Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2010. / Submitted by Jaqueline Ferreira de Souza (jaquefs.braz@gmail.com) on 2011-02-28T12:58:23Z No. of bitstreams: 1 2010_RodrigoArbeyMunozMenezes.pdf: 11043661 bytes, checksum: bcb6449a27f43ba1e7d42a51d75cff9e (MD5) / Approved for entry into archive by Marília Freitas(marilia@bce.unb.br) on 2011-04-05T19:36:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_RodrigoArbeyMunozMenezes.pdf: 11043661 bytes, checksum: bcb6449a27f43ba1e7d42a51d75cff9e (MD5) / Made available in DSpace on 2011-04-05T19:36:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_RodrigoArbeyMunozMenezes.pdf: 11043661 bytes, checksum: bcb6449a27f43ba1e7d42a51d75cff9e (MD5) / Eletrólitos sólidos contendo Zr02:3mol%Y203:nwt% OTR (n = 5.39, 10.54, 15.45), foram preparados pelo método de mistura de óxidos. O oxido de terras raras (077?) foi fornecido pelo Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares OPEN), os pós Zr02. 3mol%Y203 foram obtidos comercialmente (Tosoh-Corporation) e pelo método do precursor polimérico (Pechini). Esses materiais de partida foram analisados por duração de raios X (DRX), análise térmica diferencial (ATD) e termogravimétrica (TG), espectroscopia infravermelha com transformada de Fourier (FTIR). análise granulométrica a laser e microscopia eletrônica de transmissão (TEM). Amostras compactadas e sinterizadas foram analisadas por difração de raios X para análise e qualitativa e quantificação de fases, densidade aparente pelo método de Arquimedes, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e medições de condutividade iônica por espectroscopia de inipedância. Os resultados da caracterização evidenciam que o oxido de terras raras (OTR) comporta-se como um único oxido e que por tal motivo pode substituir ao oxido de ítrio fr203) como aditivo de estabilização, produzindo cerâmicas condutoras de íons de oxigênio com um custo menor, além disso, os valores de condutividade iônica nas cerâmicas Zr02\ 3 mol % Y203 podem ser melhorados devido à adição do OTR. que promove a estabilização da fase cúbica da zircônia. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / This document presents the preparation of solid electrolytes containing Zr02:3rnol% Y,03:nwt%RE0 (n = 5.39. 10.54. 15.45). Rare earth oxides (REO) were provided by the Institute of Energy and Nuclear Research (IPEN). Zr02. 3 mol % Y203 powders were obtained commercially (Tosoh-Corporation) and also by the polymeric precursor method (Pechini). These starting materials were characterized by X-ray diffraction (XRD), differential thermal analysis (DTA) and thermogravimetric (TG), infrared spectroscopy with Fourier transform (FTIR), laser particle size analysis and electronic transmission microscopy (TEM). Some tests were carried out in the compacted and sintered samples in order to characterize them. These are: X-ray diffraction for qualitative and quantitative analysis of crystalline phases, Archimedes method for the density calculation, impedance spectroscopy for ionic-conductivity and scanning electron microscopy (SEM). The characterization results show that the rare earth oxide (REO) behaves as an unique oxide and can replace, the yttrium oxide (Y203) as an additive stabilization, producing ceramic conductors of oxygen ions with a lower cost. The values of ionic conductivity in Zr02. 3 mol % Y2Os ceramics can be improved by the addition of rare earth oxides (REO) which promotes the stabilization of the cubic phase of zirconia.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2010. / Submitted by wiliam de oliveira aguiar (wiliam@bce.unb.br) on 2011-07-05T14:42:03Z No. of bitstreams: 1 2010_MoacyrSallesNeto.pdf: 13161871 bytes, checksum: 1e42dcf6778677e7f41f7b82007fab69 (MD5) / Approved for entry into archive by Guilherme Lourenço Machado(gui.admin@gmail.com) on 2011-07-14T12:52:53Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2010_MoacyrSallesNeto.pdf: 13161871 bytes, checksum: 1e42dcf6778677e7f41f7b82007fab69 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-07-14T12:52:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2010_MoacyrSallesNeto.pdf: 13161871 bytes, checksum: 1e42dcf6778677e7f41f7b82007fab69 (MD5) / Apesar da melhor compreensão das técnicas construtivas e da crescente disponibilidade de novos materiais, é comum a presença de depósitos cristalinos na superfície e no interior de painéis de alvenaria e concreto por evaporação de soluções salinas, normalmente em presença da umidade. Este fenômeno, freqüente e complexo, é conhecido por florescência. A presente tese de doutorado teve como objetivo contribuir para a análise do mecanismo de formação de florescências em revestimentos de argamassa aplicados sobre substratos cerâmicos, e a influência do efeito de barreira na dinâmica do processo. Foram confeccionados corpos-de-prova compostos de substratos cerâmicos revestidos com 3 cm de argamassa em uma das faces. O polímero impermeabilizante, caracterizado por infravermelho, foi a base de resina acrílica, pigmentos inorgânicos, cargas minerais, aguarrás e aditivos. As argamassas foram mistas de cimento Portland e cal hidratada, com três granulometrias de areia de rio lavada, traço em volume 1:1:6 (cimento : cal hidratada : areia). Após a exposição inicial à solução salina, as séries foram expostas à água deionizada ou à solução saturada de Na2SO4, sendo então analisadas ao longo do tempo. Foram desenvolvidos sensores para monitorar as franjas de umidade. As florescências foram acompanhadas pelo perfil de distribuição de sulfatos, através de espectrofotometria; pela quantificação da massa de sal eflorescido, e pela determinação da velocidade de formação por análise das regiões eflorescidas ao longo do tempo. Concluiu-se que o fenômeno tem sua velocidade influenciada pela absortividade e porosidade aberta do revestimento, bem como pela concentração salina deste e do substrato, sendo proposta uma equação para correlação das variáveis. Constatou-se também que a presença da película de barreira retardou, mas não impediu a formação das florescências, acarretando ainda em um aumento da concentração de sais no interior do revestimento, provocando uma maior degradação pela formação de criptoflorescências. ________________________________________________________________________________ ABSTRACT / Despite the better undcrstanding of construction tcchniqucs and the increasing availability of new materiais, it is still common the presence of crystalline dcposits on the surfacc and inside masonry and concretc paneis by cvaporation of saline solutions, usually with moisture. This phenomcnon, frcqucnt and complex, is usually known as florescence. This thesis aimed to contributc to the analysis of the mechanism of florescence formation in mortar revetmcnts applied on ceramic substrates, and the influence of the barrier cffect in the dynamics of the process. Samplcs wcre prepared with ceramic substrates coated with 3 cm mortar by onc side. The scalant polymcr, characterized by infrared, was made by acrylic resin, inorganic pigments, mineral fíllers, additives and turpentine. The mortars wcre made with Portland cement and hydratcd lime, with threc sizes of sand volume proportion 1:1:6 (cement: lime: sand). After the initial exposure to saline, the series wcre exposed to deionized water or saruratcd solution of Na:S04, and then analyzed over time. Sensors werc developed to monitor the head of moisture. The florescenccs were monitorcd by the sulfates distribution on samples, through spectrophotomctry; for the quantification of mass of efflorcsccd salt, and by the rate of formation by analysis of effloresced regions over time. It has concluded that the phenomcnon is influcnced by absorption and open porosity of the coating, and by the concentration of salt in mortar and substratc, it has becn proposcd an equation for correlation of variablcs. It was also found that the presence of the barrier fílm has slowed, but it has not prevented the formation of florescences, resulting in a further increase in salt concentration inside the coating, and causing further degradation of the formation of cryptofflorescences.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2013-07-15T23:12:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 225828.pdf: 2572628 bytes, checksum: 37473275ad684831822f9d080daf8061 (MD5) / A indústria de cerâmica vermelha possui grande representatividade na indústria de Santa Catarina, sendo responsável pela geração de um grande número de empregos. Entretanto, a falta de investimento tanto por parte do governo, quanto por parte dos empresários, estagnaram o desenvolvimento deste setor, que hoje se encontra cerca de 50 anos defasados em relação a países como Itália e Espanha. Devido a sua natureza, que necessita de calor para transformação do material, este setor apresenta grande dispêndio de energia térmica, proveniente da queima de materiais orgânicos. Atualmente a queima de produtos cerâmicos é realizada de forma contínua, semi-contínua ou intermitente. A eficiência obtida com os fornos intermitentes é muito baixa, consumindo em certos casos, cinco vezes mais energia do que os modernos fornos túneis. Apesar de sua baixa eficiência, os fornos intermitentes são encontrados com maior freqüência nas empresas de Santa Catarina. Porém a substituição dos fornos deverá ser feita ao longo do tempo, pelo alto custo dos fornos contínuos. Buscando melhor avaliar o comportamento dos fornos intermitentes durante o processo de queima, foram realizadas simulações numéricas utilizando um programa em linguagem Fortran (Simfint), desenvolvido durante o trabalho de conversão do forno, identificando as perdas presentes no processo. Para avaliar o comportamentos dos gases presentes no interior do forno foi utilizado o pacote computacional CFX 5, que utiliza ferramentas de CFD, fornecendo os campos de pressão e de velocidade no interior do forno. Tais dados foram comprovados experimentalmente a partir de um forno modelo já convertido ao gás natural. Ao Simfint, foram incluídas as equações referentes às perdas causadas pelas reações sofridas pelo material durante seu aquecimento e queima, assim modelando com maior fidelidade o fenômeno estudado. Com essas ferramentas, foram identificados os mecanismos de perdas de energia e possíveis melhorias do processo, apresentando uma alternativa viável para minimizar os problemas decorrentes do elevado consumo de energia.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia de Produção / Made available in DSpace on 2012-10-15T22:39:03Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2013-07-16T17:00:17Z : No. of bitstreams: 1 261973.pdf: 2172053 bytes, checksum: e1b677986b91b4258687ffc132b2b20e (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais / Made available in DSpace on 2012-10-24T02:03:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 261033.pdf: 2121282 bytes, checksum: 42737fa159ee0551613af75c2ddc7a0a (MD5) / Sistemas de bombeamento capilar (Capillary Pumped Loops ou CPL's) são dispositivos projetados para aplicações em refrigeração em ambientes de microgravidade. Esses tipos de sistemas utilizam um fluido em confinamento para a transferência de calor. As finalidades deste trabalho são a fabricação e a caracterização de estruturas porosas cerâmicas para aplicação em sistemas de bombeamento capilar. Para tal, foram propostas duas rotas de fabricação de meios porosos, uma a partir da técnica de conformação de colagem por barbotina e outra pela técnica de biomodelagem, utilizando apuí e ratam como bioestruturas de partida. Alumina biomórfica foi obtida pela infiltração de vapor de Al em preformados pirolisados de ratam e apuí e subseqüente oxidação. Durante infiltração em vácuo a 1600°C, carbono e vapor de Al reagiram, formando Al4C3. Após processo de oxidação/sinterização a 1600°C durante 3 horas, os preformados de Al4C3 converteram-se em Al2O3. A caracterização destes elementos porosos foi realizada visando à obtenção de parâmetros de interesse para uso em sistemas de bombeamento capilar. Porosidade, distribuição de tamanho de poros, constantes de permeabilidade, diâmetro crítico, pressão capilar, módulo de ruptura e fases cristalográficas presentes foram determinadas através de diversas técnicas de caracterização: porosimetria por intrusão de mercúrio, método de Arquimedes, permeametria gasosa, análise de imagem através de microscopia eletrônica de varredura (MEV) e software de análise de imagem (IMAGO®), ensaio mecânico de compressão e difratometria de raios-x. Uma simulação da permeabilidade utilizando modelos encontrados na literatura foi realizada. A reconstrução tridimensional (3D) foi realizada através do software IMAGO® para simulação de propriedades físicas, como a permeabilidade e tamanho de poros. Dois sistemas de bombas capilares foram construídos com as estruturas cerâmicas fabricadas pelas duas técnicas, para a avaliação do comportamento térmico desses sistemas. A porosidade média obtida através da técnica de colagem por barbotina foi de 54%, com diâmetro de poros no intervalo de 0,5 µm a 2,5 µm e pressão capilar entre 80 kPa e 22 kPa. A constante de permeabilidade darciana (k1) média foi de 1,5.10-14 m2. As amostras apresentaram módulo de ruptura médio de 9 MPa. A biomodelagem mostrou-se eficaz como método de síntese de cerâmicas biomórficas. A análise microestrutural através de MEV revelou que as aluminas biomórficas obtidas mantiveram as características morfológicas das plantas originais (estrutura anatômica hierárquica) ao nível micrométrico, com os canais de condução de fluido intactos. As propriedades obtidas das cerâmicas biomórficas foram: 76% de porosidade média, diâmetro de poros no intervalo de 33 µm a 194 µm, pressão capilar entre 480 e 3000Pa e constante de permeabilidade darciana (k1) de 1,5.10-10 m2. Os CPL's montados com as estruturas cerâmicas produzidas neste trabalho apresentaram bom comportamento térmico para aplicação em sistemas de refrigeração aeroespacial. Capillary Pumped Loops are devices designed for microgravity cooling applications. These devices utilize a confined fluid for heat transfer. The proposals of this dissertation are the manufacturing and characterization of a ceramic wick structure for capillary pumping application. In this way, two ceramic wick structure manufacturing routes were suggested: slip casting and biotemplating, where apuí and rattan were used as biotemplates. Biomorphic alumina was obtained through the Al vapor infiltration on the carbonized biotemplate and subsequent oxidation. During the infiltration at 1600ºC in vacuum, the carbon and Al reacts resulting in Al4C3. After the oxidation/sinterization processes at 1600ºC during 3 hour, the biotemplates of Al4C3 are totally converted in Al2O3. The characterization of these ceramic wick structures aims to determining parameters for the capillary pumping application. Porosity, pore size distribution, permeability constants, critical diameter, capillary pressure, ultimate strength and present phases were determined by several characterization techniques: mercury intrusion porosimetry, Archimedes' principle, gaseous permeametry, image analysis by scanning electronic microscopy (SEM) and image analysis software (IMAGO®), compression test and x-ray difratometry. A procedure of permeability simulation was carried out with the mathematical models found on literature. A three-dimensional reconstruction was carried out using the software IMAGO® for simulating of physical properties, such as permeability and pore size. For the thermal behavior evaluation two CPL's were assembled with the ceramic wick structure obtained from the two manufacturing techniques proposed. The mean porosity achieved after slip casting was 54%, with a pore size ranging from 0.5 µm to 2.5 µm providing capillary pressure ranging from 80 kPa to 22 kPa. The average darcyan permeability constant (k1) was 1.5.10-14 m2. The samples presented an ultimate tensile strength of 9 MPa. The biotemplating showed to be an efficient method for synthesis of biomorphic wick structures. The microstructural characterization by SEM showed that the biomorphic structure of the alumina samples resembled the morphological characteristics of the vegetal (hierarchical anatomic structure) at micrometric levels, whereas the conduction vases remained intact. The properties achieved on biomorphic wick structures were: 76% of mean porosity, with a pore size ranging from 33 to 194 µm providing capillary pressure ranging from 480 to 3000 Pa. The darcyan permeability constant (k1) was 1.5.10-10 m2. The CPL's assembled with the ceramic wick structures manufactured on this work achieved an adequate thermal behavior for aerospace cooling system application.

CABRAL, D. H. P. Uso de rejeitos do granito rain forest para a produção de revestimentos cerâmicos com baixa absorção de água. 2009. 75 f. Dissertação (Mestrado em Ciência de Materiais) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2009. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-31T13:06:48Z No. of bitstreams: 1 2009_dis_dhpcabral.pdf: 7378477 bytes, checksum: 015725fcb2807c6305a1e6c0c3443548 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-03-31T18:32:29Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_dis_dhpcabral.pdf: 7378477 bytes, checksum: 015725fcb2807c6305a1e6c0c3443548 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-31T18:32:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_dis_dhpcabral.pdf: 7378477 bytes, checksum: 015725fcb2807c6305a1e6c0c3443548 (MD5) Previous issue date: 2009-12-11 / Increase of building construction in Brazil has enhanced the need for the exploitation of dimensional and ornamental stones. On the other hand, this activity has caused environmental problems due to the vast amount of residues created by the extraction and processing of granites and marble stones. Recycling of such residues is seen, nowadays, as a possible solution that allies the benefits of environmental conservation to the economic advantages of reuse of sometimes scarce materials, thus contributing to the sustainable development. The present work studies the technical viability of using ‘Rain Forest’ granite rejects as an alternative raw material for the fabrication of ceramic tiles with low water absorption. Residues of the ‘Rain Forest’ granite were crushed, ground and sieved. The resulting powder was characterized by x-ray diffraction and x-ray fluorescence and thermoanalysis (TGA and DTA). Specific surface area of the powder was also determined by BET. Test samples were prepared by pressing prismatic bars from the powder. These bars were sintered in a muffle furnace, in air, at the temperatures of 1155, 1165, 1175, 1185 and 1195°C. Physical and mechanical properties were determined by several measurements, tests and technique such as: linear retraction upon firing, water absorption, apparent porosity, apparent specific gravity, modulus of rupture (3-pt bending), Knoop microhardness, and microscopy (both optical and SEM). Results obtained have shown that the residues investigated can be used as a raw material for the tile industry. Results of water absorption tests for samples sintered at the five temperatures studied are compatible with those required by the brazilian standards (NBR 13818/1997), However, after a careful analysis of all the results obtained in this research, it can be said that the test samples sintered at 1175°C presented slightly better characteristics, since they did not suffer from dimensional instabilities like the ones observed with samples sintered at 1195°C. / O setor de construção civil tem impulsionado a demanda pela extração de rochas naturais como mármores e granitos para fins ornamentais e de revestimento. Por outro lado esta atividade tem ocasionado problemas ambientais relacionados com rejeito proveniente das fases de beneficiamento destes materiais pétreos. A extração gera uma grande quantidade de resíduos, onde não há uma destinação final específica. O ato de reciclar é atualmente visto como uma solução que permite reunir os benefícios da conservação do meio ambiente com as vantagens econômicas do reaproveitamento de substâncias e materiais, alguns escassos ou renováveis, contribuindo assim para a prática do desenvolvimento sustentável. O presente trabalho tem como objetivo realizar um estudo sobre a viabilidade técnica da utilização dos rejeitos do granito Rain Forest como matéria-prima alternativa para a fabricação de revestimento cerâmico de baixa absorção de água. O resíduo foi caracterizado por fluorescência de raios X, difração de raios X, área superficial específica, análises termogravimétrica e térmica diferencial. Após essas caracterizações, foram confeccionados corpos-de-prova queimados em forno mufla nas temperaturas de 1155, 1165, 1175, 1185 e 1195 ºC. Em seguida determinaram-se as propriedades físico-mecânicas tais como: retração linear de queima, absorção de água, porosidade aparente, massa específica aparente, tensão de ruptura à flexão em 3 pontos, microdureza e microscopia. Os resultados mostraram que o resíduo estudado pode ser considerado como matéria-prima de grande potencial para a indústria de pisos e revestimentos do tipo porcelanato. Embora em todas as temperaturas avaliadas os resultados da absorção de água sejam compatíveis com os exigidos pela NBR 13818/1997, quando analisados todos os resultados obtidos neste trabalho, os corpos-de-prova sinterizados a 1175°C apresentaram uma pequena vantagem sobre os outros, pois, não sofreram de alguns inconvenientes como um início de perda da estabilidade dimensional observada nos corpos-de-prova sinterizados a 1195°C.

ALVES, E. R. Nanocompósitos de cerâmicas bioativas para aplicações biomédicas: síntese, caracterização e propriedades. 2011. 75 f. Dissertação (Mestrado em Ciência de Materiais) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-31T14:22:28Z No. of bitstreams: 1 2011_dis_eralves.pdf: 2669682 bytes, checksum: ce6f0351cac9cc7cbfcaba2ce44d8627 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-04-07T18:34:26Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_dis_eralves.pdf: 2669682 bytes, checksum: ce6f0351cac9cc7cbfcaba2ce44d8627 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-07T18:34:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_dis_eralves.pdf: 2669682 bytes, checksum: ce6f0351cac9cc7cbfcaba2ce44d8627 (MD5) Previous issue date: 2011-06-20 / Calcium phosphate nanocomposites can be very useful in traumatologic treatments, for the healing of traumatized bone structure, for bone regeneration and bone reconstruction. This work aimed at the production of nanocomposites where a bioceramic matrix is reinforced with nanocrystalline silica (SiO2) particles. The matrix was produced from bioceramic nanopowders (beta tricalcium phosphate, β-TCP) obtained by precipitation in aqueous solution. The nanocomposites were produced in the laboratory by adding nanometric silica particles to the nanometric β-TCP in proportions 15%, 35% e 50% by weight. The material was characterized by x-ray diffraction (XRD), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDX) and diametral compression testing of pressed disk samples. XRD results presented the characteristic peaks of β-TCP, which became less intense as the amount of silica particles increased. FTIR spectra allowed for the identification of groups present in the nanocomposites. SEM micrographs gave an idea of the microstructural of morphological aspects of the material, and showed that the surfaces consisted of a network of interconnected equiaxed particles. It was not possible to observe the dispersion of the silica particles. Diametral compression test results showed that the amount of silica influences the mechanical strength of the nanocomposite. / Os nanocompósitos a base de fosfatos de cálcio contribuem significativamente em tratamentos traumatológicos, na cicatrização da estrutura óssea traumatizada, na regeneração óssea e na reconstituição óssea. Este trabalho teve como objetivo a produção de nanocompósitos a partir de pós de biocerâmicas obtidas por precipitação em solução aquosa, reforçados com dióxido de silício (SiO2). Os nanocompósitos foram produzidos em laboratório com a adição de sílica nanométrica nas proporções de 15%, 35% e 50% em peso ao beta fosfato tricálcio nanométrico. As amostras foram caracterizadas por difração de raios-X, espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva de raios-x (EDX) e ensaio de resistência mecânica por compressão diametral em amostras prensadas. Com os resultados de raios-X foi possível identificar os picos representativos do beta fosfato tricálcio e observar que a intensidade dos picos diminui com o aumento da porcentagem de sílica nos nanocompósitos. Na análise de FTIR foi possível identificar os grupos presentes nos nanocompósitos. Os resultados obtidos na análise de caracterização morfológica apresentaram uma superfície formada por partículas equiaxiais interligadas, e não foi possível verificar a dispersão das nanopartículas de sílica. Os ensaios de resistência à tração por compressão diametral nas diferentes composições de nanocompósitos mostraram que a porcentagem de sílica presente influencia na resistência mecânica do material.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2013-07-16T00:45:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 225672.pdf: 2452671 bytes, checksum: 2e31cae363935785f71832fd5d09679e (MD5) / Com a introdução do gás natural na matriz energética do sul do Brasil, o setor cerâmico passou a contar com mais uma alternativa para a solução de seus problemas energéticos, particularmente a Indústria de Cerâmica Vermelha, abundante no Estado de Santa Catarina. No entanto, a tecnologia existente para a utilização deste combustível mais nobre é praticamente toda importada, não estando ao alcance do setor. Desta maneira tem-se trabalhado no desenvolvimento e na adequação desta tecnologia, mais particularmente na área de fornos e secadores, visando desenvolver novas soluções e adaptar as existentes à realidade da indústria, na tentativa de viabilizar economicamente a utilização do gás natural. Partindo desta premissa, vêm-se desenvolvendo ferramentas que permitem simular o funcionamento de fornos e secadores, de forma a auxiliar no projeto de equipamentos mais eficientes e de menor custo. Assim, o trabalho desenvolve e aplica as ferramentas de simulação no auxílio ao projeto e à construção de fornos túneis. O forno estudado é um forno túnel, destinado à queima de produtos de cerâmica vermelha, que permite a utilização simultânea de dois combustíveis, o gás natural e a serragem. Ao baixo custo desta última, será associada à facilidade de regulagem e a qualidade da queima do gás natural. Os resultados das análises térmicas desenvolvidas neste trabalho foram utilizados no projeto e na construção do forno. Estes dados, gerados pelas simulações, abrangem os perfis de temperatura das paredes, gases e carga ao longo do forno e todo o balanço energético envolvido. Com o forno atualmente em funcionamento, alguns dados experimentais foram coletados para a comparação com os resultados numéricos, de forma a auxiliar na execução de ajustes na regulagem do forno e também avaliar o desempenho do próprio programa numérico. A comparação entre os resultados da simulação e os dados experimentais apresentou boa concordância, evidenciando a coerência do modelo adotado. Com este indicativo, outros resultados importantes foram alcançados como o estudo da economia de combustível através do aquecimento do ar de combustão e também da temperatura de entrada da carga no forno. Através do programa pode-se realizar um estudo do empacotamento da carga mostrando o equilíbrio entre a eficiência da troca térmica entre os gases e a carga e a recuperação de energia no resfriamento. Upon the introduction of natural gas in the southern Brazilian energy matrix, the ceramic sector began to count with another alternative to solve its energy problems, particularly the Red Ceramics Industry (clay product industry), very common in the state of Santa Catarina. However, the existing technology for use of natural gas is mostly imported, and not in reach of the sector. In this way, an effort has been devoted to the development and adequacy of these technologies, most particularly for kilns and dryers, aiming at the development of new solutions and adaptation of existing ones to the industry reality, as an attempt to reach an economic reliable use of natural gas. Part of this effort is in the development of simulation tools for the analysis of existing working kilns and dryers, and to assist in the design of more efficient equipment at lower cost. This work consists in the development and application of simulation tools, in the aid of design and construction of tunnel kilns. The tunnel kiln analyzed is destined to the burning of red ceramic products. It allows the simultaneous use of two fuels: natural gas and sawdust. To the low cost of this last one is associated the ease of regulation and the burning quality of the natural gas. The results of the thermal analysis developed in this work were used in the design and construction of the kiln. These results include the temperature profiles in the walls, gases and load along the kiln and all the involved energy balance. With the kiln currently working, some experimental data has been collected for comparison with the numeric results. They are used to assist in the execution of regulation adjustments in the kiln and also to evaluate the performance of the numerical program.

Dissertação apresentada ao programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais da Universidade do Extremo Sul Catarinense – UNESC, como requisito parcial para a obtenção do título de Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais. / Nowadays, the fast single firing process has been used by Santa Catarina’s ceramic roof tiles manufacturers. But paste compositions and pressing systems used by them are typical for ceramic tiles processed by dry milling. Therefore, the ceramic roof tile producers are not using paste compositions and forming systems typical for clay ceramics, that is, pastes composed only by clays and formed by extrusion. The fast single firing technology using roller kilns enables the use of faster heating rates with shorter firing cycles, therefore reducing energy costs and significantly increasing the clay industry productive capacity. Therefore, this dissertation presents the heating rate and firing temperature effect on the final properties of extruded clay ceramics obtained from mixtures of clay minerals and processed by fast firing. Five raw materials were selected from deposits belonging to the mining cooperative of the local ceramic industry union. The raw materials were processed by extrusion and fired in an electric furnace at 950 °C during 90 min. The unfired raw materials were characterized for plasticity and firing behavior (DSC/TG). The fired raw materials were characterized for water absorption, mechanical strength and dimensional change. After characterization, three raw materials were selected for the development of formulations using mixtures design and analysis of variance. The compositions processed by extrusion were subjected to firing cycles of 30 min and 90 min at 950 °C and 1050 °C maximum temperatures. The compositions were characterized using the same tests used for raw materials. The results show the feasibility of obtaining extruded clay products by fast single firing process in roller kilns, using only clay minerals as raw materials. Five compositions are suitable for processing by fast firing from three clay minerals and the resulting products meet the specifications of the NBR 15270-1/2005 standards for clay ceramics. / A monoqueima rápida tem sido utilizada para fabricação de telhas por empresas de Santa Catarina. Mas estas usam composição de massa e sistemas de prensagem por massa seca, típicos da cerâmica de revestimento. Portanto, os produtores de telhas cerâmicas não estão utilizando as composições de massa e sistemas de conformação típicos da cerâmica vermelha, ou seja, massas compostas apenas por argilominerais e conformadas por extrusão. A tecnologia de queima rápida utilizando fornos a rolos viabiliza o uso de taxas de aquecimento mais rápidas com um tempo de ciclo de queima mais curto, reduzindo o custo energético e aumentando significativamente a capacidade produtiva da indústria. Desta forma, esta dissertação apresenta o estudo do efeito da taxa de aquecimento e da temperatura de queima sobre as propriedades finais de produtos de cerâmica vermelha extrudados, obtidos a partir de misturas de argilominerais e processados por queima rápida. Foram selecionadas cinco matérias-primas a partir das jazidas pertencentes à cooperativa de extração mineral do sindicato da indústria de cerâmica vermelha local. As matérias-primas foram conformadas por extrusão e queimadas em forno elétrico à 950°C sob um ciclo de queima de 90 min. As matérias-primas cruas foram caracterizadas quanto a sua plasticidade e comportamento em queima (DSC/TG). As matérias-primas queimadas foram caracterizadas quanto a sua absorção de água, resistência mecânica e variação dimensional. Após caracterização, três matérias-primas foram selecionadas para o desenvolvimento das formulações utilizando-se planejamento experimental de misturas e análise de variância. As composições conformadas por extrusão foram submetidas a ciclos de queima de 30 min e 90 min em temperaturas de 950°C e 1050°C. As composições foram caracterizadas segundo os mesmos ensaios utilizados para as matérias-primas. Os resultados obtidos mostram a viabilidade de obtenção de produtos de cerâmica vermelha extrudados pelo processo de monoqueima rápida em fornos a rolos, utilizando matérias-primas argilosas. Foi possível determinar que cinco composições estão aptas ao processamento por queima rápida a partir de três argilominerais e que estes produtos atendem às especificações da normas NBR 15270-1/2005 para cerâmica vermelha.

Orientador: Itamar Ferreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-20T17:22:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 LombelloNeto_Amador_M.pdf: 13040046 bytes, checksum: 21ff8ae12a614e317c6ef784acbe59d8 (MD5) Previous issue date: 1994 / Resumo: Barras de Si3N4 foram brasadas com liga de Ag-Cu-Ti em vácuo à temperatura de 855°C. por 10 min. Variou-se a espessura da camada de liga de brasagem entre 50 e 100um. Foram feitos, análise semi-quantitativa da região de junção para levantamento da distribuição dos elementos após brasagem, imagens de raio-X para mapeamento dos elementos, ensaio de flexão em 4 pontos e fractografia. Notou-se urna descontinuidade entre as camadas interfaciais metálicas na espessura de 100um. Observou-se que o cobre e a prata não reagem com a cerâmica, mas o metal ativo, neste caso o titânio, difunde-se quase por completo na região da interface metal/cerâmica, com brusca queda de concentração para distâncias maiores de 10um. da cerâmica, comprovando a eficiência do titânio na molhabilidade do substrato cerâmico. A existência de titânio em pontos distantes da interface, mesmo que em pequenas concentrações, leva a crer que o tempo de brasagem não foi suficiente para a difusão completa do elemento para a região da interface. Os ensaios de flexão foram realizados à temperatura ambiente e sem preparação dos corpos de prova pós-brasagem. Os níveis de resistência à flexão do material brasado foram da ordem de 50% da resistência da cerâmica monolítica. Partículas alongadas de nitreto de silício foram encontradas na região metálica da junção metal/cerâmica, estas partículas podem ser atribuídas a destacamentos na interface cerâmica no processo de brasagem, ou ainda, ao processo de polimento pós-brasagem. Imagens de raio-X mostram que a concentração de Ti nestas partículas é pronunciada / Abstract: Hot-pressed Si3N4 was joined using an active metal brazing filler metal at 1128 K (855°C) for 1O min. in vacuum for 2 different widths of metallic layer, 50 and 100um. A semi-quantitative analysis of joint region, X-ray images for mapping of elements, four-bend test and fractography have been done. The strength of the monolithic ceramic tested in the same apparatus of four-bend test has demonstrated values up to 200MPa at room temperature. The joint region was examined on a SEM on EDX mode. A discontinuity observed throughout the metallic layers suggests that pressure required to contact parts to be joined becomes very important when the process is based in a multi-layer metallic brazing filler. The 4 point bending tests were done without surface preparation. The copper and silver alloys do not react with the ceramic, but the active metal, titanium in this particular case, diffuse almost completely in the metal/ceramic interface region, varying greatly the concentration beyond 10um. of the ceramic interface within the metallic filler, evidencing the wettability of this element on the ceramic substrate. The existence of titanium in distant sites of the metal/ceramic interface, even in small concentrations, make believe brazing time was not enough to complete diffusion of the element to the interface's region. The results indicate a final joint strength values up to 50% of the monolithic one. Elongated particles of silicon nitride were found in the metallic region of the metal/ceramic joint. These particles could be attributed to detachment of Si3N4 from the ceramic interface in the brazing processo X-ray images show concentrations of Ti in these particles / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica