Este trabalho investigou a síntese de nanotubos de carbono (NTCs) por decomposição térmica de ferroceno, utilizado como precursor e catalisador da reação. Para tanto, foram testados como substratos para a nucleação dos NTCs quatro pós de sílica com diferentes áreas superficiais: 0.5, 50, 200 e 300m2/g. Foram realizadas sínteses a diferentes temperaturas: 600 a 1000°C, para cada pó de sílica investigado. Foi observado que o pó de sílica com a maior área superficial possibilitou a síntese de NTCs a temperatura mais baixa (600°C), enquanto que o substrato com a menor área superficial (50 m2/g) só possibilitou a síntese de NTCs a temperaturas de síntese acima de 750°C. Visando avaliar a influência da composição química dos substratos na nucleação de NTCs, outros quatro distintos substratos foram investigados: alumina, zircônia, negro de fumo e NTCs previamente sintetizados. Os resultados obtidos mostraram que a composição química dos substratos não apresenta influência significativa na nucleação e crescimento dos NTCs, somente a área superficial influenciou na síntese. Os NTCs obtidos foram submetidos a um tratamento térmico em atmosfera inerte (1000°C e patamar de 10min) visando avaliar a influência da temperatura na estrutura dos NTCs e nas fases presentes no interior destes nanotubos. Os NTCs sintetizados foram caracterizados antes e depois do tratamento térmico por espectroscopia Raman, análise térmica, difração de raios X e microscopias eletrônicas de varredura e de transmissão. As propriedades magnéticas dos NTCs foram avaliadas através da curva de histerese e de espectroscopia Mössbauer. Os resultados obtidos indicaram um comportamento ferromagnético dos NTCs sintetizados. A espectroscopia Mössbauer evidenciou, ainda, que as fases presentes nos NTCs antes e depois do tratamento térmico são: Fe-α e carbetos de ferro. A variação do teor das fases com o tratamento térmico foi significativa: o Fe-α aumentou de 10% em peso para 76% em peso e os carbetos foram reduzidos de 90% para 24% em peso. Isso repercutiu no comportamento magnético dos NTCs sintetizados. Com base nestes resultados, conclui-se que existe uma forte correlação entre o processo de manufatura dos NTCs – considerando parâmetros de síntese e tratamento térmico – e a composição das fases encapsuladas pelos nanotubos. Assim, pôde-se concluir que é possível controlar a propriedade magnética final (por exemplo, coercividade) dos NTCs preenchidos com material magnético em função dos parâmetros de síntese / tratamento térmico a que os NTCs são submetidos. / This work investigated the synthesis of CNTs from ferrocene used as both catalyst and carbon precursor. Four different surface areas of silica powder were tested as substrate for CNTs nucleation: 0.5, 50, 200 and 300m2/g. Syntheses at different temperatures were, therefore, performed: 600 till 1000°C, for each silica powder tested as substrate. It was observed that the silica powder with the highest surface area allowed the synthesis of CNTs to occur at a lower temperature (600°C), whereas substrates with a surface area lower than 50 m2/g will only form nanotubes at temperatures higher than 750°C. In order to evaluate the influence of chemical composition of the substrate on the CNTs’ nucleation, another four different powders were used as substrates: alumina, zirconia, carbon black, and previously synthesized CNTs. Results showed that the chemical composition of the substrate does not play a relevant role in the synthesis of CNTs, only the surface area showed an influence. In addition, it was performed a heat treatment (1000°C at a dwell time of 10min) at inert atmosphere on the CNTs synthesized in order to evaluate whether the temperature has any influence on the structure of CNTs and the phases into these CNTs. Raman spectroscopy, thermal analysis, x-ray diffraction and electronic microscopy were used to characterize the synthesized CNTs before and after heat treatment. The magnetic properties of CNTs as grown and after heat treatment were evaluated through hysteresis loop and Mössbauer spectroscopy. Results obtained showed a ferromagnetic behavior of the synthesized CNTs; hence, Mössbauer spectroscopy evidenced that the phases encapsulated by the CNTs before and after heat treatment are: α-Fe and iron carbides. The percentage of these phases, however, showed a large modification after the heat treatment, α-Fe increased from 10 to 76 wt% and carbides decreased from 90 to 24 wt%. This reverberates in a different magnetic response. Based on these results, one concluded that there is a correlation between the manufacturing process - considering synthesis parameters and heat treatment - and the composition of iron-containing phases in the CNTs. Therefore, it is seen that it is possible to control the final magnetic properties, e.g. coercivity, of CNTs filled with magnetic material so as to synthesize the most appropriate magnetic nanomaterial for a specific application.

Este trabalho teve por objetivo definir as composições químicas e os parâmetros de tratamento térmico mais adequados para atendimento às rígidas especificações exigidas para fixadores utilizados na indústria de óleo, gás e energia eólica, visando à minimização dos custos de produção e a garantia da qualidade dos produtos. Para tal, foram realizados testes em escala laboratorial variando-se as temperaturas de austenitização e de revenimento para três composições químicas diferentes, tendo como base o aço SAE 4140 com variações nos teores de carbono, cromo e vanádio. Foi avaliada a influência da composição química e dos parâmetros de beneficiamento sobre a microestrutura, tenacidade e resistência mecânica, por meio de análises em microscópio eletrônico de varredura, ensaios de resistência ao impacto e à tração e ensaios de dureza. Quanto à composição química, foram utilizados os aços SAE 4140, SAE 4140 Modificado ao Vanádio e SAE 4145. No tratamento térmico, primeiramente foram realizadas curvas de revenimento, avaliando-se a dureza em função da temperatura de revenimento em uma faixa de 575 a 675 ºC e temperatura de austenitização fixa de 880 °C. Após a obtenção e análise das curvas de revenimento, foram escolhidas duas temperaturas de revenimento específicas para avaliação mais detalhada das propriedades mecânicas, com a realização de ensaios de resistência à tração e impacto. Nesta etapa também foi avaliada a influência da temperatura de austenitização. Foram utilizadas as temperaturas de 880 e 920 °C. Os resultados possibilitaram encontrar uma relação de compromisso entre a resistência mecânica e a tenacidade, tanto em relação ao desempenho do produto final quanto em relação aos custos de produção. / This study aims to determine the chemical composition and heat treatment parameters most suitable for meeting the strict specifications required for fasteners used in oil and gas and wind energy industries, in order to minimize production costs and ensure product quality. For this, laboratory tests were performed varying the austenitizing and tempering temperatures for three different chemical compositions based on SAE 4140 with variations on carbon, chromium and vanadium contents. The influence of chemical composition and heat treatment parameters on microstructure, toughness and strength were evaluated through scanning electron microscope analysis and hardness, tensile and impact tests. SAE 4140, SAE 4140 (Vanadium Modified) and SAE 4145 were the steel grades used. The first stage was to perform tempering curves, evaluating the hardness results as a function of tempering temperature in the range of 575 to 675 °C. The austenitizing temperature was fixed on 880°C. In the second stage, two specific tempering temperatures were chosen for a more detailed evaluation of microstructure and mechanical properties. In this stage, the influence of austenitizing temperature was also evaluated. Temperatures of 880 and 920 °C were tested. The results had shown an optimal trade-off between the strength and toughness in relation to the final product performance as well as production costs.

Na gestão dos resíduos sólidos prioriza-se o emprego de técnicas capazes valorizarem os resíduos. Dentre as tecnologias para recuperação energética de resíduos (waste-to-energy), a gaseificação com posterior combustão dos gases vem sendo investigada para o tratamento térmico de resíduos de couro curtidos com sais de cromo, que possibilita a reciclagem do cromo contido nas cinzas. Este trabalho foi desenvolvido com o objetivo geral de contribuir com a qualificação, valorização e viabilização do emprego desta tecnologia. Foram realizados testes experimentais de gaseificação de aparas de couro acabadas curtidas ao cromo (resíduos perigosos da indústria calçadista) em um reator piloto de leito fixo, atmosférico, co-corrente. Os resultados possibilitaram uma caracterização completa das operações, servindo de base para o planejamento de formas para o aproveitamento energético. Foram determinadas as concentrações de material particulado (MP), alcatrão e gases leves, bem como os parâmetros característicos de reatores de gaseificação (produtividade de gás, conversão de carbono, poder calorífico inferior, eficiência de gás frio, eficiência de gás quente e potência térmica do gás e do reator), sob a influência de diferentes razões de equivalência de ar. A caracterização do MP oriundo do gaseificador mostrou que 90% das partículas possuem tamanhos menores que 10 μm, com elevadas concentrações de carbono (68,67%) e cloro (8,27%). Foram obtidos valores do poder calorífico inferior do gás ente 0,69e 5,96 MJ/Nm3, correspondendo a eficiências de gás frio de 23 até 55%. A partir dos resultados experimentais obtidos no gaseificador piloto, foram investigadas, através de simulações, as condições operacionais adequadas ao reator de combustão da planta piloto, visando controlar a emissão de poluentes atmosféricos através da adição de combustível auxiliar (GLP). As condições adequadas de temperatura, tempo de residência e turbulência (os três T’s da combustão) para prevenir a formação de dioxinas e furanos foram atingidas com alimentações de no máximo 0,3 kg de GLP/kg de resíduo. O gás efluente do reator de combustão nestas condições, possui potência térmica de até 365 kWth. Foram ainda analisadas as condições necessárias ao emprego do gás proveniente do gaseificador em turbinas e motores de combustão interna, tendo como principais limitantes as concentrações de alcatrão e de MP. Para tanto, foi investigada a filtração de MP em um filtro granular de fluxo cruzado com leito móvel intermitente, com a utilização de ar em condições ambiente. Obtiveram-se eficiências totais de remoção na faixa entre 82,0 e 99,8%, em diversas condições experimentais. Com base em uma descrição macroscópica do sistema, foram determinados modelos para a queda de pressão média relativa e o coeficiente de filtro médio relativo em função do depósito específico. Foi proposta com sucesso uma estratégia para a simulação das situações de renovação parcial do material granular do filtro. Os resultados experimentais obtidos no gaseificador piloto foram utilizados para simular a operação do filtro granular em elevadas temperaturas. Foi possível obter uma operação de 120 h sem saturação do material granular, com 12 renovações parciais do material granular, na qual as concentrações de MP e alcatrão obtidas na saída permitem a utilização do gás em motores de combustão interna e turbinas. Neste trabalho foi ainda proposta a utilização das cinzas oriundas do processo de gaseificação dos resíduos (com alto teor de cromo) como matéria-prima para a produção de ligas ferro-cromo de baixo teor de carbono (Fe-Cr-LC). A redução aluminotérmica foi investigada através de um planejamento fatorial completo 24, a partir do qual um modelo de superfície de resposta foi validado e o processo foi otimizado, resultando em: conversão de cromo de 76,8 ± 12,3% e margem bruta de lucro de 1,65 ± 0,52 USD/(kg de cinzas). A qualidade da liga obtida em alguns experimentos foi investigada: o principal problema foram os níveis de P e S. A partir disto, foi investigado um método para desfosforação seletiva da cinza através lixiviação com solução de ácido sulfúrico. A investigação foi conduzida com um planejamento composto central de face centrada para ajuste de um modelo linear de segunda ordem, cujas condições ótimas (remoções de 99,2 ± 2,5% do fósforo, com pequenas perdas de cromo) mostraram-se suficientes para obtenção de Fe-Cr-LC com teores adequados de P. Assim, foi possível elaborar um processo para a reciclagem do cromo proveniente das cinzas do gaseificador, que consiste em duas etapas gerais: preparação/purificação das cinzas e redução aluminotérmica do Cr2O3. / In the management of the solid waste, the priority is the use of techniques that could add value to the waste. Among the waste-to-energy technologies, the gasification with subsequent combustion of the gasses has been investigated for the thermal treatment of leather waste tanned with chromium salts, which also allows the recycling of chromium contained in the ashes. This work was developed with the overall objective of contributing to the qualification, valorization and feasibility of using this technology. There were performed experimental runs for gasification of finished leather shavings tanned with chromium (hazardous waste from footwear industry) in an atmospheric, co-current, fixed-bed pilot reactor. The results allowed a complete characterization of the operations, serving as the basis for energy recuperation planning. There were determined the concentrations of particulate matter (PM), tar and light gasses, as well as the characteristic parameters of gasification reactors (gas yield, carbon conversion, net calorific value, cold gas efficiency, efficiency of hot gas, thermal power of the gas and thermal power of the reactor) under different air equivalence ratios. The characterization of the PM from the gasifier shows that 90% of the particles are smaller than 10 μm and contains high concentration of carbon (68.67%) and chlorine (8.27%). There were obtained lower heating values of the gas in the range from 0.69 to 5.96 MJ/Nm3, bs, that corresponds to cold gas efficiencies of 23 to 55%. From the experimental results obtained in the pilot gasifier (through simulations), the appropriate operating conditions for an efficient combustion in the pilot plant reactor were investigated in order to prevent the emission of atmospheric pollutants by adding auxiliary fuel (LPG). Appropriate temperature, residence time and turbulence conditions – to prevent the formation of dioxins and furans – were obtained with a maximum feed of 0,3 kg of LPG/kg of waste. The effluent gas from the combustion reactor, under these conditions, has a thermal power up to 365 kWth. Also, the requisites to the use of gas from the gasifier to feed a turbine and an internal combustion engine were analyzed. The main limiting factors are the tar and PM concentrations. Thus, the filtration of PM was investigated using a cross-flow intermittent moving granular bed filter with air at ambient conditions. Total removal efficiencies in the range between 82.0 and 99.8% were obtained. Based on a macroscopic description of the system, models were determined for the average relative pressure drop and for the relative filter coefficient in function of the average mass specific deposit. It was successfully proposed a strategy for the simulation of different situations of partial replacement of the granular filter material. The experimental results obtained in the pilot gasifier were used to simulate the operation of the granular filter at hight temperatures. It was possible to obtain an operation for 120 h without saturation of the granular material, with 12 partial renewals of the granular material in which the MP and tar concentrations allowed to use of gas in internal combustion engines and turbines. In this work, it was also proposed the use of the ashes from the gasification of footwear leather waste (with high chromium content) as feedstock for the production of ferroalloys - low carbon ferrochromium alloy (Fe-Cr-LC). The Aluminothermic reduction was investigated using a 24 full factorial design, from which a model of response surface has been validated and the process was optimized, resulting in: chrome conversion of 76.8 ± 12.3% and gross margin of 1.65 ± 0.52 USD/(kg of ash). The quality of the obtained alloy was investigated in some experiments: the main problem was the concentration of P and S. From this, it was investigated a method for the selective dephosphorization by leaching the ash with sulfuric acid. The investigation was conducted with a face-centered central composite design to fit a linear second-order model. Under the optimum conditions, 99.2 ± 2.5% of phosphorus was removed with small chromium loss. This value is sufficient to obtain Fe-Cr-LC with suitable phosphorus contents. From these investigations it was possible to develop a process for recycling chromium from the ashes of the gasifier, which consists of two general steps: preparation/purification of ashes and aluminothermic reduction of Cr2O3.

A manga destaca-se como uma fruta de alto valor comercial. Sua sazonalidade favorece a industrialização visando melhor aproveitamento e diminuição das perdas de produção. O objetivo desse trabalho foi a comparar o tempo de vida útil da polpa de manga Ubá orgânica, pasteurizada, com a polpa de manga Ubá orgânica, congelada, através da qualidade nutritiva, sensorial e microbiológica. Foram adquiridos 2100 kg de manga da variedade Ubá orgânica certificada, proveniente da Zona da Mata do Estado de Minas Gerais, safra 2004/2005. Para o processamento, as mangas foram divididas em três lotes: no primeiro e no segundo, a polpa passou por uma pasteurização, em que foram testados os binômios (tempo/temperatura) de 75 ºC por 8,7 min e 80 ºC por 4,6 min. O terceiro lote foi destinado à produção de polpa submetida somente ao congelamento. As polpas foram acondicionadas em dois tipos de embalagens uma metalizada e outra transparente, resultando em seis tratamentos. As alterações nas características físico-químicas, nutritivas, microbiológica e na coloração foram avaliadas por seis meses. Os resultados observados no presente trabalho permitiram concluir que em referência a qualidade nutricional o método de conservação mais eficiente foi a pasteurização com o binômio de 75ºC/ 8,7 min. Diante dos resultados obtidos, chegou-se às seguintes conclusões: o método de conservação mais eficiente para garantir o qualidade nutricional foi a pasteurização com o binômio de 75 ºC por 8,7 min e a embalagem a mais eficiente foi a metalizada; os três métodos de conservação foram eficazes em relação a qualidade físico-química, onde os valores de pH e sólidos solúveis totais permaneceram dentro dos limites estabelecidos pela legislação para polpa de manga, independente do tipo de embalagem; a polpa congelada foi a que apresentou menor alteração de cor, independente do tipo de embalagem; a eficiência do congelamento e dos dois binômios de pasteurização (75 ºC por 8,7 min e 80 ºC por 4,6 min) para a garantia da estabilidade microbiológica do produto foi apurada; a atividade enzimática decorrente da não inativação pelo congelamento lento exerceu maior efeito sobre o teor de ácido ascórbico do que a pasteurização. O efeito do congelamento rápido, visando aumentar a preservação do ácido ascórbico, pode ser testado por causa da alta degradação da vitamina C na polpa congelada. Em geral, pode-se concluir que a polpa congelada, no final de seis meses de armazenamento, estava em melhor estado de conservação e que a embalagem metalizada foi a mais eficiente._________________________________________________________________________________________ ABSTRACT: The mango stands out as a fruit of high commercial value. Its seasonability favors the industrialization seeking better use and decrease of the production losses. The objective of this work was to compare the time of useful life of the organic Ubá mango pulp, pasteurized, with the organic Ubá mango pulp, frozen, through the quality nutritious, sensorial and microbiological. 2100 kg of mango of the certified organic Ubá variety were acquired, originating from Zona da Mata of the State of Minas Gerais , crop 2004/2005. To the processing, the mangos were divided in three lots: in the first and in the second, the pulp went by a pasteurization, where the binomials (time/temperature) of 75 ºC per 8,7 min and 80 ºC per 4,6 min were tested. The third lot was destined to the pulp production only submitted to the freezing. The pulps were conditioned in two types of packing: a metallic one and a transparent one, resulting in six treatments. The alterations in the physical-chemistries characteristics, nutritious, microbiological and in the coloration were appraised for six months. The results observed in this work allowed to conclude that in reference the nutritional quality, the most efficient method of conservation was the pasteurization with the binomial of 75ºC / 8,7 min. Before the obtained results, it was reached the following conclusions: the most efficient method of conservation to guarantee the nutritional quality was the pasteurization with the binomial of 75 ºC per 8,7 min and the most efficient packing was the metallic one; the three conservation methods were effective in relation to physical-chemistry quality, where the pH values and total soluble solids stayed inside of the established limits for the legislation for mango pulp, independent of the packing type; the frozen pulp was the one that presented smaller color alteration, independent of the packing type; the efficiency of the freezing and of the two pasteurization binomials (75 ºC per 8,7 min and 80 ºC per 4,6 min) for the warranty of the microbiological stability of the product was checked; the enzymatic activity due to the non inactivation for the slow freezing, exercised larger effect on the tenor of ascorbic acid than the pasteurization. The effect of the fast freezing, seeking to increase the preservation of the ascorbic acid, can be tested because of the high degradation of the vitamin C in the frozen pulp. In general, it can be concluded that the frozen pulp, at the end of six months of storage, was in better conservation state and that the metallic packing was the most efficient.

Orientador: Itamar Ferreira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-21T19:51:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pinto_TacitoBrandao_M.pdf: 7254936 bytes, checksum: 63eeb92a976aa47d3c4311212e86e1b9 (MD5) Previous issue date: 1996 / Resumo: Os aços microligados têm tido diversas aplicações, entre elas a substituição de aços estruturais convencionais. Consequentemente, torna-se necessário o aumento da relação entre a resistência mecânica e a tenacidade à fratura por meio de otimização microestrutural, de modo a permitir projetos com redução do peso. Este trabalho tem por objetivos analisar as propriedades mecânicas de um aço API 5L X65 de baixo teor de carbono, microligado com titânio e nióbio, em algumas condições microestruturais, condições essas obtidas por tratamentos térmicos de normalização (1193 e 1223 K) e tratamentos na zona intercrítica (1043, 1083 e 1113 K) seguido de têmpera ou austêmpera. Além disso, verificou-se também a influênciada textura do material nas propriedades mecânicas para a condição como fornecido...Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: The microalloyed steels have been utilized in several applications: one of these applications is the substitution of the conventional structural steels. As a result of that, it is necessary to improve the relationship between strength and fracture toughness by microstructural optimization, permiting weight saving design. The purpose of this work is to analyze the mechanical properties of a titanium and niobium microalloyed low carbon steel, an API 5L X65, in some microstructural conditions from the thermal treatments: normalization (from 1193 and 1223 K), quenching and austempering from the intercritical annealing (in 1043, 1083, and 1113 K). It was analyzed also the effect of the material anisotropy for the as received condition...Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

O trabalho consta do estudo teórico-experimental da influência do choque térmico na aderência de azulejos ao substrato. Inicialmente é feita uma revisão bibliográfica sobre os vários componentes envolvidos no processo, são relatados elementos para elaboração de projetos de revestimentos, a normalização vigente e dgurnas das patologias mais comuns encontradas nas cerâmicas, especialmente para os azulejos, bem como suas formas de reparos e locais de maior ocorrência. Os fundamentos da teoria sobre aderência sáo abordados em um capitulo especial. No capitulo seguinte são apresentados os ensaios realizados, quais sejam, ensaios de choque térmico e de resistência de aderência 8, tração de azulejos. Estes azulejos, em finção da produção industrial, são de dois tipos: os confeccionados pelo processo monoqueima e os pelo processo biqueirna, sendo cada grupo de amostras assentado com argamassa adesiva a base de cimento, argamassa adesiva convencional e argamassa adesiva com aditivo incorporador de ar. A avaliação dos experimentos realizados é feita pelos métodos estatisticos, comprovando a importância das juntas de assentamento no desempenho ao longo da vida util dos tipos de azulejos estudados, com os resuItados encontrados constantes neste trabalho. / This research consists of a theoretical and experimental study on the influence of thermal shocks in the binding of ceramic tiles to its supporting layer. lnitially, a literature review is presented, discussing the components involved in the process, the elements which have to be considered in the design of ceramic tiling, current standards, the most commom pathologies, the place where they may occur more often, as well as procedures for repairing them. The major principIes related to the theory of binding are discussed in a special chapter. The following chapter presents a description of the tests carried out, such as thermal shock and pulling out of tiles. Two kinds of tiles were studied: the first produced by simple burning process and the second by the double burning processo Each group of samples was laycd with different binding systems: cement based pre mixed mortar, conventional adhesive mortar (cement, limeand sand), and mortar with air incorporating aditive. The results of the experimentswere evaluated using statistical methods, confirming the importance of the layingjoints at the lifeperformanceof the layed ceramic tiles.

Orientador: Maria Helena Robert / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-24T09:02:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Margarido_Marcos_M.pdf: 15438836 bytes, checksum: 491de04fd86872795e29486fbd162fdc (MD5) Previous issue date: 1998 / Resumo: Este trabalho tem como objetivo o estudo da influência de tratamentos termomecânicos na obtenção de estruturas reofundidas da liga Al-3,35 wt %Cu, por Fusão Parcial Controlada. Dois tipos de tratamento são utilizados. O primeiro é constituído da deformação a frio da matéria prima e seu aquecimento até uma temperatura fixa acima da solidus (TDS). No segundo, previamente à deformação e aquecimento, é efetuado um tratamento térmico de solubilização e precipitação para a obtenção de precipitados com tamanho e espaçamento interpartículas controlados (TSV). São variados os seguintes parâmetros: o tamanho de grãos da liga fundida, o grau de deformação e o tempo de tratamento isotérmico para ambos tipos de tratamentos termomecânicos. Os resultados mostram que tanto TDS quanto TSV levam a estruturas globulares reofundidas. No TDS, o tamanho médio de glóbulos nas estruturas reofundidas obtidas é independente da deformação, nos níveis estudados, porém proporcional à variação do tamanho inicial de grãos. No caso de reofundidos obtidos por TSV, o tamanho final de glóbulos é sensível às variações da deformação e do tamanho inicial dos grãos. O efeito geral do tratamento isotérmico é induzir o crescimento e maior globularização da fase primária dos reofundidos. Reduções médias de tamanho de grãos, em relação à matéria prima, da ordem de 700 e 900 % para reofundidos obtidos por TDS e TSV, respectivamente, foram conseguidos. De maneira geral TSV produz estruturas reofundidas com glóbulos mais esféricos e de menores dimensões que os obtidos por TDS, principalmente sob a aplicação de maior deformação. Os mecanismos de globularização sugeridos são engrossamento dendrítico para regiões muito pouco deformadas, fragmentação dendritica para as estruturas deformadas acima de um valor mínimo e, para as ligas envelhecidas, recristalização estimulada por partículas e separação de grãos / Abstract: This work deals with the influence of thermomechanical treatments on the production, by partial melting, of rheocast structures of an AI-3.35wt%Cu alloy. Two different treatments are performed: the first one consists of cold working the as-cast alloy and heating it to a constant temperature in the mushy zone. In the second, prior to straining and heating, the as-cast alloy is submitted to a solution and precipitation heat treatment in order to obtain dispersed second-phase particles of appropriate size and interparticle spacing. The following factors are studied: the initial grain size of the as-cast alloy,the cold working level and the time of isothermal treatment for both thermomechanical treatments. Results show that TDS and TSV are able to produce globular rheocast structures. The average diameter of TDS rheocast structures is found to be independent of the cold work levels studied but proportional to the initial grain size, while for TSV rheocastings the average diameter of globules is dependent on cold work level and on initial grain size. The overall effect of isothermal treatment is to achieve more rounded and bigger globules in rheocasting. Average reductions in grain size, compared to initial grain sizes, of 700 and 900 % for TDS and TSV rheocastings, respectively, are obtained. In general, TSV produces more rounded and smaller globules of rheocast structures than TDS, mainly at higher degrees of deformation. The suggested formation mechanisms of rheocast structures are dendrite coarsening at the less deformed regions, dendrite fragmentation when the cold work level is high enough to promote recrystallization and, for overaged alloys, particle stimulated nucleation followed by globule formation / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Walkiria Hanada Viotto, Mieko Kimura / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-04T02:47:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Fachin_Luciano_D.pdf: 623874 bytes, checksum: 39038138708fcb9d94eb3e5320272cbb (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: A produção de iogurtes com Bifidobacterium spp. tem crescido muito nas últimas décadas visando a produção de alimentos funcionais. Contudo, para que o produto possa apresentar tais propriedades, tem sido alegado que o número mínimo de células viáveis de Bifidobacterium spp. presentes no momento do consumo deva ser de 106 UFC/g de produto. Entretanto, vários estudos têm mostrado produtos comerciais com contagens menores do que as recomendadas, durante a estocagem do iogurte. Esse fato é reflexo tanto da dificuldade de incorporação destes microrganismos ao iogurte, devido às condições de processo que não são favoráveis ao desenvolvimento da bifidobactéria, bem como pela dificuldade de enumeração destes microrganismos na presença das culturas do iogurte. Este trabalho avaliou o uso dos meios M-MRS, MRS-NNLP, MRS-LP, RCPB pH5 e RCPB pH5 enriquecido com extrato de fígado, visando a contagem seletiva ou diferencial de Bifidobacterium animalis Bb 12 na presença das culturas do iogurte e estudou o efeito do tratamento térmico do leite, visando o aumento do teor de lactulose e, da adição de Propionibacterium freudenreichii PS-1, sobre o desenvolvimento e manutenção do número de células viáveis de B. animalis Bb 12 durante a fermentação e estocagem do iogurte. Dos meios estudados, o meio RCPB pH5, enriquecido com 150mL/L de extrato de fígado, foi o mais indicado para a contagem de B. animalis Bb 12 em iogurte por ter apresentado uma excelente diferenciação deste microrganismo, após a estocagem refrigerada do iogurte. O tratamento térmico do leite de 142°C/15 segundos não afetou o desenvolvimento de B. animalis Bb 12 durante a fermentação do iogurte e também não influenciou a sua resistência à estocagem refrigerada. Entretanto, o tratamento térmico alterou significativamente a textura, diminuindo consideravelmente a dureza, gomosidade e adesividade do iogurte, resultando em um produto com menor separação de soro. A adição de P. freudenreichii PS-1 aumentou em aproximadamente duas vezes o número de células de B. animalis Bb 12 ao final da fermentação e melhorou a resistência da bifidobactéria à estocagem refrigerada. A presença da propionibactéria também alterou significativamente a textura final do iogurte, aumentando consideravelmente a gomosidade e adesividade do produto final, bem como resultou em um iogurte com menor separação de soro durante a estocagem refrigerada / Abstract: Bifidobacterium spp. has been used to produce probiotic yoghurts due to its therapeutic properties. However, it has been claimed that the number of bifidobactéria in yoghurt at the time of consuming must be 106 CFU /g of product to perform their therapeutic functions. Many studies found a low recovery of bifidobactéria from commercial products during shelf life. The low viability of bifidobactéria can be attributed to the process conditions of yoghurt, which is not favorable to the growth of bifidobactéria, and to the difficulty for enumeration of bifidobactéria in the presence of yoghurt bacteria. The objectives of this work were to evaluate the following media: M-MRS, MRS-NNLP, MRS-LP, RCPB pH5 and fortified RCPB pH5 to enumerate B. animalis Bb 12 in yoghurt, and to evaluate the heat treatment of milk (142°C/15 seconds) and the addition of P. freudenreichii PS-1 on the growth of B. animalis Bb 12 during yoghurt fermentation and during shelf life. RCPB pH5 fortified with 150 mL/L of liver extract was the best media due to its excellent differentiation during refrigerated storage of yoghurt. The heat treatment of milk (142°C/15 seconds) did not have effect on the growth of bifidobactéria during fermentation and it also did not improve the bifidus viability during storage. Heat treatment, however, had a strong effect on yoghurt texture, decreasing the sineresis and some parameters of TPA (hardness, gumminess and adhesiveness). The addition of P. freudenreichii PS-1 increased two fold the bifidobactéria growing during yoghurt fermentation and it also increased the viability of bifidobactéria during yoghurt shelf life. The addition of P. freudenreichii PS-1 also decreased the sineresis and increased TPA parameters of hardness, gumminess and adhesiveness. Addition of P. freudenreichii PS-1 to the yoghurt seems to be a good growth promoter for B. animalis Bb 12 / Doutorado / Tecnologia de Alimentos / Doutor em Tecnologia de Alimentos

Na gestão dos resíduos sólidos prioriza-se o emprego de técnicas capazes valorizarem os resíduos. Dentre as tecnologias para recuperação energética de resíduos (waste-to-energy), a gaseificação com posterior combustão dos gases vem sendo investigada para o tratamento térmico de resíduos de couro curtidos com sais de cromo, que possibilita a reciclagem do cromo contido nas cinzas. Este trabalho foi desenvolvido com o objetivo geral de contribuir com a qualificação, valorização e viabilização do emprego desta tecnologia. Foram realizados testes experimentais de gaseificação de aparas de couro acabadas curtidas ao cromo (resíduos perigosos da indústria calçadista) em um reator piloto de leito fixo, atmosférico, co-corrente. Os resultados possibilitaram uma caracterização completa das operações, servindo de base para o planejamento de formas para o aproveitamento energético. Foram determinadas as concentrações de material particulado (MP), alcatrão e gases leves, bem como os parâmetros característicos de reatores de gaseificação (produtividade de gás, conversão de carbono, poder calorífico inferior, eficiência de gás frio, eficiência de gás quente e potência térmica do gás e do reator), sob a influência de diferentes razões de equivalência de ar. A caracterização do MP oriundo do gaseificador mostrou que 90% das partículas possuem tamanhos menores que 10 μm, com elevadas concentrações de carbono (68,67%) e cloro (8,27%). Foram obtidos valores do poder calorífico inferior do gás ente 0,69e 5,96 MJ/Nm3, correspondendo a eficiências de gás frio de 23 até 55%. A partir dos resultados experimentais obtidos no gaseificador piloto, foram investigadas, através de simulações, as condições operacionais adequadas ao reator de combustão da planta piloto, visando controlar a emissão de poluentes atmosféricos através da adição de combustível auxiliar (GLP). As condições adequadas de temperatura, tempo de residência e turbulência (os três T’s da combustão) para prevenir a formação de dioxinas e furanos foram atingidas com alimentações de no máximo 0,3 kg de GLP/kg de resíduo. O gás efluente do reator de combustão nestas condições, possui potência térmica de até 365 kWth. Foram ainda analisadas as condições necessárias ao emprego do gás proveniente do gaseificador em turbinas e motores de combustão interna, tendo como principais limitantes as concentrações de alcatrão e de MP. Para tanto, foi investigada a filtração de MP em um filtro granular de fluxo cruzado com leito móvel intermitente, com a utilização de ar em condições ambiente. Obtiveram-se eficiências totais de remoção na faixa entre 82,0 e 99,8%, em diversas condições experimentais. Com base em uma descrição macroscópica do sistema, foram determinados modelos para a queda de pressão média relativa e o coeficiente de filtro médio relativo em função do depósito específico. Foi proposta com sucesso uma estratégia para a simulação das situações de renovação parcial do material granular do filtro. Os resultados experimentais obtidos no gaseificador piloto foram utilizados para simular a operação do filtro granular em elevadas temperaturas. Foi possível obter uma operação de 120 h sem saturação do material granular, com 12 renovações parciais do material granular, na qual as concentrações de MP e alcatrão obtidas na saída permitem a utilização do gás em motores de combustão interna e turbinas. Neste trabalho foi ainda proposta a utilização das cinzas oriundas do processo de gaseificação dos resíduos (com alto teor de cromo) como matéria-prima para a produção de ligas ferro-cromo de baixo teor de carbono (Fe-Cr-LC). A redução aluminotérmica foi investigada através de um planejamento fatorial completo 24, a partir do qual um modelo de superfície de resposta foi validado e o processo foi otimizado, resultando em: conversão de cromo de 76,8 ± 12,3% e margem bruta de lucro de 1,65 ± 0,52 USD/(kg de cinzas). A qualidade da liga obtida em alguns experimentos foi investigada: o principal problema foram os níveis de P e S. A partir disto, foi investigado um método para desfosforação seletiva da cinza através lixiviação com solução de ácido sulfúrico. A investigação foi conduzida com um planejamento composto central de face centrada para ajuste de um modelo linear de segunda ordem, cujas condições ótimas (remoções de 99,2 ± 2,5% do fósforo, com pequenas perdas de cromo) mostraram-se suficientes para obtenção de Fe-Cr-LC com teores adequados de P. Assim, foi possível elaborar um processo para a reciclagem do cromo proveniente das cinzas do gaseificador, que consiste em duas etapas gerais: preparação/purificação das cinzas e redução aluminotérmica do Cr2O3. / In the management of the solid waste, the priority is the use of techniques that could add value to the waste. Among the waste-to-energy technologies, the gasification with subsequent combustion of the gasses has been investigated for the thermal treatment of leather waste tanned with chromium salts, which also allows the recycling of chromium contained in the ashes. This work was developed with the overall objective of contributing to the qualification, valorization and feasibility of using this technology. There were performed experimental runs for gasification of finished leather shavings tanned with chromium (hazardous waste from footwear industry) in an atmospheric, co-current, fixed-bed pilot reactor. The results allowed a complete characterization of the operations, serving as the basis for energy recuperation planning. There were determined the concentrations of particulate matter (PM), tar and light gasses, as well as the characteristic parameters of gasification reactors (gas yield, carbon conversion, net calorific value, cold gas efficiency, efficiency of hot gas, thermal power of the gas and thermal power of the reactor) under different air equivalence ratios. The characterization of the PM from the gasifier shows that 90% of the particles are smaller than 10 μm and contains high concentration of carbon (68.67%) and chlorine (8.27%). There were obtained lower heating values of the gas in the range from 0.69 to 5.96 MJ/Nm3, bs, that corresponds to cold gas efficiencies of 23 to 55%. From the experimental results obtained in the pilot gasifier (through simulations), the appropriate operating conditions for an efficient combustion in the pilot plant reactor were investigated in order to prevent the emission of atmospheric pollutants by adding auxiliary fuel (LPG). Appropriate temperature, residence time and turbulence conditions – to prevent the formation of dioxins and furans – were obtained with a maximum feed of 0,3 kg of LPG/kg of waste. The effluent gas from the combustion reactor, under these conditions, has a thermal power up to 365 kWth. Also, the requisites to the use of gas from the gasifier to feed a turbine and an internal combustion engine were analyzed. The main limiting factors are the tar and PM concentrations. Thus, the filtration of PM was investigated using a cross-flow intermittent moving granular bed filter with air at ambient conditions. Total removal efficiencies in the range between 82.0 and 99.8% were obtained. Based on a macroscopic description of the system, models were determined for the average relative pressure drop and for the relative filter coefficient in function of the average mass specific deposit. It was successfully proposed a strategy for the simulation of different situations of partial replacement of the granular filter material. The experimental results obtained in the pilot gasifier were used to simulate the operation of the granular filter at hight temperatures. It was possible to obtain an operation for 120 h without saturation of the granular material, with 12 partial renewals of the granular material in which the MP and tar concentrations allowed to use of gas in internal combustion engines and turbines. In this work, it was also proposed the use of the ashes from the gasification of footwear leather waste (with high chromium content) as feedstock for the production of ferroalloys - low carbon ferrochromium alloy (Fe-Cr-LC). The Aluminothermic reduction was investigated using a 24 full factorial design, from which a model of response surface has been validated and the process was optimized, resulting in: chrome conversion of 76.8 ± 12.3% and gross margin of 1.65 ± 0.52 USD/(kg of ash). The quality of the obtained alloy was investigated in some experiments: the main problem was the concentration of P and S. From this, it was investigated a method for the selective dephosphorization by leaching the ash with sulfuric acid. The investigation was conducted with a face-centered central composite design to fit a linear second-order model. Under the optimum conditions, 99.2 ± 2.5% of phosphorus was removed with small chromium loss. This value is sufficient to obtain Fe-Cr-LC with suitable phosphorus contents. From these investigations it was possible to develop a process for recycling chromium from the ashes of the gasifier, which consists of two general steps: preparation/purification of ashes and aluminothermic reduction of Cr2O3.

Com os avanços na área de exploração de óleo e gás em ambientes offshore, a seleção de materiais torna-se cada vez mais rigorosa, tendo em vista as condições de serviço extremamente adversas. As superligas à base de níquel (Inconel) vêm sendo utilizadas com sucesso na área de exploração de óleo e gás em águas profundas, como alternativa de substituição aos aços inoxidáveis dúplex. Todavia, componentes e equipamentos estruturais utilizados nestes ambientes podem estar sujeitos a fenômenos de fragilização pelo Hidrogênio, que acarretam em prejuízos às propriedades mecânicas do material. A aplicação desta superliga na indústria do petróleo requer um rigoroso controle microestrutural com restrições quanto à presença de fase δ, sendo que propriedades mecânicas otimizadas são obtidas através de tratamentos térmicos específicos. Os tratamentos térmicos efetuados neste trabalho seguem as recomendações da norma API (American Petroleum Institute). Pesquisas demonstram que a precipitação de fase δ pode ser facilitada quando as amostras solubilizadas são submetidas à deformação plástica, seguida de tratamentos térmicos de envelhecimento. O presente estudo visa avaliar a tenacidade à fratura da superliga Inconel 718 em água do mar sintética sob proteção catódica no potencial de -1050 mVECS. Nesta avaliação, utilizou-se a técnica step loading com incremento de carregamento, em corpos de prova do tipo SE(B) da mecânica da fratura, avaliando, desta forma, quantitativamente o efeito do Hidrogênio nas propriedades do material. Para avaliar o efeito da deformação plástica, foram utilizados dois níveis distintos de sobrecarga aplicada ao corpo de prova, gerando uma acentuada plasticidade (deformação plástica) na região da ponta da trinca. Os resultados evidenciaram que a presença do Hidrogênio no material afeta significativamente a tenacidade à fratura do Inconel 718 no ambiente estudado, alterando o modo de falha, de fratura dúctil para frágil. As análises realizadas nesta pesquisa não permitiram assegurar que a plasticidade gerada pela sobrecarga realmente não promoveram uma precipitação preferencial e mais intensa da fase δ na microestrutura do material. Se de fato ocorreu essa precipitação preferencial, as técnicas de análise empregadas nesta investigação não tiveram resolução para detectar. / With advances in exploration of oil and gas in offshore environments, selection of materials becomes increasingly stringent, given the extremely adverse conditions of service. The nickel-based superalloys (Inconel) have been used successfully in exploration of oil and gas in deep waters, as alternative to replace the duplex stainless steels. However, structural components and equipment used in these environments may be subject to hydrogen embrittlement phenomena, which cause damage to the mechanical properties of the material. The application of this superalloy in the oil industry requires rigorous microstructural control with restrictions on the presence of δ phase, and optimized mechanical properties are obtained by specific heat treatments. The heat treatments performed in this work follow the recommendations of API (American Petroleum Institute) standard. Research shows that the precipitation of δ phase can be facilitated when the solubilized samples are subjected to plastic deformation, followed by thermal aging treatments. The present study aims to evaluate the toughness of superalloy Inconel 718 fracture in synthetic seawater under cathodic protection in potential -1050 mVECS. In this review, we used the technique step loading with increasing load in specimens of type SE (B) of fracture mechanics, assessing thus quantitatively the effect of hydrogen on the properties of the material. To evaluate the effect of plastic deformation, two distinct levels of overload were used, generating a high plasticity (plastic deformation) at the crack tip of the specimen region. The results showed that the presence of hydrogen in the material significantly affects the toughness of Inconel 718 fracture environment studied by changing the failure mode from ductile to brittle fracture. The analyzes performed in this study did not ensure that the plasticity generated by the overload does not really promoted a preferential and more intense precipitation of δ phase in the microstructure of the material. If indeed this preferential precipitation occurred, the analysis techniques employed in this investigation had no resolution to detect.