Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2008. / Submitted by Priscilla Brito Oliveira (priscilla.b.oliveira@gmail.com) on 2009-09-16T20:34:50Z No. of bitstreams: 1 Dissert_JoaoPauloSouzaSilva.pdf: 1848532 bytes, checksum: bce2ae7c0d490a0976a28d47214e16a4 (MD5) / Approved for entry into archive by Luanna Maia(luanna@bce.unb.br) on 2010-01-29T13:09:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissert_JoaoPauloSouzaSilva.pdf: 1848532 bytes, checksum: bce2ae7c0d490a0976a28d47214e16a4 (MD5) / Made available in DSpace on 2010-01-29T13:09:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissert_JoaoPauloSouzaSilva.pdf: 1848532 bytes, checksum: bce2ae7c0d490a0976a28d47214e16a4 (MD5) Previous issue date: 2008-03 / Esta dissertação apresenta o estudo das condições de aderência pneu-pavimento em revestimentos asfálticos aeroportuários, propriedade de maior interesse para a segurança das aeronaves quanto à hidroplanagem em condições de pista molhada. Ainda que estatisticamente o transporte aéreo possua baixo índice de acidentes quando comparado com outras modalidades de transporte terrestre, quando estes ocorrem, apresentam características de catástrofes com grandes efeitos sociais. Neste sentido, este trabalho abordará tópicos importantes e necessários para melhor compreensão dos fenômenos que envolvem esse tema, apresentando conceitos relativos ao atrito em pavimentos aeroportuários e algumas recomendações normatizadas sobre a freqüência e medição de atrito e remoção de borracha do pavimento, empregadas com finalidades antiderrapantes. A avaliação da aderência pneupavimento foi realizada por meio da avaliação da macrotextura (método Mancha de Areia), microtextura (atrito medido com Pêndulo Britânico), drenabilidade (Vazão obtida com Drenômetro) e atrito dinâmico, medido pela Infraero utilizando o MuMeter. A antiga pista do Aeroporto Internacional de Brasília/DF foi escolhida para o estudo de caso, pois conta com tráfego de aeronaves suficiente para promover os problemas relacionados à aderência, relatados na literatura. Os ensaios de campo levantados nesta pesquisa indicam que o volume de tráfego provoca grande acúmulo de borracha, principalmente na região onde foi executado o grooving, influenciando nas condições de drenabilidade superficial e no desempenho da pista relacionado às condições de aderência pneu-pavimento. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / This dissertation presents a study about adherence between tire and surface layer of airport pavements. This property is of major interest concerning safety against aquaplaning in wet conditions. Although the number of accidents in air transport is statistically low, their occurrence is generally catastrophic and presents a high social impact. Therefore this study focus on some import topics which are necessary for a better understanding of the phenomena related to theme. The concepts relative to friction in airport pavements are reviewed, as well as the regulations that set recommendations about the frequency of friction surveys and tire rubber cleaning and others anti skidding measures. The evaluation of tire-pavement adherence was based on the following procedures: macro-texture with Sand Patch Test, micro-texture using British Pendulum, Drainability using the Flowmeter, and Dynamic Friction using a MuMeter owned by Infraero (Brazilian Airport Infra-structure Agency). The old runway of Brasilia International Airport was chosen as a case study, considering its number of landing and take-off operations to be high enough as to cause most adherence related problems reported in the specialized literature. The in situ surveys carried out during this research showed that the volume of aircrafts traffic provoked a severe deposition of rubber on the pavement surface, mainly in the regions with grooving, thus influencing on the surface water run-off and on the overall performance of the pavement with respect to tire-surface adherence.

Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Centro Universitário da FEI, São Bernardo do Campo, 2014

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:28:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006-09Bitstream added on 2014-06-13T20:18:24Z : No. of bitstreams: 1 amann_bo_me_guara.pdf: 1501493 bytes, checksum: 2d7145bc29eb02f0c1a7a956869f22f9 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Este trabalho apresenta um estudo de vibração de corpo inteiro em operadores de empilhadeira, comparando dois tipos de pneus, elástico e inflável. A vibração foi medida no eixo z, que é o eixo da coluna vertebral; concomitantemente à coleta da vibração foi realizada uma eletromiografia para analisar a atividade muscular nos músculos eretores da espinha. Devido a crescente utilização dos pneus elásticos no mundo, o principal enfoque deste estudo é o de desfazer o mito existente entre os operadores de empilhadeira que dizem que o pneu elástico machuca a coluna. Portanto as coletas foram feitas em várias situações diferentes, em três tipos de piso, na empilhadeira com e sem carga, com dois operadores, com o pneu elástico ou inflável. Com os resultados obtidos pode-se perceber que de modo geral o pneu elástico apresentou valores menores tanto para aceleração quanto para eletromiografia. Outro dado de extrema importância é que para uma freqüência de 4 Hz, que é a freqüência de ressonância da coluna vertebral, o pneu elástico apresentou valores de amplitude de aceleração menores; mostrando assim que o pneu elástico é menos prejudicial à coluna vertebral; isso pode ser comprovado através da EMG, que também apresentou valores menores com o pneu elástico. / This work presents a study of whole body vibration in fork-lift truck operators, comparing two types of tires, elastic and inflate. The vibration was measured in the axis z, that is the axis of the spine; at the same time to the collection of the vibration an electromyography was accomplished to analyze the muscular activity in the erecting muscles of the spine. Owed to growing use of the elastic tires in the world, the principal focuses of this study it is it of undoing the existent myth among the fork-lift truck operators that say that the elastic tire hurts the column. Therefore the collections were made in several different situations, in three floor types, in the fork-lift truck with and without load, with two operators, with the elastic tire or inflate. With the obtained results it can be noticed that in general the elastic tire presented smaller values for acceleration and for electromyography. Another die of extreme importance is that for a frequency of 4 Hz, that is the frequency of resonance of the spine, the elastic tire presented values of width of acceleration smaller; showing the elastic tire as soon as is less harmful to the spine; that can be proven through EMG, that also presented smaller values with the elastic tire.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-07-02Bitstream added on 2014-06-13T20:39:47Z : No. of bitstreams: 1 mosckem_sl_me_guara.pdf: 1245042 bytes, checksum: 8a691aa6f65edd8f060ed9355bc9c3bd (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O trabalho de análise do uso de materiais alternativos no Alto Forno 1 da ArcelorMittal Tubarão estabelece uma taxa de substituição de cada material alternativo, plástico e pneu, em relação ao uso exclusivo do carvão mineral injetado no Alto Forno através das ventaneiras. A taxa de utilização de plástico e pneu é avaliada considerando o aporte de energia e dos agentes necessários para a reação química de redução do minério de ferro em ferro metálico. No presente trabalho são elaborados os balanços de massa e de energia de acordo com a configuração operacional vigente no segundo semestre de 2009 para o Alto Forno 1 e com os dados de produção do mês de julho de 2009. O resultado mostra a viabilidade técnica do uso de plástico ou pneu e estabelece as condições de uso de cada um em relação à quantidade, tipo e granulometria. A substituição energética decorrente do uso de plástico e pneu estabelece uma forma de aplicação segura e controlada deste resíduo, além de agregar valor a estes materiais normalmente descartados pela sociedade. Contribui também para amenizar os impactos ambientais decorrentes da falta de uma destinação regulamentada e eficaz para plásticos descartados e pneus inservíveis / The study of alternative fuel materials in the Blast Furnace 1 of ArcelorMittal Tubarão, establishes a rate of each material analyzed, waste plastics packaging and waste tires, in order to replace part of the pulverized coal that is usually injected in to the Blast Furnace through the tuyeres. The injection rate of waste plastic packaging and waste tires is analyzed considering the energy input and the necessary elements for the iron ore reduction chemical reaction. The mass and energy balance is done according to the operational configuration of the Blast Furnace 1 in the second semester of 2009 and operation data from July of 2009. The result of the study shows technical viability to use waste plastics packaging and waste tires and establish requirements for the injection, such as flow rate and particles size. The alternative energy provided from these waste materials builds a safety and controlled way to reach the best utilization for each one. Moreover, the environmental impact can be reduced due to its disposal is normally done in outdoor areas

O pneu é o único vínculo entre o veículo e o solo, é ele que transmite toda a potência e carga, e garante a dirigibilidade e condução do automóvel. A estrutura resistente de um pneu é um dos pontos de maior importância para o rendimento, tipo de aplicação e segurança. E conhecê-la é condição primária para o projeto. Pneus convencionais, via de regra, apresentam uma estrutura par de lonas cruzadas (cross-ply), dispostas em ângulos opostos, menores que 90º. Este trabalho visa avaliar as influências de uma estrutura ímpar de lonas cruzadas, em pneus convencionais. Objetiva-se com isso uma redução na matéria prima e uma otimização no tempo de processo. As influências da estrutura ímpar foram verificadas através de uma análise de elementos finitos, examinando o andamento das tensões internas na carcaça do pneu e observando a geometria da região de contato pneu/solo. Verificou-se também a variação da uniformidade utilizando-se do ensaio SAE J332 em uma máquina Akron FD90. A utilização de uma estrutura ímpar, em pneus de lonas cruzadas, acarreta numa deformação na região de contato pneu/solo, devido ao desbalanceamento de tensões nos fios da carcaça, um aumento das componentes de ply-steer e uma variação de força lateral nas componentes dinâmicas avaliadas. A utilização de uma estrutura ímpar deve ser cuidadosamente selecionada dependendo da velocidade, severidade e condições de utilização. / The tire is the only bond between the vehicle and the ground, is it that transmits all the power and load, and guarantees the driven and conduction of the automobile. The resistant structure of a tire is one of the most important factors for the efficiency, type of application and security. Knowing these parameters is the primary condition to design a tire. Conventional tires, usually have a pair structure, made of crossed plies (cross-ply) in opposite angles lesser than 90º. The present work aim to evaluate the influence of an odd cross-ply structure, in conventional tires, looking forward to a material reduction and also an optimization on time process. The influence of an odd structure was evaluated through a finite element analysis, examining the cord stress at the tire carcass and the tire/ground contact region (foot-print). The variation of the uniformity was also verified through a SAE332 test did on Akron FD90 machine. It was observed that the use of an odd structure in cross-ply tires cause a tire/ground contact region deformation, because of the unbalance internal cord stress (at the carcass), and an increase of uniformities components (ply-steer and variation of lateral force). The use of an odd structure must be carefully selected, depending on the speed, severity and condition of use.

O pneu é o único vínculo entre o veículo e o solo, é ele que transmite toda a potência e carga, e garante a dirigibilidade e condução do automóvel. A estrutura resistente de um pneu é um dos pontos de maior importância para o rendimento, tipo de aplicação e segurança. E conhecê-la é condição primária para o projeto. Pneus convencionais, via de regra, apresentam uma estrutura par de lonas cruzadas (cross-ply), dispostas em ângulos opostos, menores que 90º. Este trabalho visa avaliar as influências de uma estrutura ímpar de lonas cruzadas, em pneus convencionais. Objetiva-se com isso uma redução na matéria prima e uma otimização no tempo de processo. As influências da estrutura ímpar foram verificadas através de uma análise de elementos finitos, examinando o andamento das tensões internas na carcaça do pneu e observando a geometria da região de contato pneu/solo. Verificou-se também a variação da uniformidade utilizando-se do ensaio SAE J332 em uma máquina Akron FD90. A utilização de uma estrutura ímpar, em pneus de lonas cruzadas, acarreta numa deformação na região de contato pneu/solo, devido ao desbalanceamento de tensões nos fios da carcaça, um aumento das componentes de ply-steer e uma variação de força lateral nas componentes dinâmicas avaliadas. A utilização de uma estrutura ímpar deve ser cuidadosamente selecionada dependendo da velocidade, severidade e condições de utilização. / The tire is the only bond between the vehicle and the ground, is it that transmits all the power and load, and guarantees the driven and conduction of the automobile. The resistant structure of a tire is one of the most important factors for the efficiency, type of application and security. Knowing these parameters is the primary condition to design a tire. Conventional tires, usually have a pair structure, made of crossed plies (cross-ply) in opposite angles lesser than 90º. The present work aim to evaluate the influence of an odd cross-ply structure, in conventional tires, looking forward to a material reduction and also an optimization on time process. The influence of an odd structure was evaluated through a finite element analysis, examining the cord stress at the tire carcass and the tire/ground contact region (foot-print). The variation of the uniformity was also verified through a SAE332 test did on Akron FD90 machine. It was observed that the use of an odd structure in cross-ply tires cause a tire/ground contact region deformation, because of the unbalance internal cord stress (at the carcass), and an increase of uniformities components (ply-steer and variation of lateral force). The use of an odd structure must be carefully selected, depending on the speed, severity and condition of use.

A análise de pneus em frotas de caminhões de longa distância atualmente é realizada apenas para efeito de controle de estoque e determinação de causas de falhas. A metodologia de análise de confiabilidade apresentada neste trabalho, utilizando dados obtidos de pneus sucatados, sistematiza a mensuração e análise de perda de vida útil causada por cada tipo de falha: as amostras são analisadas, verificando-se qual distribuição de probabilidade que melhor modela as amostras avaliadas quando comparadas às distribuições Weibull, normal, log-normal e exponencial; o modelo sugere uma forma de efetuar análises de confiabilidade das falhas mais freqüentes, sendo estas classificadas segundo as perdas de tempo de vida do produto. A metodologia ora proposta foi aplicada na análise de confiabilidade de pneus 295/80R22.5 empregados em frota de transporte rodoviário. Para tanto foram analisadas sucatas provenientes de 10 frotas, verificando-se que a confiabilidade do pneu é melhor representada por uma distribuição de Weibull. A aplicação desta metodologia possibilita a identificação das principais causas das falhas mais críticas, permitindo à empresa focar os esforços em medidas preventivas adequadas e definir o tempo de remoção antes da falha para obter o menor custo. / Long distance truck tire analysis is done nowadays only for the purposes of warehouse control and failure cause determination. The analysis methodology presented in this study, using tire data obtained in scrap tires, systematizes the measurement and analysis of useful tire life time losses caused by each failure type: the samples are analyzed, verifying which probability distribution best fits the evaluated samples when comparing Weibull, normal, log-normal and exponential distributions; the model suggests a way to carry out the reliability analysis of the most common failures classifying them according to product life losses. The proposed methodology was used to analyze the reliability of 295/80R22.5 tires applied in highway transport fleets. For that purpose scrap tires samples from 10 fleets were analyzed and one can verify tire reliability is better represented by a Weibull distribution. The application of this methodology makes it possible to identify the main causes of the most critical failures, allowing the fleet to focus efforts on appropriate preventive measures and define replacement time before failure to obtain the lowest cost.

A vulcanização é um processo termo-químico aplicado aos polímeros elastoméricos, também chamados de borrachas. Devido à vulcanização, as borrachas adquirem propriedades físicas que as tornam adequadas a várias aplicações mecânicas, entre estas, se destaca aquela desempenhada pelo componente automotivo pneu. Durante a vulcanização as moléculas do elastômero são unidas em vários pontos através de ligações cruzadas. Isso ocorre através do aquecimento da borracha adicionada de enxofre. O correto dimensionamento do tempo que o calor deve ser transferido ao composto de borracha a ser vulcanizado é crucial para definir as características finais deste composto. Em condições extremas, se o tempo de exposição ao calor for insuficiente, o composto continuará com comportamento de baixa resistência às deformações. Por outro lado se o tempo de exposição ao calor for excessivo, além do desperdício energético e econômico, o composto de borracha entra numa fase de reversão, que significa diminuição das propriedades já alcançadas. O dimensionamento da vulcanização de um pneu necessita basicamente de dois suportes fundamentais de engenharia: a) um modelo numérico para a reação termo-química que leve em conta a cinética de cura de cada composto de borracha do pneu; b) um modelo numérico de transmissão de calor, capaz de calcular para qualquer ponto do pneu a sua evolução térmica durante a vulcanização. Esta dissertação apresenta uma revisão da literatura sobre vulcanização de pneus, os modelos utilizados, e um modelo proposto pelo autor. Nesse, questões como reologia da borracha em regime de temperatura variável e reversão do composto recebem um tratamento numérico específico. Através da validação experimental verifica-se que o modelo proposto é altamente eficaz para aplicações industriais. / Vulcanization is a thermochemical process applied to the elastomeric polymers also called rubbers. Due to the vulcanization, rubbers acquire physical properties that make them capable to support mechanical applications, such as pneumatic tire. During the vulcanization, the elastomer molecules are tied together in many points due to the crosslinking process. This process is made possible due to the heating of the mixing of rubber and sulfur. It is very important to define the right time under the heat a rubber requires to be vulcanized. This vulcanizing period will define the future rubber characteristics. If an insufficient curing time is used for vulcanization, the rubber compound will maintain the poor characteristics of a raw rubber. In the other extreme, if a very extensive cure time is used, besides the energetic and economic losses, it will provoke reversion on the rubber, that means the reduction of the desired cured rubber properties. In order to produce a precise dimensioning of the cure cycle two fundamental engineering supports are necessary: a) a numerical model for the thermochemical reaction, dealing with the curing kinetics of each rubber compound involved in a tire; b) a numerical model for the heat transfer process, capable to determine during the vulcanization period, the temperature evolution in any point of a single tire. This work presents a discussion of previous literature on the tire vulcanization area, their cure models, and a new model proposed by the author. This model treats questions like the rubber rheology in non isothermal condition, and the compound reversion, applying to them specific numerical treatments. The use of experimental validation showed the model to be very efficient for industrial applications.

Durante o desenvolvimento de um novo pneu, um dos maiores desafios enfrentados pelo engenheiro é assegurar sua integridade estrutural, pois o envelhecimento dos compostos de borracha é inevitável. Ele leva a mudanças na estrutura molecular e nas propriedades mecânicas dos materiais, resultando em mudanças indesejáveis no desempenho do pneu. Este trabalho apresenta uma metodologia para determinar o comportamento estrutural do pneu envelhecido a partir de análises de elementos finitos (FEA- Finite Element Analysis). É apresentada também uma investigação das condições de contorno, como temperatura, composição do ar e tempo de exposição, para reproduzir em laboratório o envelhecimento observado no mercado. Durante sua vida útil, o pneu sofre deformações cíclicas gerando calor devido ao fenômeno de histerese. A região mais crítica é a extremidade das cinturas, onde as temperaturas atingem valores de 70ºC para pneus de carros e 100ºC para caminhões. O ar permeia através dos componentes do pneu criando uma condição oxidativa propícia à fadiga e propagação de trincas. O envelhecimento está associado às condições operacionais do pneu, porém os engenheiros buscam acelerar os testes laboratoriais aumentando a temperatura, segundo a lei de Arrhenius. O trabalho de Ahagon é reproduzido aqui para interpretar os mecanismos de envelhecimento, o que é possível a partir da análise da relação entre o alongamento à ruptura e o módulo a 100% de deformação. O modelo de pneu proposto é capaz de avaliar concentrações de tensão e prever o comportamento dinâmico dos pneus envelhecidos. A correta caracterização dos compostos mostrou-se essencial para garantir uma correta modelagem e análise, o que leva a um melhor desenvolvimento do pneu e a uma vida útil maior. / During the development of a new tire one of the challenges the engineer must face is to assure tire structural integrity. Rubber compound aging is unavoidable and it changes material molecular structure and mechanical properties resulting in undesirable changes in tire performance. This work presents a methodology to assess the structural behavior of aged tires using the finite element analysis (FEA) with an aged rubber compound characterization. It also presents an investigation regarding the boundary conditions, such as temperature, air composition and time of exposure, to reproduce in laboratory the aging observed in the market. During service life, the tire undergoes repeated and complex stress cycles resulting in heat generation by hysteresis. It is critical in regions like belt edges where temperature measurements show values up to 70ºC for passenger car tires and more than 100ºC for trucks. The inflated air permeates through the tire components leading to oxidative conditions propitious to fatigue and crack propagation. Aging is related to the tire operational conditions but engineers usually accelerate the process in lab tests by increasing the temperature, following the Arrhenius law. Ahagon\'s previous work was reproduced here and used to interpret the aging mechanisms, by analyzing the relation between elongation to brake and the modulus at a hundred percent elongation for different aging conditions. The proposed tire model is able to analyze structural stress concentrations and predict the dynamic behavior of aged tires. The correct compound characterization showed to be essential to assure a good modeling and analysis, which leads to a better tire development and a longer service life.

Este trabalho apresenta os resultados de um estudo laboratorial que teve por objetivo avaliar o efeito produzido pelo teor e granulometria da borracha reciclada de pneumáticos sobre as propriedades de uma mistura asfáltica densa. Foram preparadas misturas asfálticas com duas granulometrias de borracha, substituindo parte dos agregados pétreos em algumas frações da curva granulométrica (\"processo seco\"). Essas misturas foram comparadas a uma mistura de controle, sem borracha. Para avaliação das propriedades mecânicas, as misturas foram submetidas ao ensaio de compressão diametral dinâmico para determinação do módulo de resiliência, ao ensaio de resistência à tração por compressão diametral e ao ensaio de afundamento em trilha de roda em equipamento simulador de tráfego em laboratório. Os resultados mostram que a adição de partículas mais finas propicia a melhoria no desempenho quanto à deformação permanente. As misturas modificadas com borracha apresentam menores valores de módulo de resiliência e de resistência à tração quando comparadas à mistura de controle. Os resultados dos ensaios mostram que o tamanho e o teor de borracha influem nas propriedades de mistura: quanto maior o teor e o tamanho de borracha, menor o módulo de resiliência; quanto maior o teor de borracha, menor a resistência à tração. A granulometria da borracha não influenciou nos resultados de resistência à tração. A adição de borracha de pneus em obras de pavimentação asfáltica pode contribuir para a minimização dos problemas relacionados à disposição final dos pneus inservíveis e, ao mesmo tempo, melhorar algumas propriedades de engenharia das misturas asfálticas. / This work presents the findings of a laboratory study that aimed to evaluate the effects of recycled tire rubber content and gradation on the properties of dense asphalt mixtures. It was considered two ranges of rubber particle sizes, which substituted part of mineral aggregates in the mixture gradation. The rubber modified asphalt mixtures (\"dry process\") were compared to a control mixture without rubber. For the evaluation of mechanical properties, the asphalt mixtures were submitted to three laboratory tests: dynamic indirect tension for the determination of the resilient modulus; tensile strength under indirect tension; and resistance to rutting in a wheel-tracking device. The results show that smaller rubber particles increase the resistance to rutting. The rubber modified asphalt mixtures presented smaller values of resilient modulus and tensile strength than the control mixture. The tests results showed that the size and percentage of rubber affected the mixture properties: the higher the rubber size and the rubber content, the smaller the resilient modulus; the higher the rubber content, the smaller the tensile strength. The rubber gradation had no influence on the tensile strength values. The use of tire rubber in the asphalt paving industry can contribute to minimize the problems related to the disposal of used tires and, at the same time, improve some engineering properties of asphalt mixtures.