caused changes in sorptivity and soil-water contact angle, directly affecting capillary and soil water retention curve, and reduced the volume of water retained at lower potentials. The heating of the soil at temperatures at or below 45 °C did not alter the intensity of hydrophobicity but there were changes when soil temperature exceeded 70 °C or when the soil moisture was drastically reduced. / A hidrofobicidade do solo pode ser conceitualmente definida como a repelência do solo à água e está associada ao recobrimento das partículas do solo por substâncias orgânicas hidrofóbicas, que interagem de forma complexa com os poros e partículas minerais, dificultando o molhamento do solo. Os objetivos deste trabalho foram: (i) determinar a composição bioquímica da vegetação, das frações físicas e químicas da matéria orgânica e suas relações com a ocorrência e grau de hidrofobicidade; (ii) analisar os efeitos dos compostos hidrofóbicos em diferentes intensidades na sortividade e na curva de retenção de água; (iii) avaliar e monitorar os efeitos da variação da temperatura e do conteúdo de água na variação do grau de hidrofobicidade do solo ao longo de um ciclo de secagem. Foram coletadas amostras de solo de diferentes classes de solos existentes no Estado do Rio Grande do Sul e Santa Catarina. Nas camadas de 0 5, 5 10 e 10 15 cm foram coletadas amostras indeformadas (blocos), para a avaliação da sortividade e amostras com estrutura preservada, com cilindros metálicos (47 cm³), para a determinação da curva de retenção de água, densidade do solo, porosidade total, macroporosidade e microporosidade. Nessas camadas também foram coletadas amostras deformadas para a caracterização química e física dos solos. No entanto, parte das amostras utilizadas na determinação da curva de retenção de água foram previamente submetidas a uma extração química sequencial com acetona e uma solução de isopropanol:amônia para remoção dos compostos hidrofóbicos. A análise do carbono constou da determinação do carbono orgânico total e da determinação das frações físicas (>53μm e <53μm) e químicas (Ácidos Fúlvicos, Ácidos Húmicos e Humina). A sortividade da água e do etanol foram determinadas com um micro-infiltrômetro de tensão. A hidrofobicidade foi avaliada comparando valores de sortividade da água e do etanol. O ângulo de contato água-solo foi calculado a partir do índice de hidrofobicidade. O efeito da temperatura foi mensurado em cilindros de PVC (785 cm³) construídos com amostras desagregadas dos diferentes solos. As amostras foram umedecidas e secas sob diferentes temperaturas (20, 45 e 70°C), sendo a hidrofobicidade determinada simultaneamente pelo método do tempo de penetração da gota de água. A hidrofobicidade apresentou uma íntima relação com o teor de carbono orgânico do solo, principalmente com os compostos orgânicos acumulados na fração física <53 μm e na fração química da Humina, indicando que os compostos hidrofóbicos provavelmente apresentam elevada recalcitrância e estão fortemente associados às frações silte e argila, formando complexos organo-minerais estáveis, ao mesmo tempo em que recobrem total ou parcialmente a superfície de agregados ou partículas minerais. A existência desses compostos hidrófobos causa alterações na sortividade e no ângulo de contato água-solo, afetando diretamente a capilaridade e a curva de retenção do solo, reduzindo o volume de água retido nos menores potenciais. O aquecimento do solo à temperaturas inferiores a 45 °C não causa modificações na intensidade da hidrofobicidade, que é alterada somente quando a temperatura do solo excede a 70 °C ou quando a umidade do solo é acintosamente reduzida.