Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-06-18T15:58:21Z No. of bitstreams: 1 JOSÉ SEBASTIÃO COSTA DE SOUSA - TESE PPGEA 2012..pdf: 33774056 bytes, checksum: ac856e40b8c7443bbd9eff3a2bd00893 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-18T15:58:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JOSÉ SEBASTIÃO COSTA DE SOUSA - TESE PPGEA 2012..pdf: 33774056 bytes, checksum: ac856e40b8c7443bbd9eff3a2bd00893 (MD5) Previous issue date: 2012-09 / Capes / Este trabalho teve como objetivo a elaboração de modelos matemáticos (conjunto de equações) para escolha de emissores e dimensionamento hidráulico de sistemas de irrigação por aspersão convencional e localizada, em subunidades de irrigação de forma geométrica retangular, triangular e trapezoidal. O modelo proposto para escolha do emissor envolve os parâmetros de solo, água, planta, atmosfera, jornada de trabalho e tempo disponível para funcionamento do sistema em uma seleção otimizada de emissores com base em demanda de pressão por área instalada (aspersores) e aproximação de vazão (gotejadores e microaspersores). O modelo para o dimensionamento hidráulico de subunidades de irrigação retangulares propicia a determinação da posição ótima para a tubulação de derivação (menor demanda de pressão, menor comprimento da tubulação e maior aproximação da variação máxima de pressão na subunidade), permitindo nesse processo a utilização das equações de perda de carga unitária de Darcy-Weisbach, Hazen-Williams e Scobey. Nesse modelo também foram obtidos algoritmos para a determinação da situação mais desfavorável em sistema com tubulações móveis e do comprimento máximo de tubulações para diâmetros prefixados, com e sem uso de tratamentos numéricos (uso dos métodos de Newton- Raphson e das Secantes), para a resolução de equações implícitas. Obteve-se ainda, uma expressão matemática adaptada da fórmula de Blasius, de elevada precisão (erros menos que 1,35%), para a determinação do fator de atrito de Darcy-Weisbach para as situações mais comuns em projetos de irrigação pressurizada (escoamento turbulento liso). Para as subunidades triangulares e trapezoidais os modelos foram elaborados utilizando-se do método de dimensionamento trecho a trecho para as tubulações de derivação e do fator de múltiplas saídas para as tubulações laterais. Um último algoritmo foi elaborado para o dimensionamento das demais tubulações que compõem os sistemas de irrigação, bem como as definições necessárias para a montagem do cabeçal de controle e a seleção do conjunto motobomba. Devido as numerosas rotinas de cálculos envolvidas, os modelos propostos são potencialmente aplicados a programas computacionais. / This research aimed at developing mathematic models (set of equations) to choose emitters and hydraulic design of irrigation by sprinkler, in irrigation subunits in a rectangular, triangular and trapezoidal geometric form. The proposed model for the emitter's choice involves soil, water, plants and atmosphere parameters, workday and available time for the system to vvork in an optimized selection of emitters based on the demand of pressure for the area installed (sprinklers) and the approach flow (drip and micro-sprinklers). The model for hydraulic design of rectangular irrigation subunits offers the determination of the best position for the pipe shunt (lower demand pressure, shorter pipe length and higher approximation of maximum pressure variation in the subunit), favoring, in this process, the use of Darcy-Weisbach, Hazen-Williams and Scobey's equations of unit head loss. In this model, algorithms for the determination of the most unfavorable situation in mobile system with pipes and the maximum length of pipe diameters for fixed rate, with and without use of numerical treatments (use of Newton-Raphson's method as well as use Secantes's), to solve the implicit equations) were also obtained. One high precision mathematic expression adapted from Blasius's formula (errors less than 1,35%) was obtained in order to determine Darcy-Weisbach's friction factor for the most common situations in pressurized irrigation projects (smooth turbulent flow). For the triangular and trapezoidal subunits, the models were designed using the dimensioning method per zone for bypass pipes and multiple output factor for pipes shunts. Another algorithm was created to measure the other pipes that make part of the irrigation systems, as well as to define the assembling of the head control and the selection of the pump-motor set. Due to the several numbers of calculations involved, the proposed models are potentially applied to computer programs.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / During the second harvest in the central region of Rio Grande do Sul, pluvial precipitations are usually irregularly distributed along the bean production cycle. This irregular distribution of rains during the bean cultivation can affect its productive potential. Complementary irrigation can be adopted in order to avoid drought stress. In current agriculture, irrigation systems have been increasingly used to supply crops and promote better conditions for cultivation, prompting an increase in productivity. The localized irrigation is one of these systems which are usually applied in perennial cultures and/or small areas. It has been used as a resource for diminishing energy consumption and for prompting more efficacy in water consumption. The bean culture has a high market price and is very susceptible to drought stress. These factors contribute for its cultivation in fields with the use of irrigation systems. Besides endeavoring to offer better parameters for irrigators, this work aims at determining the necessity of complementary irrigation and verifying the relation between localized irrigation systems and water availability by means of different critical water levels applied in complementary irrigation in bean crops. The variety used was the BRS Valente, seeded outof- season in Santa Maria, central region of Rio Grande do Sul, Brazil. The micro-sprinkling and subsurface dripping irrigation systems were used to sustain the highest complementary irrigation depths in 20, 40 and 60 mm of maximum evapotranspiration accumulated and a control treatment without irrigation. The reference vapotranspiration was measured by means of a meteorological station installed at UFSM and its estimative was calculated by the Penman-Monteith equation. There were differences between the treatments in the complementary irrigation levels regarding some production factors and the different systems of irrigation (micro-sprinkling and subsurface dripping irrigation systems). / As precipitações pluviais são normalmente mal distribuídas ao longo do ciclo produtivo do feijoeiro durante a segunda safra para a região central do Rio Grande do Sul, podendo afetar o seu potencial produtivo. A irrigação complementar torna-se uma ferramenta a ser adotada para que o feijoeiro não seja afetado pela deficiência hídrica. Para obter maiores garantias de colheita, os sistemas de irrigação são cada vez mais utilizados para suprir as necessidades hídricas das culturas, proporcionando melhores condições de cultivo e maior produtividade. A irrigação localizada é uma das alternativas utilizadas, mas normalmente para culturas perenes e/ou pequenas áreas. A irrigação localizada está sendo utilizada por proporcionar menor consumo energético e melhor eficiência na aplicação da água, desta forma, proporcionando melhor uso de um recurso cada vez mais escasso. O feijão tem valor de mercado elevado, o que contribui para o seu plantio em áreas com sistemas de irrigação e também por ser uma planta muito suscetível à deficiência hídrica. Buscando oferecer melhores parâmetros para os irrigantes, o presente trabalho teve como objetivos determinar a necessidade de irrigação complementar, verificar a relação entre sistemas de irrigação localizada e disponibilidade hídrica através de diferenciadas lâminas críticas de irrigação complementar para o feijoeiro. Foi utilizada a variedade BRS Valente semeada na safrinha na cidade de Santa Maria na depressão central do Rio Grande do Sul. Os sistemas de irrigação por gotejamento e micro-aspersão foram utilizados para manter as lâminas críticas de irrigação complementar nos níveis máximos de 20, 40 e 60 mm de evapotranspiração máxima acumulada e um tratamento testemunha que não recebeu irrigação. A evapotranspiração de referência foi estimada a partir dos dados da estação meteorológica instalada na UFSM com a equação de Penman-Monteith. Foi verificada diferença entre os tratamentos nas lâminas de irrigação complementar para alguns fatores de produção e entre os sistemas de irrigação localizada por gotejamento e micro-aspersão.

Submitted by FERNANDO SANTOS DA SILVA null (fernandoquimicauems@hotmail.com) on 2017-09-28T02:21:06Z No. of bitstreams: 1 Tese_Fernando_Santos_da_Silva_IQ_UNESP.pdf: 19317124 bytes, checksum: b4f79b295bc22505ca8f3f01bd3db519 (MD5) / Approved for entry into archive by Monique Sasaki (sayumi_sasaki@hotmail.com) on 2017-09-28T14:59:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 silva_fs_dr_araiq.pdf: 19317124 bytes, checksum: b4f79b295bc22505ca8f3f01bd3db519 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-28T14:59:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 silva_fs_dr_araiq.pdf: 19317124 bytes, checksum: b4f79b295bc22505ca8f3f01bd3db519 (MD5) Previous issue date: 2017-09-15 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Este trabalho teve como objetivo investigar a microestrutura, resistência à corrosão e propriedades mecânicas de revestimentos produzidos por Aspersão Fria (AF) a base de: (I) pó de alumínio (Al), com ou sem alumina (Al2O3), depositados sobre aço comum; (II) revestimentos metálico-cerâmicos de WC-12Co e WC-25Co depositados sobre a liga Al7075-T6 e (III) revestimentos de cobre depositados sobre aço e obtidos a partir de pós submetidos a diferentes tratamentos. A análise dos materiais de partida e dos revestimentos, antes e após os ensaios de corrosão, foi realizada por difração a laser (DL), microscopia óptica (OM), microscopia eletrônica de varredura (SEM) acoplado a um sistema de espectroscopia de dispersão de energia de raios X (EDS) e difração de raios X (DRX). Foram realizadas medidas de dureza e ensaios de resistência ao desgaste por abrasão (Rubber Wheel) e por deslizamento (Ball on disk). A resistência à corrosão dos revestimentos foi avaliada por medidas eletroquímicas em meio de NaCl 3,5% e testes de névoa salina. Foram realizadas medidas de potencial em circuito aberto (ECA), espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS) e curvas de polarização linear e cíclica. As imagens de SEM da secção transversal mostram que os revestimentos são densos, não possuem porosidade interconectada e nem trincas. Os resultados eletroquímicos e de névoa salina mostram que todos os revestimentos investigados protegem o substrato por longos tempos de imersão por serem compactos quando obtidos pela tecnologia de AF. Para os revestimentos a base de alumínio, os estudos mostram que o eletrólito atinge o substrato em alguns pontos somente após 2000 h de imersão e os ensaios de desgaste indicam que o revestimento compósito Al-Al2O3 apresenta melhores propriedades mecânicas. Quanto aos revestimentos metálicocerâmicos, o revestimento de WC-25Co apresentou maior espessura e também maior proteção contra corrosão até tempos maiores do que 2000 h. A caracterização dos revestimentos de cobre mostra claramente que os diferentes tratamentos dos materiais de partida exercem influência na eficiência de deposição, formação dos revestimentos e principalmente na sua resistência à corrosão. / The purpose of this work was to investigate the microstructure, corrosion resistance and mechanical properties of coatings prepared by Cold Gas Spray (CGS) based on: (I) aluminum (Al) powder with or without alumina (Al2O3), deposited on common steel; (II) WC-12Co and WC-25Co metallic-ceramic coatings deposited onto Al7075- T6 alloy and (III) copper coatings deposited onto common steel and obtained from powders submitted to different treatments. The analysis of the feedstock materials and the coatings before and after the corrosion tests were performed by laser diffraction (LD), optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM) with energy dispersive X-ray spectroscopy system (EDS) and X-ray diffraction (XRD). Hardness measurements, abrasion testing (Rubber Wheel) and sliding wear test (Ball on disk) were performed. The corrosion resistance of the coatings was evaluated by electrochemical measurements in 3.5% NaCl medium, and salt fog tests. Open circuit potential (EOC), electrochemical impedance spectroscopy (EIS), linear and cyclic polarization measurements were performed. SEM images of the cross section showed that coatings are dense, without interconnected porosity and cracks. Electrochemical and salt fog results show that all investigated coatings protect the substrate during long immersion times because they are compact when obtained by CGS technology. For the aluminum based coatings, the studies show that the electrolyte reaches the substrate at some points only after 2000 h of immersion and the wear tests show that the Al-Al2O3 composite coating has better mechanical properties. For the metal-ceramic coatings, the WC-25Co coating show higher thickness and corrosion protection up to 2000 h of immersion when compared to WC-12Co. Copper coatings characterization clearly shows that the different treatments of the feedstock materials exert influence on the deposition efficiency, coating formation and especially on their corrosion resistance. / CNPq: 153177/2014-4

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O processo de desgaste por cavitação e corrosão em componentes e sistemas hidrodinâmicos reduz drasticamente a eficiência operacional, levando a grandes perdas econômicas. O uso de revestimentos de alta resistência ao desgaste tem sido estudado como solução para o problema de corrosão e cavitação no ambiente industrial. Os processos de aspersão térmica são reconhecidos como uma excelente abordagem para aplicação de revestimentos de alta resistência, pois permitem depositar revestimentos com menor alteração do substrato. O processo oxi-combustível de alta velocidade (HVOF) produz revestimentos de altas densidade e coesão. O processo ar-combustível de alta velocidade (HVAF) é atualmente um processo alternativo ao HVOF, apresentando propriedades equivalentes e muitas vezes superiores às deste processo e com menor custo operacional. Esta pesquisa apresenta o uso dos processos HVOF e HVAF para deposição de revestimentos FeMnCrSi, com o objetivo de estudar os efeitos do processo de aspersão térmica e da composição química na morfologia, microestrutura e resistência à cavitação e corrosão dos revestimentos. Para isso, dividiu-se o trabalho duas partes, a primeira estudou revestimentos de mesma composição depositados por HVAF e HVOF quanto à sua morfologia e resistência à cavitação e corrosão. A segunda parte estudou a influência da composição química de quatro ligas experimentais na morfologia e resistência à cavitação e corrosão dos revestimentos. Foram realizadas a preparação metalográfica dos revestimentos, análise da morfologia e defeitos em microscópio ótico e microscópio eletrônico de varredura, ensaio de microdureza Vickers, ensaio de cavitação acelerada e de corrosão eletroquímica. Os revestimentos depositados pelo processo HVOF apresentaram maior quantidade de oxidação, relacionado ao uso de oxigênio como comburente neste processo. O processo HVAF apresentou menor oxidação de seus revestimentos, pelo uso de ar-comprimido como comburente ao invés de oxigênio, além de maiores valores de tenacidade à fratura, devido às maiores velocidades de partícula. Isto providenciou maior resistência à cavitação dos revestimentos HVAF. A resistência à corrosão dos revestimentos HVAF também foi superior à dos HVOF, devido a uma menor presença de óxidos nos revestimentos, por estes facilitarem a penetração de íons no revestimento, levando à corrosão interna. A composição química dos revestimentos depositados por HVAF teve menor influência na oxidação dos mesmos, assim como na tenacidade à fratura destes. A adição de Boro não foi benéfica para a resistência à cavitação. A resistência à corrosão dos revestimentos foi positivamente influenciada pela presença de Níquel. Já para a corrosão localizada, um maior teor de Cromo foi determinante na maior resistência dos revestimentos. / The cavitation and corrosion wear process on hydrodynamic components and systems dramatically reduces operational efficiency, leading to great economic losses. The use of wear resistant coatings has been studied as a solution to the problem of corrosion and cavitation in the industrial environment. The thermal spray processes are recognized as excellent approach to implementing high strength coatings as they allow the deposition of coatings with lower substrate change. The high velocity oxy-fuel (HVOF) process produces coatings with high density and cohesion. The high velocity air-fuel process (HVAF) is currently an alternative process to the HVOF, presenting equivalent and often superior properties to this process and at a lower operational cost. This research presents the use of HVOF and HVAF processes for the deposition of FeMnCrSi coatings, with the intent of studying the effects of the thermal spraying process and the chemical composition on the morphology, microstructure and resistance to cavitation and corrosion of the coatings. The work was divided in two parts, the first studied coatings of the same composition deposited by HVAF and HVOF as its morphology and resistance to cavitation and corrosion. The second part studied the influence of the chemical composition of four experimental alloys on the morphology and resistance to cavitation and corrosion of the coatings. The metallographic preparation of the coatings, analysis of morphology and defects in optical microscope and scanning electron microscope, Vickers microhardness test, accelerated cavitation and electrochemical corrosion tests were performed. The coatings deposited by the HVOF process presented higher amount of oxidation, related to the use of oxygen as oxidizer in this process. The HVAF process presented less oxidation of its coatings, by the use of compressed air as oxidizer instead of oxygen, besides higher values of fracture toughness, due to the higher particle velocities. This provided greater resistance to cavitation of the HVAF coatings. The corrosion resistance of HVAF coatings was also higher than HVOF coatings, due to a lower presence of oxides in the coatings, as they facilitate the penetration of ions into the coating, leading to internal corrosion. The chemical composition of the coatings deposited by HVAF had less influence on their oxidation and fracture toughness. The addition of boron was not beneficial to cavitation resistance. The corrosion resistance of coatings was positively influenced by the presence of Nickel. As for localized corrosion, a higher Chromium content was determinant in the higher resistance of the coatings.

Capes; CNPq / Este trabalho tem como objetivo principal o estudo da resistência ao desgaste de dois diferentes revestimentos de carboneto de tungstênio com matriz de cobalto (WC-Co), depositados por diferentes processos de deposição HVOF. O desgaste está presente em diversas aplicações industriais, sendo que este pode acontecer de diversas maneiras e em diversos ambientes, como a abrasão (contato de partículas), erosão (impacto de partículas) e cavitação (implosão de bolhas). Um dos métodos mais utilizados no reparo é a aspersão térmica, com a deposição de revestimentos que promovem melhorias nas propriedades superficiais de equipamentos. Dentre estes processos, a deposição HVOF (high velocity oxy-fuel) é muito utilizada pela praticidade e qualidade dos resultados, com uma boa adesão entre as lamelas, resultando em revestimentos resistentes ao desgaste. Este processo é muito utilizado para a deposição de revestimentos de WC-Co pois estes apresentam um comportamento interessante quando se trata de desgaste, por combinarem propriedades como elevada dureza e alta tenacidade à fratura. Para avaliar o comportamento destes revestimentos em diferentes situações de desgaste, foram realizados ensaios de cavitação, abrasão e erosão, segundo a norma ASTM, em revestimentos de WC-12Co e WC-17Co, a fim de verificar a influência do teor do cobalto nas características microestruturais, propriedades mecânicas e resistência ao desgaste. Estes revestimentos foram depositados por dois processos de deposição HVOF diferentes; variando o combustível utilizado entre líquido e gasoso. O monitoramento in situ das tensões presentes na amostra foi utilizado durante a deposição, para estudo de sua influência nas propriedades mecânicas e consequente resistência ao desgaste. As superfícies desgastadas foram analisadas por meio de perfilometria ótica e microscopia eletrônica de varredura, para constatação do desgaste presente em cada situação. Constatou-se que, de maneira geral, que o processo de deposição influenciou a formação das tensões residuais presentes nas amostras e as suas características microestruturais, com maiores velocidades para combustível líquido, e maiores temperaturas para o combustível gasoso. Os maiores valores de dureza e tenacidade à fratura foram observados para a deposição com combustível líquido. Estes diferentes aspectos afetaram diretamente a resistência nos diferentes tipos de desgaste, sendo que o revestimento de WC-17Co depositado com combustível líquido foi o mais resistente ao desgaste abrasivo e por cavitação, devido a presença de tensões residuais mais compressivas. Já para o desgaste erosivo, o revestimento de WC-12Co depositado por combustível líquido apresentou maior resistência, devido a maior quantidade de carbonetos e menor teor de cobalto. / This work has as main objective the study of the wear resistance of two different tungsten carbide coatings with cobalt matrix (WC-Co) deposited by different HVOF deposition processes. Wear is present in several industrial applications, occurring in many ways and in a variety of environments, such as abrasion (particle contact), erosion (particle impact) and cavitation (bubble implosion). One of the most used methods in the repair is thermal spraying, with the deposition of coatings that promote improvements in the superficial properties of equipments. Among these processes, HVOF (high velocity oxy-fuel) deposition is widely used because its practicality and quality of the results, with a good adhesion between the lamellae, resulting in wear resistant coatings. This process is widely used for the deposition of WC-Co coatings since these have an interesting behavior when it comes to wear, combining properties such as high hardness and high fracture toughness. To evaluate the behavior of these coatings in different wear situations, cavitation, abrasion and erosion tests were performed according to ASTM standard on WC-12Co and WC-17Co coatings, in order to verify the influence of the binder content on the microstructural characteristics, mechanical properties and wear resistance. These coatings were deposited by two different HVOF deposition processes; varying the fuel used between liquid and gaseous. The in situ monitoring of the tensions present in the sample was used during the deposition, to study its influence on the mechanical properties and consequent resistance to wear. The worn surfaces were analyzed by optical profilometry and scanning electron microscopy, to verify the wear present in each situation. It was found that, in general, the deposition process influenced the formation of the residual stresses present in the samples and their microstructural characteristics, with higher velocities for liquid fuel, and higher temperatures for the gaseous fuel. The highest values of hardness and fracture toughness were observed for liquid fuel deposition. These different aspects affected directly the resistance to different types of wear, and the WC-17Co coating deposited with liquid fuel was the most resistant to abrasive and cavitation wear due to the presence of more compressive residual stresses. For erosive wear, the WC-12Co coating deposited by liquid fuel presented higher resistance, due to the higher amount of carbides and lower binder content.

As recentes descobertas na camada pré-sal da costa brasileira geraram uma série de oportunidades e desafios tecnológicos que deverão ser enfrentados para se garantir o sucesso da exploração e produção de petróleo offshore em águas profundas e ultra-profundas. A alta presença de gás carbônico (CO2) e de gás sulfídrico (H2S) encontrada nas jazidas produzem potenciais efeitos de corrosão e fragilização nos componentes de aço utilizados em sistemas submarinos de produção de petróleo, dentre eles os dutos flexíveis. Esses dutos são submetidos à elevadas cargas geradas devido à lâmina da água profunda, sendo os arames da armadura de tração extremamente solicitados por sustentar os carregamentos. Tradicionalmente, arames da armadura de tração de dutos que irão operar em ambientes contendo H2S (sour) apresentam limite de resistência à tração máximo de 850 MPa, enquanto para ambientes onde esse gás não está presente (sweet), os limites de resistência são consideravelmente maiores podendo chegar a 1400 MPa. Amostras de arames da armadura de tração com limite de resistência à tração de 1400 MPa foram revestidas com alumínio através do processo de aspersão térmica a arco elétrico e a eficiência do revestimento em ambiente corrosivo contendo CO2 e H2S foi avaliada. Essa avaliação envolveu ensaios mecânicos e de caracterização, como medições da rugosidade superficial, análise da porosidade do revestimento, ensaios de dobramento, avaliação da susceptibilidade ao trincamento induzido por hidrogênio e sulfeto, ensaios de fadiga ao ar e corrosão-fadiga. Foi observado que o grau de porosidade do revestimento variou entre 5 e 10% e que a rugosidade superficial do substrato aumentou devido ao jateamento prévio ao processo de revestimento. Esse fato mostrou ser uma das causas principais para a deterioração da vida em fadiga ao ar dos arames revestidos quando comparados com arames sem revestimento, sendo comprovado através de análise por Microscopia Eletrônica de Varredura. Entretanto, para ensaios de corrosão-fadiga em ambiente contendo CO2 e H2S, o desempenho de arames revestidos mostrou-se notadamente superior, onde o acabamento superficial do substrato teve importância secundária. Através de ensaios de dobramento, foi possível verificar a alta capacidade do revestimento em suportar extensa deformação plástica. Através dos ensaios estáticos para se avaliar a susceptibilidade ao trincamento por hidrogênio e sulfeto foi possível verificar uma considerável corrosão da superfície de arames não revestidos devido ao ambiente agressivo. Ademais, uma trinca induzida por hidrogênio foi identificada em uma das amostras de arame sem revestimento, enquanto as amostras revestidas não apresentaram sinal de degradação nem trincamento. / Recent discoveries in Brazil pre-salt layer generated a series of technological opportunities and challenges that must be met to ensure the success of offshore oil exploration and production in deep and ultra-deepwater. The presence of high levels of carbon dioxide (CO2) and eventually hydrogen sulfide (H2S) found in the deposits, produce potential corrosion effects and embrittlement of steel components of subsea systems used in petroleum production, including flexible pipes. These equipments are subjected to high loads generated by deep water condition where tensile armor wires are extremely required for sustaining the loads. Traditionally, armor wires that will operate in environments containing H2S (sour) have maximum tensile strength of 850 MPa, while for environments where this gas is not present (sweet), the tensile strength is considerably larger reaching up to 1400 MPa. Armor wire samples with tensile strength of 1400 MPa were coated with pure aluminum by thermal arc spray process and the effectiveness of the coating in corrosive environment containing CO2 and H2S was evaluated. This evaluation included mechanical and characterization tests, such as surface roughness measurements, coating porosity analysis, bending tests, evaluation of susceptibility to cracking induced by hydrogen and sulfide and fatigue test in air and in corrosive environments. It was found that the coating porosity ranged between 5 and 10% and the substrate roughness increased due to grit blasting prior to the coating process. This fact proved to be one of the main causes for the deterioration of the fatigue life in air of the coated wires when compared with uncoated wires, being proven through analysis by Scanning Electron Microscopy. However, for corrosion fatigue tests in an environment containing CO2 and H2S, the performance of coated wires was found to be markedly higher, where the integrity of the substrate surface had secondary importance. Through bending tests, it was found the high capacity of the coating to support extensive plastic deformation. Static tests to evaluate the susceptibility to cracking by hydrogen and sulfides showed that uncoated armor wire surface corroded considerably due to the aggressive environment. In addition, a crack induced by hydrogen was identified in one of uncoated wire samples, while the coated samples showed no sign of degradation or cracking.

O presente trabalho visa desenvolver micropartículas na forma farmacêutica pó inalatório contendo levodopa, um fármaco empregado no tratamento da doença de Parkinson. As micropartículas foram preparadas pela técnica de secagem por aspersão utilizando os polímeros ácido hialurônico, quitosana e hidroxipropilmetilcelulose. Desenvolveu-se método analítico indicativo de estabilidade por cromatografia líquida de alta eficiência (CLAE) para o controle de qualidade da formulação, bem como, estudos preliminares de estabilidade e determinação da cinética de fotodegradação. Utilizou-se coluna analítica ACE® RP-18 com tampão fosfato monobásico 0,01 M, ajustado a pH 3,0 como fase móvel, com vazão de 1,0 mL/min e detecção em 280 nm. A linearidade foi obtida na faixa de concentração de 10-60 μg/mL (r2=0,9999) (α=5%). Os limites de quantificação e detecção foram 208 ng/mL e 46,8 ng/mL, respectivamente. Os excipientes e produtos de degradação não apresentaram interferência na eluição da levodopa. Resultados adequados foram encontrados para repetibilidade, precisão intermediária (<2% DPR), exatidão e robustez. Os resultados de recuperação estiveram na faixa de 100,01% a 100,93%. A cinética de fotodegradação em solução frente à luz UVC indicou reação de segunda ordem. A caracterização da formulação demonstrou resultados satisfatórios em relação ao teor, diâmetro aerodinâmico, densidade, teor de umidade e morfologia. A formulação apresentou tamanho de partícula inferior a 16,2 μm e formato arredondado com estrutura oca. A densidade de compactação mostrou valores entre 0,06-0,08 g/cm3 e diâmetro aerodinâmico abaixo de 5 μm, sugerindo que os pós são apropriados para a deposição nas regiões mais profundas do pulmão. Além disso, realizou-se estudo de citotoxicidade pulmonar in vivo, o qual demostrou que a administração intratraqueal das micropartículas não induziu aumentos significativos dos indicadores de toxicidade pulmonar, em comparação ao grupo controle-positivo. Portanto, a avaliação da toxicidade aguda sugere que a liberação pulmonar de levodopa pode ser uma nova e promissora via de administração para este fármaco. / The aim of this study was to develop microparticles containing levodopa for pulmonary delivery, a drug used in the treatment of Parkinson´s disease. The microparticles were prepared by spray-drying using the polymers hyaluronic acid, chitosan and hydroxypropyl methylcellulose. A stability-indicating method was developed and validated for quality control by high performance liquid chromatography (HPLC), as well as, stability studies and photodegradation kinetics. The analytical column ACE® RP-18 was operated with 0.01 M monobasic potassium phosphate, adjusted to a pH value 3.0 as mobile phase, at a flow rate of 1.0 mL/min with detection wavelength at 280 nm. Linearity was obtained over the concentration range of 10-60 μg/mL (r2=0.9999) (α=5%). The quantification limit and detection limit were 208 ng/mL and 46.8 ng/mL, respectively. Excipient ingredients and resulting degradation products had no interference in the levodopa elution. Adequate results were found for repeatability, inter-day precision (<2% RSD), accuracy and robustness. The recovery results were in the range of 100.01% to 100.93%. The photodegradation kinetics in solution front to UVC light indicated the second-order reaction. The formulation showed satisfactory results for drug content, aerodynamic diameter, density, water content and morphology. The formulation presented particle size below 16.2 μm and spherical shape presenting a hollow structure. The tapped density ranged from 0.06-0.08 g/cm3 and an aerodynamic diameter smaller than 5 μm, suggesting that the powders are appropriated for deep lung deposition. Besides that, a cytotoxicity study in vivo was performed which showed that microparticles intratracheal administration did not induce significant increases of lung toxicity indicators compared with the positive control. Therefore, the acute lung toxicity evaluation suggests that pulmonary levodopa delivery could be a new and promising administration route for this drug.

O presente trabalho refere-se ao desenvolvimento de grânulos a partir de produto seco de A. satureioides obtido por spray drying, em escala semi-industrial, visando a superar as principais limitações tecnológicas apresentadas tais como a higroscopia excessiva do produto, baixa densidade, pequeno tamanho de partícula e instabilidade dos constituintes flavonoídicos frente à luz. Dois métodos foram empregados para a granulação: granulação em leito fluidizado e granulação via seca por desagregação. Estes métodos apresentaram, respectivamente, 15 e 60 % de rendimento do processo, levando a escolha da granulação seca para a produção dos grânulos do produto seco. A granulação seca resultou em grânulos assimétricos, de faixa granulométrica situada entre 0,3 mm e 1,9 mm e de superfície irregular e rugosa. O revestimento destes grânulos foi realizado em leito fluidizado, utilizando três tipos de polímeros, Eudragit® L 30D, Opadry® II e Opadry® AMB.O rendimento médio com o Opadry® II foi de 72 %. O revestimento com Opadry® AMB foi realizado utilizando-se um baixo e alto fluxo do líquido de revestimento, obtendo-se rendimentos de 75 e 85 %, respectivamente. A higroscopia dos grânulos foi avaliada em ambientes com umidade relativa controlada de 65 ou 99 %, comparando-se o comportamento dos grânulos revestidos com o dos grânulos sem a presença de revestimento. Ambos os filmes com Opadry® não protegeram os grânulos frente à umidade. As fotomicrografias por MEV, destes grânulos, revelaram que, ambos os tipos de revestimento, apresentaram superfícies rugosas e com presença de poros explicando, parcialmente, a falta de proteção contra a umidade. O estudo da fotoproteção indica, em um primeiro momento, que o filme de revestimento promove a proteção dos flavonóides frente a ação da luz. A avaliação preliminar da liberação dos flavonóides, a partir dos grânulos, foi realizada em células de fluxo Desaga® com os grânulos sem revestimento e revestidos com Opadry® AMB. A água não demonstrou ser o meio mais favorável para este ensaio. Em meio com pH 1,2 contendo 1 % de laurilsulfato de sódio, os flavonóides quercetina, luteolina e 3-Ometilquercetina foram liberados, respectivamente, após 90 minutos, em 70, 83 e 70 % a partir dos grânulos não revestidos, e 52, 54 e 45 % a partir dos grânulos revestidos com Opadry® AMB, denotando a influência do filme de revestimento sobre o perfil de liberação dos flavonóides. Em seu conjunto, os resultados obtidos nesta primeira abordagem deste tema abrem diversas perspectivas para oaprofundamento do estudo e desenvolvimento de granulados de A. satureioides, a partir de produto seco por spray drying. / The present work was designed to develop granules from Achyrocline satureioides spray dried powders in order to overcome the main technological limitations presented by this herbal raw material: high hygroscopy, low density, small particle diameter and flavonoid sensibility against light. Two methods were employed for granulation, fluidized bed and dry granulation. These methods presented, respectively, 15 and 60 % of process yield, leading to the selection of dry granulation for preparing the granules. By this method, the granules showed 0,3 to 1,9 mm particle mean diameter, rough surface and irregular morphology. For coating the granules, three types of polymers were employed, Eudragit® L30D, Opadry® II and Opadry® AMB, in fluidized bed. The first one resulted in atomizer obstruction becoming non viable its employment. The mean yield coating obtained with Opadry® II was 72 %. The Opadry® AMB was sprayed in low and high rates yielding, respectively, 75 % and 85 %. The hygroscopicity of the granules was evaluated in controlled conditions of 65 % or 99 % RH, comparing the behavior of the coated granules which that presented by non-coated particles. Both Opadry® coatings did not protect the granules against the humidity. The SEM photomicrographis of these granules revealed that both types of coating presented rough and porous surface explaining partially, at least, the lack of protection against the humidity. The preliminary photostability assay indicated, in a first view, that the coating promotes the flavonoid protection. The flavonoid release from the granules was performed in Desaga® flow cell from the non-coated granules and from Opadry® AMB coated granules. Water demonstrated not to be an appropriate media for both tested granules. In pH 1.2 media containing 1 % of sodium lauryl sulfate, the flavonoids quercetin, luteolin and 3-O-methylquercetin were, respectively, released, after 90 minutes, in 70 %, 83 % and 70 % from non coated granules and in 52 %, 54 % and 45 % from Opadry® AMB coated granules, denoting the influence of the coating on the flavonoid release profile. Taken together, the results of this first approach openmay perspectives for more detailed studies on Achyrocline satureioides granules from the corresponding spray dried powders.

O presente estudo está dividido em duas partes. A primeira parte está relacionada à preparação de pós de Cr3C2-25(Ni20Cr) nanoestruturados através do processo de moagem de alta energia, bem como à caracterização dos pós moídos e no estado como recebido. A análise dos dados obtidos nesta etapa do trabalho foi feita utilizando-se uma abordagem essencialmente teórica. A segunda parte deste estudo refere-se à produção e caracterização de revestimentos preparados com os pós de Cr3C2-25(Ni20Cr) nanoestruturados e como recebido. O comportamento destes revestimentos sob erosão-oxidação em alta temperatura foi comparado com base em uma abordagem de caráter mais tecnológico. O tamanho médio de cristalito do pó de Cr3C2-25(Ni20Cr) decresceu rapidamente de 145 nm para 50 nm nos estágios iniciais de moagem e, posteriormente, com o aumento do tempo de moagem, decresceu mais lentamente até atingir um estado estacionário para um tamanho de cristalito em torno de 10 nm. Este estado estacionário corresponde ao início do processo de recuperação dinâmica. A máxima deformação da rede cristalina (&delta; = 1,17%) foi observada para pós moídos por 16 horas, caracterizando um tamanho crítico de cristalito da ordem de 28 nm. Por outro lado, o parâmetro de rede atingiu um mínimo para pós moídos por 16 horas. Após atingir o tamanho crítico de cristalito, a densidade de discordâncias praticamente não mais varia (estado estacionário) e toda deformação plástica posteriormente introduzida no material é acomodada através de eventos que ocorrem nos contornos de grão, particularmente por meio do processo designado deslizamento de contorno de grão (grain boundary sliding). A energia de deformação armazenada na rede cristalina dos pós de Cr3C2-25(Ni20Cr) moídos com diferentes tempos de moagem foi determinada por meio de medidas da variação de entalpia. Estes resultados indicaram que a máxima variação de entalpia (&Delta;H = 722 mcal) também ocorreu para pós moídos por 16 horas. Analogamente, a máxima variação do calor específico (&Delta;Cp = 0,278 cal/gK) ocorreu para pós moídos por 16 horas. As seguintes propriedades mecânicas dos revestimentos de Cr3C2-25(Ni20Cr), preparados utilizando-se o processo HVOF de aspersão térmica, foram determinadas: microdureza Vickers, módulo de Young e tenacidade à fratura. As propriedades dos revestimentos preparados com os pós nanoestruturados e como recebido foram comparadas. A dureza e o módulo de Young dos revestimentos preparados com os pós nanoestruturados foram aproximadamente 26% maiores que aqueles preparados com os pós como recebido. A tenacidade à fratura dos revestimentos nanoestruturados foi aproximadamente 36% maior do que o verificado para os revestimentos produzidos com pós no estado como recebido. A resistência à erosão-oxidação do revestimento produzido com o pó nanoestruturado foi em torno de 52% maior do que a do revestimento preparado com o pó no estado como recebido, a 800ºC. Ambos os revestimentos mostraram um aumento da taxa de erosão-oxidação para temperaturas acima de 450ºC. / This study is divided in two parts. The first part is about the preparation of nanostructured Cr3C2-25(Ni20Cr) powders by high energy milling followed by characterization of the milled and the as received powder. Analyses of some of the data obtained were done using a theoretical approach. The second part of this study is about the preparation and characterization of coatings prepared with the nanostructured as well as the as received Cr3C2-25(Ni20Cr) powders. The high temperature erosion-oxidation (E-O) behavior of the coatings prepared with the two types of powders has been compared based on a technological approach. The average crystallite size of the Cr3C2-25(Ni20Cr) powder decreased rapidly from 145 nm to 50 nm in the initial stages of milling and thereafter decreased slowly to a steady state value of around 10 nm with further increase in milling time. This steady state corresponds to the beginning of a dynamic recovery process. The maximum lattice strain (&delta; = 1,17%) was observed in powders milled for 16 hours, and this powders critical crystallite size was 28 nm. In contrast, the lattice parameter attained a minimum for powders milled for 16 hours. Upon reaching the critical crystallite size, the dislocation density attained a steady state regime and all plastic deformation introduced in the material there after was in the form of events occurring at the grain boundaries, due mainly to grain boundary sliding. The deformation energy stored in the crystal lattice of the Cr3C2-25(Ni20Cr) powders milled for different times was determined from enthalpy variation measurements. These results indicated that the maximum enthalpy variation (&Delta;H = 722 mcal) also occurred for powders milled for 16 hours. In a similar manner, the maximum specific heat variation (&Delta;Cp = 0,278 cal/gK) occurred for powders milled for 16 hours. The following mechanical properties of Cr3C2-25(Ni20Cr) coatings prepared using the HVOF thermal spray process were determined: Vickers micro-hardness, the Young Modulus and the fracture toughness. The properties of the coatings prepared with the nanostructured and the as received powders were compared. The hardness and Young Modulus of the coatings prepared with nanostructured powders were approximately 26% higher than that of the coatings prepared with as received powders. The fracture toughness of the nanostructured coating was 36% higher. The erosion-oxidation resistance of the coating produced with the nanostructured powder was around 52% higher than that of the coating prepared with the as received powders at 800 ºC. The E-O wastage of both types of coatings increased with temperature beyond 450 ºC.

O presente trabalho refere-se ao desenvolvimento de grânulos a partir de produto seco de A. satureioides obtido por spray drying, em escala semi-industrial, visando a superar as principais limitações tecnológicas apresentadas tais como a higroscopia excessiva do produto, baixa densidade, pequeno tamanho de partícula e instabilidade dos constituintes flavonoídicos frente à luz. Dois métodos foram empregados para a granulação: granulação em leito fluidizado e granulação via seca por desagregação. Estes métodos apresentaram, respectivamente, 15 e 60 % de rendimento do processo, levando a escolha da granulação seca para a produção dos grânulos do produto seco. A granulação seca resultou em grânulos assimétricos, de faixa granulométrica situada entre 0,3 mm e 1,9 mm e de superfície irregular e rugosa. O revestimento destes grânulos foi realizado em leito fluidizado, utilizando três tipos de polímeros, Eudragit® L 30D, Opadry® II e Opadry® AMB.O rendimento médio com o Opadry® II foi de 72 %. O revestimento com Opadry® AMB foi realizado utilizando-se um baixo e alto fluxo do líquido de revestimento, obtendo-se rendimentos de 75 e 85 %, respectivamente. A higroscopia dos grânulos foi avaliada em ambientes com umidade relativa controlada de 65 ou 99 %, comparando-se o comportamento dos grânulos revestidos com o dos grânulos sem a presença de revestimento. Ambos os filmes com Opadry® não protegeram os grânulos frente à umidade. As fotomicrografias por MEV, destes grânulos, revelaram que, ambos os tipos de revestimento, apresentaram superfícies rugosas e com presença de poros explicando, parcialmente, a falta de proteção contra a umidade. O estudo da fotoproteção indica, em um primeiro momento, que o filme de revestimento promove a proteção dos flavonóides frente a ação da luz. A avaliação preliminar da liberação dos flavonóides, a partir dos grânulos, foi realizada em células de fluxo Desaga® com os grânulos sem revestimento e revestidos com Opadry® AMB. A água não demonstrou ser o meio mais favorável para este ensaio. Em meio com pH 1,2 contendo 1 % de laurilsulfato de sódio, os flavonóides quercetina, luteolina e 3-Ometilquercetina foram liberados, respectivamente, após 90 minutos, em 70, 83 e 70 % a partir dos grânulos não revestidos, e 52, 54 e 45 % a partir dos grânulos revestidos com Opadry® AMB, denotando a influência do filme de revestimento sobre o perfil de liberação dos flavonóides. Em seu conjunto, os resultados obtidos nesta primeira abordagem deste tema abrem diversas perspectivas para oaprofundamento do estudo e desenvolvimento de granulados de A. satureioides, a partir de produto seco por spray drying. / The present work was designed to develop granules from Achyrocline satureioides spray dried powders in order to overcome the main technological limitations presented by this herbal raw material: high hygroscopy, low density, small particle diameter and flavonoid sensibility against light. Two methods were employed for granulation, fluidized bed and dry granulation. These methods presented, respectively, 15 and 60 % of process yield, leading to the selection of dry granulation for preparing the granules. By this method, the granules showed 0,3 to 1,9 mm particle mean diameter, rough surface and irregular morphology. For coating the granules, three types of polymers were employed, Eudragit® L30D, Opadry® II and Opadry® AMB, in fluidized bed. The first one resulted in atomizer obstruction becoming non viable its employment. The mean yield coating obtained with Opadry® II was 72 %. The Opadry® AMB was sprayed in low and high rates yielding, respectively, 75 % and 85 %. The hygroscopicity of the granules was evaluated in controlled conditions of 65 % or 99 % RH, comparing the behavior of the coated granules which that presented by non-coated particles. Both Opadry® coatings did not protect the granules against the humidity. The SEM photomicrographis of these granules revealed that both types of coating presented rough and porous surface explaining partially, at least, the lack of protection against the humidity. The preliminary photostability assay indicated, in a first view, that the coating promotes the flavonoid protection. The flavonoid release from the granules was performed in Desaga® flow cell from the non-coated granules and from Opadry® AMB coated granules. Water demonstrated not to be an appropriate media for both tested granules. In pH 1.2 media containing 1 % of sodium lauryl sulfate, the flavonoids quercetin, luteolin and 3-O-methylquercetin were, respectively, released, after 90 minutes, in 70 %, 83 % and 70 % from non coated granules and in 52 %, 54 % and 45 % from Opadry® AMB coated granules, denoting the influence of the coating on the flavonoid release profile. Taken together, the results of this first approach openmay perspectives for more detailed studies on Achyrocline satureioides granules from the corresponding spray dried powders.