Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rubia Raquel Luvizao.pdf: 2856384 bytes, checksum: 11aac33ded8309a4b3c237cbdecbfdb7 (MD5) Previous issue date: 2008-07-01 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Scrap weathered green foundry sand (WGFS), generated in a southern Brazilian steel casting industry, was studied in this work. According to Brazilian standards, the Green foundry sand waste is classified as a non-inert residue due to the potential leaching of toxic metal ions. Its disposal in controlled landfills is the main form of final destination. The aim of this research study presented here was the characterization of weathered green foundry sand waste and to evaluate its applications on asphalt concrete. The material was characterized by X-ray fluorescence spectroscopy (XFA), powder X-ray diffraction (XRD), thermogravimetric analysis (TG), granulometric analysis, scanning electron microscopy (SEM). Environmental behavior tests were performed: solubilisation, neutral and alkaline leaching. The aggregates were characterized by granulometric analysis and sand content equivalent. The characteristics of asphalt binder were obtained as melting point and viscosity at the specified standard temperature. The determination of the optimum mix ratio used for the weathered green foundry sand waste on asphalt concrete was obtained using the Marshall method. The mechanical properties available were resilience modulus, static strength and reduction of the strength by induced humidity. The environmental behavior analyses results of solubilisation and leaching coupled with X-ray fluorescence spectroscopy shown that the scrap WGFS presents a lower content of Clay mineral linked to the sand particles surface and reduced contents of aluminum, iron, sodium and sulphate. The chemical, mineralogical and physical characterizations shown that the WGFS presents pH of 8,44, reduced Fe2O3 and Al2O3 contents and lower quantities of clay mineral montmorilonite, and quartz. The resilience modulus (circa of 5400 MPa) and static strength (circa of 1.20 MPa) results obtained using 15 wt.% of WGFS were higher that the found with freshly green foundry sand or natural sand. However, the reduction of 43 % on strength for the induced humidity test was higher to the specified for the standard (30 %). / O resíduo de areia verde de fundição, objeto de estudo deste trabalho, foi fornecido por uma fundição localizada no município de Joinville-SC, região sul do Brasil. De acordo com as normas brasileiras, o resíduo de areia verde de fundição e classificado como não inerte devido a presença de alguns elementos considerados tóxicos e, por este motivo, sua disposição final tem sido feita em aterros controlados. Este trabalho teve por objetivo a caracterização do resíduo de areia verde de fundição intemperizado e sua incorporação no concreto asfáltico usinado a quente. O resíduo foi caracterizado através da microscopia eletrônica de varredura, difração de raios X, fluorescência de raios X, analise térmica e p11 Alem disso, foram realizados os ensaios ambientais de solubilização, lixiviação e lixiviação neutra Os agregados foram caracterizados quanto ao tamanho das partículas através da analise granulométrica e com o resíduo de areia verde de fundição foi realizado o ensaio de equivalente de areia O ligante asfáltico foi caracterizado através dos ensaios de penetração, ponto de amolecimento, viscosidade e índice de suscetibilidade térmica A determinação do teor ótimo de ligante foi obtido através do Método Marshall Foram avaliadas as propriedades mecânicas de modulo de resiliência, tração estática e dano por umidade induzida Os resultados obtidos com os ensaios ambientais de solubilização e lixiviação, microscopia eletrônica de varredura, fluorescência de raios X e pH apresentaram redução nos teores de alumínio, ferro, sódio e sulfato, devido a redução no teor de material argiloso aderido a superfície dos grãos de areia O resultado do ensaio de modulo de resislência (cerca de 5400 MPa) e tração estática (cerca de 1 ,2OMPa) mostram que a incorporação do resíduo não afetou significativamente as propriedades mecânicas do concreto asfáltico. Entretanto, a redução de 43% de resistência no ensaio de dano por umidade induzida ficou acima do que especifica a norma brasileira, que determina a perda de resistência máxima de 30%.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Resumo - Claudemir carvalho.pdf: 30337 bytes, checksum: cec0b031ed734679cb6e0604a451360f (MD5) Previous issue date: 2009-05-29 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / In this study, the primary recycling of ABS Poli(acrilonitrile butadiene styrene) inside the industry was the main subject of the analyses. Many studies have been running on recycling of end life cycle of manufactured products, however a source of rejects inside the industry can be explored and be used to reduce costs and optimize expensive raw materials. Each kilogram of rejects inside the productive cycle that is recycled for the same part that was destined, represents a economy for the company and a benefit to the environment too. The ABS as commodity has been target of a lot of studies how much to its performance in the product and also how much to the recycling of rejects from the end of life cycle products as lower requests products. In fact, the present study has as the material object a specific grade of ABS used in the industry of refrigerators. Has also the objective to evaluate the behavior of the virgin ABS with ABS scrap and to reintroduce it in the productive process for the same application that was destined. It was evaluated the chemical, mechanical, rheological and thermal properties of mixtures of the virgin ABS with scrap in five different concentrations. This ABS is used for injection process and the material scrap was carefully gotten and mixed mechanically to the virgin ABS. The samples had been characterized by Fourier transform infra-red (FTIR), differential scanning calorimetry (DSC), mechanical tensile testing, thermogravimetric analyses (TGA) and rheometry. The values of elasticity modulus (E), maximum tensile and elongation at break remained steady with the addition of scrap. The viscosity of the ABS measured by capillary rheomether reduced with the addition of scrap, accordingly with the increase of shear rate and temperature. From the results of flow index obtained with the Plastometer it was possible to determine the end correction of Bagley (e). Using this correction it was possible to correct the viscosity curves, however it was not possible to define a commom index for the hole temperatures. The FTIR spectra had not indicated significant changes in the concentration of the characteristic components, only to styrene in most than 20% scrap, as well as had not pointed out the starting of degradation. The glass transition temperature presented a reduction with the addition of scrap and the starting loss of mass temperature remained steady with the addition of scrap. / A reciclagem primária do ABS Poli(acrilonitrila butadieno estireno) para fins de incorporação dos rejeitos dentro do processo produtivo foi o tema principal desse trabalho. Muito se têm pesquisado sobre reciclagem de rejeitos oriundos do final do ciclo de vida de um produto manufaturado, no entanto existe uma fonte de resíduos poliméricos originados dentro da própria indústria que pode ser explorada e aproveitada como fonte de redução de custos e reutilização de matérias-primas nobres. Cada quilo de material rejeitado dentro do ciclo produtivo que é reaproveitado para o mesmo fim que foi previamente destinado, representa uma economia financeira para essa empresa e um benefício ao meio ambiente. O ABS como commodity tem sido alvo de inúmeras pesquisas quanto ao seu desempenho no produto acabado e também quanto à reintrodução de resíduos do final de ciclo de vida como artefatos de menor valor agregado. Enfim, o presente trabalho tem como material um grade de ABS específico utilizado na indústria de refrigeradores e tem como objetivo avaliar o comportamento desse ABS virgem com refugo do mesmo material para fins de reintrodução no processo produtivo para a mesma aplicação que foi destinado inicialmente. Foram avaliados o comportamento químico, mecânico, reológico e térmico de misturas do ABS virgem com refugo em seis proporções diferentes. Esse ABS é destinado para injeção sob pressão e o refugo foi cuidadosamente obtido e misturado mecanicamente ao ABS virgem. As amostras foram caracterizadas por espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), calorimetria exploratória diferencial (DSC), termogravimetria (TG), ensaios mecânicos de tração e reometria capilar. Os valores de módulo de elasticidade (E), tensão máxima e alongamento na ruptura mantiveram-se estáveis com a adição de refugo. A viscosidade do ABS medida no reômetro capilar reduziu com a adição de refugo, acentuando-se com o aumento da taxa de cisalhamento e temperatura. A partir dos resultados de índice de fluidez obtidos com o Plastômetro foi possível determinar o índice de correção de Bagley (e) em relação à viscosidade do reômetro capilar. Utilizando-se este índice foi possível corrigir as curvas de viscosidade determinadas por meio do Plastômetro, no entanto não foi possível definir um índice de correção comum para todas as temperaturas. Os espectros de FTIR não indicaram alterações significativas das ligações características dos componentes do ABS, apenas uma pequena redução das ligações de estireno para as misturas com mais de 20% e não indicaram o surgimento de produtos de degradação. A temperatura de transição vítrea apresentou uma ligeira redução com o incremento da quantidade de refugo, e a temperatura de início de perda de massa manteve-se estável em todas as misturas.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 capa.pdf: 74979 bytes, checksum: 8804c00f8941d4a72e3fde80f20ec66b (MD5) Previous issue date: 2009-09-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Inside the context of alternative search for the use of industrial waste as natural raw for the industrial ceramic, this work had the objective to evaluate the possibility of the use of exhauster powder generated in the foundry process. The characterization was performed by scanning electron microscopy, x-ray difratometry and thermal analysis (ATD, TG) noting that it is a powder with a high content of fine and compatible with the composition of ceramic bodies. Formulations were prepared with different exhauster powder content. The sintered materials at 1000, 1100 and 1200oC were characterized according technological properties as water absorption, linear shrinkage, bulk density. Microstructural analysis was carried out by scanning electron microscopy and X-ray diffraction. The results showed that it is possible to use the waste. It was observed that the waste increase the density in sintering process, and with high levels of waste occurs an increase of the porosity and intensification in the color of the new material. According to the results obtained in preliminary stage set up the methodology of work for the development of new materialThe second stage were developed new formulations prepared with different exhauster powder content, based on the preliminary stage of research and using as criterion the behavior after sintered. This new material were characterization by thermal analysis (ATD, TG), and some technological properties such as water absorption, linear shrinkage, bulk density. Finally were tests for resistance to bending, resistance to abrasion than the morphological analysis.The results showed the new material can be used as ceramic tiles, for, in general no significant changes it s physical and mechanical studied of ceramic body exhauster powder content in relation to the samples only with the mass, and all the compositions are within the minimum required for the characteristics analyzed. / Dentro do contexto de busca de alternativas para a utilização de subprodutos industriais como matéria-prima para a indústria cerâmica, este trabalho avaliou a possibilidade do emprego de pó de exaustão proveniente do processo de fundição em massa cerâmica atomizada tipo semi-grês. Este material foi caracterizado em uma etapa preliminar por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Difração de Raios-X (DRX), Análise Térmica Diferencial e Termogravimétrica (ATD e TG) constatando-se que se trata de um pó com alto teor de finos e composição compatível com a de massas cerâmicas. Foram desenvolvidas formulações com diferentes teores de pó de exaustão. Os materiais sinterizados entre 1000 e 1200oC foram caracterizados quanto a propriedades tecnológicas como a absorção de água, retração linear e densidade aparente. A análise microestrutural foi realizada utilizando Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV). Estes resultados demonstraram a viabilidade da utilização do subproduto. Através dos experimentos observou-se que o subproduto promoveu um incremento no grau de sinterização, e elevados teores do mesmo aumentam a formação de porosidade e intensificam a cor do novo material. De acordo com os resultados obtidos na etapa preliminar definiu-se a metodologia de trabalho para o desenvolvimento do novo material. Na segunda etapa foram desenvolvidas novas formulações com a incorporação do pó de exaustão, baseada na etapa preliminar da pesquisa e utilizando como critério o comportamento após a sinterização. Este novo material foi caracterizado através da análise térmica diferencial, termogravimétrica, e de algumas propriedades tecnológicas como a absorção de água, retração linear e densidade aparente. Por fim foram realizados testes de resistência á flexão, resistência à abrasão além da análise morfológica.Os resultados obtidos demonstram que o novo material pode ser utilizado como placa cerâmica para revestimento, pois, em geral não houve mudanças significativas nas propriedades físicas e mecânicas estudadas da massa cerâmica com a incorporação do subproduto pó de exaustão em relação com as amostras somente com a massa e todas as composições estão dentro dos valores mínimos exigidos para as características analisadas.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Capa.pdf: 203956 bytes, checksum: 407d7f7b9ea4356c0eaa848e0eeb55d9 (MD5) Previous issue date: 2010-02-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Multi-walled carbon nanotubos dispersed in epoxy matrix (DGEBA) were aligned by a sinusoidal electric field with amplitude of 300 V / cm and frequency 1 kHz, during curing of the nanocomposites. Nanocomposites were subjected to the electric field (aligned nanotubes) and samples cured without the presence of the field (with nanotubes dispersed randomly) and NC concentration equal to 0.05, 0.1, 0.25 and 0.5% (m / m). The morphologies of aligned carbon nanotubes networks, in samples submitted to the electric field were characterized by means transmitted light optical microscopy analysis. It was observed that the geometry of the networks is strongly influenced by the concentration of nanotubes. The monitoring of electrical conductivity during the curing of the samples, allowed us to identify the three main stages of formation of networks. The first is related to the alignment and clustering of NCPM, the second is related to the stability of the network and the third to the cure of epoxy matrix. The Classical Percolation Theory has been used to relate the electrical conductivity (dc) to the content of NCPM, and allowed to determine the exponent of the electrical conductivity and percolation threshold of aligned samples and samples without alignment. The trend of increase in the electrical conductivity exponent in the aligned samples indicates the formation of an anisotropic network, since the conductivity is favored in the direction of alignment. The percolation threshold showed a decrease in the sample aligned, which may relate to the facilitation of the electric conduction process through the material. As for the dielectric properties, nanocomposites analyzed showed a behavior similar to the dielectric described by the first order Debye dielectric dispersion model. Both samples type showed a relaxation time of electric dipoles in the order of milliseconds, typical of interfacial polarization. The permittivity of aligned samples exhibited a magnitude increase in frequency of 200 Hz. This behavior may be related to the increased ability to trap electrical charges due to the formation of the network carbon nanotubes. The DMA and DIL analysis showed that Tg of the aligned samples decrease, indicating that the alignment affect the restriction on the movement of polymer chains. The micro-hardness analysis was not sensitive enough to characterize the hardness anisotropy, depending on the alignment of NCPM dispersed in the matrix. In the other hand, it was revealed that the incorporation of nanotubes creates free volume within the material, which reduces the hardness of the nanocomposites compared with pure epoxy. / Nanotubos de paredes múltiplas (NCPM) dispersos em matriz epóxi (DGEBA) foram alinhados com o auxilio de um campo elétrico senoidal, de amplitude de 300 V/cm e freqüência de 1 kHz, durante a cura dos nanocompósitos. Foram fabricados nanocompósitos submetidos ao campo elétrico (nanotubos alinhados) e amostras curadas sem a presença do campo (com nanotubos dispersos de modo aleatório), com teores de NCPM iguais a 0,05; 0,1; 0,25 e 0,5 % (m/m). As morfologias das redes alinhadas, nas amostras submetidas ao campo, foram caracterizadas por meio das analises de microscopia óptica de luz transmitida. Foi possível notar que a geometria das redes e fortemente influenciada pela concentração de nanotubos. O monitoramento da condutividade elétrica, durante a cura das amostras linhadas, permitiu identificar as três principais etapas de formação das redes. A primeira esta relacionada com o processo de alinhamento e aglomeração lateral dos NCPM, a segunda esta relacionada com a estabilidade da rede e a terceira com a cura da matriz epóxi. A Teoria da Percolação Clássica foi utilizada para descrever a condutividade elétrica (cc) em função do teor de NCPM, e permitiu determinar o expoente de condutividade elétrica e o limiar de percolação das amostras alinhadas e das amostras sem alinhamento. A tendência de acréscimo do expoente de condutividade elétrica nas amostras alinhadas indica a formação de uma rede anisotrópica, uma vez que o fluxo elétrico e favorecido na direção do alinhamento. O limiar de percolação apresentou uma diminuição nas amostras alinhadas, que pode estar relacionado com a facilitação do processo de condução através do material. Como relação as propriedades dielétricas, os nanocompósitos analisados (0,5 % m/m, alinhados e sem alinhamento) apresentaram um comportamento similar aos dielétricos descritos pelo modelo de dispersão dielétrica de primeira ordem de Debye. Ambas as amostras apresentaram um tempo de relaxação dos dipolos elétricos na ordem de milissegundos, característico de polarização interfacial. Na freqüência de 200 Hz a permissividade elétrica exibiu um aumento na ordem de grandeza, nas amostras alinhadas. Este comportamento pode estar relacionado com o aumento da capacidade de aprisionar cargas elétricas, devido a formação da rede. As analises de DMA e DIL mostraram que a Tg das amostras alinhadas diminuem, indicando que o alinhamento prejudica a restrição dos movimentos das cadeias poliméricas. Já a analise de microdureza Vickers nao se mostrou sensível o bastante para caracterizar a anisotropia de tal propriedade, em função do alinhamento dos NCPM dispersos na matriz. Em contra partida, foi possível perceber que a incorporação de nanotubos gera volumes livres no interior do material, que diminui a dureza dos nanocompósitos, quando comparado com o epóxi puro.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Edson Bitencourt.pdf: 1530562 bytes, checksum: 240d2b845df5088a86a371d16bba1475 (MD5) Previous issue date: 2004-12-17 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The aim of this work was to study the influence of an industrial waste in red clay brick production. It was evaluated the properties and the environmental impact of these bricks, compared to the conventional bricks. The alternative raw material is a residue from an industrial process and partially replaced the red clay used in brick manufacturing. It was produced six-hole bricks by extrusion with the admixtures as follows: pure red clay (without residue), and red clay containing A, B and C% (by volume) of residue. Afterward, the bricks were dried and sintered at approximately 1050 oC in an industrial furnace. The materials were assessed by scanning electron microscope (SEM), compression test, thermal analyses (ATD, TG, dilatometry), water absorption, infrared spectrometry, leaching and solubilization test, and atmospheric emission analyses during the sintering period. The results showed that the residue increases the ceramic plasticity, improving the extrusion process. Nevertheless, a technical handicap suggests production of alternative bricks with A and B% of residue because of water excess (the alternative bricks containing B and C% of residue were produced without water addition). The residue also improves the sintering process and increases the mechanical strength by about 125%, from 0.66 MPa (bricks without residue) to approximately 1.45 MPa (alternative bricks). The alternative and conventional bricks presented either similar phases or porosity. The water absorption of both bricks (alternative and conventional) was about 22%, bellow the maximum established by brazilian code (25%). The lixiviation and solubilization tests showed that the residue is harmless to the environment compared to the behavior of the original bricks according to the brazilian NBR 10004 code, and that apart from the sulfur dioxide, the gas emission concentration between the two bricks (with or without residue) is similar. Although the sulfur dioxide concentration is superior in the bricks produced with residue, this value is considered low. / O objetivo deste trabalho foi de estudar a influência de uma matéria-prima alternativa proveniente de um resíduo industrial na produção de tijolos de argila vermelha e branca. Foram avaliadas as características das propriedades e o impacto ambiental desses tijolos alternativos, comparados com os tijolos comuns. A matéria-prima alternativa utilizada foi um resíduo de processo industrial que substituiu parcialmente a argila vermelha convencional usada na fabricação dos tijolos. Foram fabricados tijolos de seis furos por extrusão com as seguintes misturas: argila pura (sem resíduo) e argila contento percentuais de A, B e C% (em volume) de resíduo. Em seguida, os tijolos foram secados e sinterizados em torno de 1050 oC em um forno industrial de olaria. Os materiais foram avaliados por microscopia eletrônica de varredura, ensaios de compressão, análise térmica (DTA, TG, dilatometria), ensaios de absorção de água, ensaios de lixiviação e solubilização e ensaios de emissões atmosféricas. Os resultados mostraram que o resíduo aumenta a plasticidade da massa cerâmica, facilitando a extrusão. Contudo, a fabricação dos tijolos não é viável com a mistura de quantidade C%, devido ao excesso de umidade nos tijolos (os tijolos alternativos com B e C% de resíduo foram fabricados sem adição de água). O resíduo também melhora a sinterização e aumenta a resistência à compressão dos tijolos em aproximadamente 125%, passando de 0,66 MPa (tijolos comuns) para em torno de 1,45 MPa (tijolos alternativos). Os tijolos comuns e alternativos apresentaram fases e porosidade similares. A absorção de água dos tijolos comuns e alternativos ficou em torno de 22%, abaixo do máximo estabelecido por norma (25%). Os ensaios de lixiviação e solubilização mostraram que o resíduo, além de não ser perigoso, não provoca nenhum excedente nos limites máximos dos elementos químicos analisados de acordo com a norma NBR10004. As emissões atmosféricas indicaram que, com exceção do enxofre, a concentração dos gases emitidos é próxima àquela dos tijolos sem resíduo. Por outro lado, os valores absolutos das emissões são considerados baixos, principalmente os valores das emissões de enxofre.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pre-textuais.pdf: 231387 bytes, checksum: 8e1d470bc2d14f949a6791e2c5439b59 (MD5) Previous issue date: 2010-07-16 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The response surface methodology applied to the technique of mixture experiments has been widely used in many fields of science and technology. The fundamental consideration is that a certain property depends on the component proportions, which constitute a material. The present work used the technique of mixture experiments to obtain multicomponent ceramic bodies suitable for the manufacture of ceramic tile products. In order to justify and correlate the results, the effects of structural and microstructural aspects of the green and fired materials on the final products properties were analyzed. The experimental procedure is comprised of a qualitative and quantitative understanding of the characteristics of raw materials, which constitutes the ceramic body, namely clays A and B, kaolin C, filliti D and E; a mixture design using a multicomponent mixture experiment; and a powder technology processing. The analysis of variance confirmed the significance of the models, but the variability coefficient R² indicated the influence of other factors on the studied properties than the raw materials. Additional experiments were conducted to validate the models. The models used did not allow an estimation of the properties to other compositions, which can be justified by the lack of replicas. The structural and microstructural characteristics, specially, crystalline and amorphous phases, and porosity, present in the green and sintered ceramic bodies, could be related to the properties, both measured and estimated according to the models. We obtained a range of formulations for ceramic tiles Category porous and semi-porous in terms of results. To obtain other types of ceramic tile as porcelain tile, new studies should be performed in processing conditions closer to those used in the coating industry, using new formulations. / A metodologia de superfície de resposta aplicada às técnicas de experimentos com mistura tem sido muito utilizada em várias áreas da ciência e tecnologia. A consideração fundamental é que uma determinada propriedade depende da fração dos componentes que constituem o material. O presente trabalho usou a técnica de experimentos com misturas para a obtenção de massas cerâmicas multicomponentes, destinadas a fabricação de revestimentos cerâmicos, visando a avaliação do uso da técnica de delineamento de misturas para composições utilizando cinco matérias-primas cerâmicas. A partir dos resultados da caracterização das massas cerâmicas obtidas e dos corpos-de-prova a verde e sintetizados, foram encontradas equações de regressão para as principais propriedades tecnológicas, como uma função dos componentes das misturas. A análise de variância confirmou a significância dos modelos, porém o coeficiente de variabilidade R² indicou a influência de outros fatores sobre as propriedades estudadas que não as matérias-primas. Foram realizados experimentos adicionais para a validação dos modelos, observou-se que os modelos utilizados não possibilitaram uma estimativa das propriedades para outras composições, o que pode ser justificado pela falta de réplicas. Entretanto as características microestruturais do material cerâmico obtido puderam ser correlacionadas com as propriedades medidas, justificando os resultados observados. Além disso, foi possível obter uma gama de formulações para revestimentos cerâmicos da categoria poroso e semi-poroso do ponto de vista das propriedades estudadas. Para obtenção de outras categorias de revestimento cerâmico como os porcelanatos, devem ser realizados novos estudos em condições de processamento mais próximas as utilizadas na indústria de revestimento, e utilizando novas formulações.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Capa.pdf: 95836 bytes, checksum: ab0da8ae4e371bd183a3047b3a12e534 (MD5) Previous issue date: 2011-02-11 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / One of the main problems in the foundry industry is the generation of solid wastes, which have high environmental impact. In the foundry process, the use of binders and additives in the sand, limits its reuse, therefore, this type of industry discards the waste in controlled landfills. The reason of this work is the residual exhaustion powder, from the regeneration of the sand core making. In this way, we search alternatives in order to reuse the exhaustion powder in large amount, in order to minimize the discards costs by the steel industries and incorporate it into the production process of construction. In contrast, the construction industry lacks many raw materials, including natural sand from rivers. This aggregate has caused irreversible environmental impacts such as loss of biodiversity in the areas of raw material extraction, siltation and compromising of flow regime of rivers, deforestation of riparian forests decrease in production areas that burdens the cost of the product. The search for a new material for building with value-added minimize the disposed of foundry waste in controlled landfills and reduces the amount consumed of raw material extracted from riverbeds. This work aims to evaluate the potential use of exhaustion powder for the production of conventional concrete without structural purposes. The experiments were conducted under the following conditions: 0, 7.5 and 15% of exhaustion powder in weight for different levels of water/cement ratio (0.52, 0.54 and 0.56). For this, the concrete and the materials were analyzed by characterization tests, mechanical property of compression and ecotoxicological. In analyzing the characteristics of the materials it appears that exhaust powder is a low size particule and no poses risk to public health. The nominal compressive strength of concrete by replacing 15% of the exhaust powder was close to the values reached without the use of the same. Checking the results through the analysis of experiments, it was found that it is feasible to replace the exhaust powder in proportions up to 15% under conditions of the water/cement ratio. / Um dos maiores problemas das indústrias de fundição é a geração de resíduos sólidos, que têm alto impacto ambiental. No processo de fundição, o uso de ligantes e aditivos limita a reutilização de areia, por este motivo este tipo de indústria descarta o referido resíduo em aterros controlados. O objeto deste trabalho é o resíduo pó de exaustão, proveniente da regeneração de areias da macharia. Nesse sentido, procuram-se alternativas a fim de reutilizar o pó de exaustão em grande quantidade, de forma a minimizar os custos de descarte pelas siderúrgicas, e incorporá-lo no processo produtivo da construção civil. Em contrapartida, o setor da construção civil carece de diversas matérias-primas, entre elas a areia natural de rio. Este agregado tem gerado impactos ambientais irreversíveis, como perda da biodiversidade nas áreas de extração da matéria-prima, assoreamento dos rios, comprometimento da vazão e regime dos rios, desmatamentos das matas ciliares, exaustão das áreas produtoras que onera o custo do produto. Logo a busca de um novo produto para a construção civil com valor agregado tende a minimizar o resíduo de fundição descartado em aterros controlados e reduz a quantidade consumida de matéria-prima extraída dos leitos de rio. Este trabalho tem por objetivo avaliar as potencialidades da utilização do pó de exaustão para a produção de concretos convencionais sem fins estruturais. Os experimentos foram conduzidos nas seguintes condições: 0, 7,5 e 15% de pó de exaustão em peso para diferentes teores do fator água/cimento (0,52, 0,54 e 0,56). Para tal, o concreto e os materiais foram analisados através de ensaios de caracterização, da propriedade mecânica de compressão e ecotoxicológicos. Na análise das características dos materiais constata-se que o pó de exaustão é um material de granulometria baixa e não apresenta riscos a saúde pública. A resistência mecânica nominal de compressão do concreto com a substituição de 15% do pó de exaustão ficou próxima dos valores encontrados sem a utilização do mesmo. Verificando os resultados através da análise de experimentos, verificou-se que é viável a substituição do pó de exaustão nas proporções em até 15% dentro das condições do fator água/cimento.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Capitulo1.pdf: 318543 bytes, checksum: 88ee50078e69bde03de3a2e8ef9120c7 (MD5) Previous issue date: 2005-02-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work studies the use of a residual foundry sand as raw material in mortars for building material applications. The residue used (residual foundry sand) was supplied by a foundry industry from Joinville-SC and is classified as residue class II, according to the Brazilian normatization NBR 10004/87. The residue and the ordinary sand were characterized by physical tests and by chemical and morphological analyses through the Scanning Electron Microscope (SEM). The residue was incorporated into mortars to partially replace the ordinary sand from 0,00 to 100% (in mass). The samples were cured in alkaline water immersion for 28 days. Samples without residue and with 30% of residue were cured naturally during six and twelve months after 28 days of cure in saturate water. After these aging times the samples were tested by uniaxial compression, analyzed by SEM and by leaching and solubilization tests. The investigation through these techniques allowed us to observe that the residue has not influence in the mechanical strength of the mortars. The binder used in the foundry sand (bentonite plus coal powder) leads to a nucleation and growth of ettringite crystals, mainly due to the presence of sulfur in the coal powder. Thus, the ettringite stabilize chemically, at least partially, the sulfur present in the residue. The ettringite contained in the mortars produced with residue turns into monossulphate with the aging time. The mortars are mainly constituted of C-S-H phases. Regarding the leaching tests it was found that, in every sample, the chemical elements analyzed all have the concentrations bellow the maximum limits established by the NBR 10004/87. The solubilization test showed that the residue concentration in mortars must be limited to avoid environmental impact. On the samples composed with 30% of residue and without residue it was found a small surplus of aluminum. / Este trabalho teve por objetivo estudar a utilização da areia de fundição residual como fonte de matéria-prima para fabricação de argamassas utilizadas na construção civil. O resíduo usado neste trabalho (areia de fundição residual) foi fornecido por uma fundição de Joinville - SC e é classificado como resíduo classe II, conforme NBR 10004/87. A areia residual de fundição (resíduo) e a areia de construção civil (areia comum) foram caracterizadas por meio de ensaios físicos, análise morfológica e análise qualitativa, realizados com auxílio de microscopia eletrônica de varredura e pela micro análise de EDX. O resíduo estudado foi usado como agregado em substituição à areia comum em porcentagens que variaram de 0 a 100% em massa. Os corpos-de-prova foram curados sob imersão em água alcalina por 28 dias. Corpos-de-prova sem resíduo e com 30% de resíduo foram envelhecidos naturalmente por seis e doze meses após 28 dias de cura saturada. Após a cura, foram testados em compressão uniaxial, posteriormente analisados por microscopia eletrônica de varredura e ensaios de lixiviação, análise de massa e solubilização. A investigação por intermédio dessas técnicas de caracterização nos permitiu observar que não existe influência significativa do resíduo areia de fundição na resistência mecânica das argamassas. O aglomerante utilizado na areia de fundição (bentonita e pó de carvão) favorecem a germinação e crescimento de cristais de etringita, principalmente por causa da presença de enxofre no pó de carvão. Com o tempo, a etringita presente nas argamassas com resíduo se transforma em monossulfato. As argamassas curadas são formadas principalmente de silicatos de cálcio hidratados (fases C-S-H). Com relação aos ensaios de lixiviação e análise de massa, foi observado que todos os elementos químicos analisados estão abaixo do máximo estabelecido pela NBR 10004/87. Os ensaios de solubilização mostraram que a adição de resíduo na argamassa deve ser limitada para evitar impacto ambiental. Nas amostras de argamassa com 30% de resíduo e sem resíduo tem-se um pequeno excesso de alumínio.

Made available in DSpace on 2016-12-08T17:19:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Resumo.pdf: 39215 bytes, checksum: 1745ec4d00cea88989dfe2465399b633 (MD5) Previous issue date: 2011-07-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The current reference membrane for PEM is Nafion®, a perfluorosulfonic copolymer that exhibits good chemical stability and high proton conductivity in wet conditions and temperatures lower than 90 °C. However the application of this membrane still limited due to loss of conductivity at high temperatures and high cost. In this context new polymeric materials have been studied such as poly(aryl ether ketones), poly(ether-sulphone) and polybenzimidazole. Among them, membranes based on poly(ether-ether-ketone)-PEEK proved to be very promising to application in proton exchange membrane fuel cell (PEMFC). The objective of this study is to develop alternative membranes that have comparable properties to perfluorinated membranes. In this work the production and characterization of hybrid membranes of sulfonated poly(ether-ether-ketone)(SPEEK) and phosphonated copolysilsesquioxanes (CP) SPEEK/CP, and its application in proton exchange membrane fuel cell were studied. For this purpose it carried out the pos-sulfonation of PEEK with sulfuric acid as a sulfonating agent in suitable reaction conditions. In order to improve the proton conduction and thermal stability of the polymer, phosphonated copolysilsesquioxanes were synthesized from diethylphosphatoethyltriethoxysilane and phenyltriethoxysilane. The CP s were characterized by infrared spectroscopy, nuclear magnetic resonance of 29Si, 1H e 13C, thermal analysis and viscometry. 10, 20 and 50% (in weight) of CP were incorporated in SPEEK with sulphonation degrees between 60-70%. The semi-interpenetrating copolysilsesquioxanes network was obtained after hydrolysis of the hybrid membrane. The hybrid membranes were also characterized according to their thermal behavior, ion exchange capacity, water uptake, proton conductivity, electrochemical performance in fuel cell and oxidative stability. The proton conductivity in the hydrated state at room temperature was determined by electrochemical impedance spectroscopy. The largest conductivity was presented by hydrolysed membranes with 20% CP produced with 90 mols Ph-TEOS and 10 mols PTES synthesized in 96 horas. With respect to plain SPEEK the proton conductivity of this membrane increased about 367%. The membranes with 20% CP produced with 80 mols Ph-TEOS and 20 mols PTES, and that membrane with 20% CP produced with 90 mols Ph- TEOS and 10 mols PTES synthesized in 24 and 96 h showed the best performance in the fuel cell at 60 °C. / A atual membrana de referência para as células a combustível com membrana trocadora de prótons (PEMFC) é o Nafion® que exibe boa estabilidade química e também alta condutividade de prótons sob condições hidratadas em temperaturas abaixo de 90°C. Entretanto, a aplicação destas membranas ainda é limitada devido à perda de condutividade em temperaturas altas e o custo elevado. Dentro deste contexto, novos materiais poliméricos têm sido estudados, como poli(aril cetonas), poli(éter-sulfona) (PES) e polibenzimidazóis (PBI). Entre eles, membranas baseadas na poli(éter-éter-cetona) (PEEK) mostraram ser muito promissoras para aplicação em PEMFC. O objetivo deste estudo foi desenvolver membranas híbridas alternativas que possuam propriedades comparáveis às membranas perfluoradas. Foram estudados neste trabalho a produção e a caracterização de membranas híbridas de poli(éter-éter-cetona) sulfonada e copolisilsesquioxanos fosfonados SPEEK/CF, e sua aplicação em células a combustível de membrana trocadora de prótons. Para este propósito foi utilizado a pós-sulfonação do PEEK com ácido sulfúrico como agente sulfonante em condições reacionais adequadas. A fim de aumentar a condutividade de prótons e estabilidade térmica do polímero, copolisilsesquioxanos fosfonados (CF) foram sintetizados a partir de dietilfosfatoetiltrietóxisilano e feniltrietóxisilano e adicionados à SPEEK. Os CF s foram caracterizados por espectroscopia na região do infravermelho, ressonância magnética nuclear de 29Si, 1H e 13C, análise térmica e viscosimetria. Razões mássicas de 10, 20 e 50% de CF foram incorporadas na SPEEK com grau de sulfonação entre 60-70%. A rede semiinterpenetrante de copolisilsesquioxano foi obtida após a hidrólise da membrana híbrida. As membranas também foram caracterizadas quanto ao seu comportamento térmico, capacidade de troca iônica, absorção de água, condutividade de prótons (σ), desempenho eletroquímico na célula a combustível e estabilidade oxidativa. A σ das membranas no estado hidratado em temperatura ambiente foi determinada por espectroscopia de impedância eletroquímica, sendo a maior apresentada pela membrana hidrolisada contendo 20% de CF produzido com 90 mols Ph-TEOS e 10 mols PTES em 96 h de reação. Em relação à SPEEK não modificada, a σ dessa membrana híbrida aumentou cerca de 367%. As membranas hidrolisadas contendo 20% de CF produzido com 80 mols Ph-TEOS e 20 mols PTES por 96 h e aquelas produzidas com 90 mols Ph-TEOS e 10 mols PTES sintetizados em 24 e 96 horas, apresentaram o melhor desempenho na célula a combustível a 60 °C.

Made available in DSpace on 2014-12-17T14:08:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JeanCSG_DISSERT.pdf: 2590836 bytes, checksum: a8999e4e7cb4dfe6cb037286ddf5336d (MD5) Previous issue date: 2011-05-27 / Currently the uncertain system has attracted much academic community from the standpoint of scientific research and also practical applications. A series of mathematical approaches emerge in order to troubleshoot the uncertainties of real physical systems. In this context, the work presented here focuses on the application of control theory in a nonlinear dynamical system with parametric variations in order and robustness. We used as the practical application of this work, a system of tanks Quanser associates, in a configuration, whose mathematical model is represented by a second order system with input and output (SISO). The control system is performed by PID controllers, designed by various techniques, aiming to achieve robust performance and stability when subjected to parameter variations. Other controllers are designed with the intention of comparing the performance and robust stability of such systems. The results are obtained and compared from simulations in Matlab-simulink. / Atualmente os sistemas que qpresentam incertezas t?m atra?do muito a comunidade acad?mica do ponto de vista da investiga??o cient?fica e tamb?m das aplica??es pr?ticas. Uma s?rie de abordagens matem?ticas surgem com o objetivo de resolver problemas relacionados ?s incertezas de sistemas f?sicos reais. Nesse contexto, o trabalho aqui apresentado tem como foco a aplica??o da teoria de controle em um sistema din?mico n?o linear e com varia??es param?tricas visando a robustez. Utilizamos, como aplica??o pr?tica deste trabalho, um sistema de tanques associados da Quanser, em uma configura??o cujo modelo matem?tico ? representado por um sistema de segunda ordem com uma entrada e uma sa?da (SISO). O controle do sistema ? realizado por controladores PIDs, projetados por diversas t?cnicas, objetivando alcan?ar o desempenho e estabilidade robusta, quando submetido a varia??es de par?metros. Outros controladores s?o projetados com esse mesmo intuito e os resultados obtidos s?o comparados a partir de simula??es realizadas no Matlabsimulink.