Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / This work presents the electrochemical study of the chemically modified electrode with carbon nanotubes (CNT) and nanostructured zinc oxide aiming the selective and sensitive detection and quantification of phenolic compounds, such as dopamine (DA), hydroquinone (HQ) and tert-butylhydroquinone (TBHQ). Two types of CNTs of different diameters (110-170 nm x 5-9 μm e 6-9 nm x 5 μm), as well as ZnO nanoparticles of three different morphologies (nanoflower, spherical, and irregular morphologies), were evaluated in the formation of a composite material applied to the electrochemical oxidation of DA, HQ and TBHQ by cyclic voltammetry. First, the CNTs were characterized by Raman spectroscopy in order to verify the relation of structural defects with CNT diameter, and X-ray diffraction to verify the possible presence of metals into the CNTs, which can present electrocatalysis effect. The active area was estimated applying the Randles-Sevcik equation for the reversible electrochemical system, [Fe(CN)₆]3−/[Fe(CN)₆]4−, using an unmodified glassy carbon, and modified with CNT and with CNT/ZnO composite, which presented the higher active area. The composite formed by ZnO and CNT of higher diameter resulted in higher oxidation currents for the studied compounds. Scanning electron microscopy measurements were performed in order to characterize the morphologies of ZnO and the respective CNT/ZnO composites and correlated with the electrochemical activity of the different modified surfaces. Nanoflower-shape ZnO (ZnO A) resulted in a faster alternative way for charge transfer, which resulted in higher currents in comparison with spherical (ZnO B) and irregular (ZnO C) ZnO structures. A linear relation of the anodic and cathodic currents in function of the square root of scan rate values was verified, which indicates the limiting step in all the electrochemical processes is diffusional. It was observed in cyclic voltammetry measurements that the pH of solutions influenced the ΔE values for each analyte, and the lowest values were observed in 0.1 mol L-1 perchloric acid, which indicates higher electrochemical reversibility. Finally, the modified electrode was evaluated using batch-injection analysis (BIA) using 0.1 mol L-1 perchloric acid as electrolyte for the determination of HQ, TBHQ and DA. Applying the constant potential of 0.6 V, this system presented wide linear range (2-1000 μmol L-1) for the three analytes, with detection and quantification limits in the range of 0,01 0,14 μmol L-1 and 0,04 0,47 μmol L-1, respectively. The BIA method presented satisfactory repeatability with RSD value lower than 1.6%, elevated analytical frequency (85 h-1) and increase in sensitivity up to 130 times in comparison with the bare glassy carbon electrode. The prepared chemically modified electrodes presented special characteristics such as elevated sensitivity and stability for the determination of phenolic compounds and, therefore, open new perspectives to the analysis of clinical, pharmaceutical and environmental interests. / Este trabalho apresenta o estudo eletroquímico de eletrodo quimicamente modificado (EQM) com nanotubos de carbono (NTC) e óxido de zinco nanoestruturado visando à detecção e quantificação seletiva e sensível de compostos fenólicos, como dopamina (DA), hidroquinona (HQ) e terc-butilhidroquinona (TBHQ). Dois tipos de NTCs de diferentes diâmetros (110-170 nm x 5-9 μm e 6-9 nm x 5 μm), assim como nanopartículas de ZnO com três morfologias diferentes (nanoflor, esférica e morfologia irregular), foram avaliados na formação de um material compósito aplicado à oxidação eletroquímica de DA, HQ e TBHQ por voltametria cíclica. Primeiramente os NTC foram caracterizados por espectroscopia Raman, para verificar a relação do diâmetro dos NTC com os defeitos estruturais do material, e por difração de raios X, para verificar a possível presença de metais nos NTCs, os quais poderiam estar auxiliando em uma possível eletrocatálise nas amostras analisadas. A área ativa do eletrodo foi estimada aplicando a equação de Randles-Sevcik para o sistema redox reversível, [Fe(CN)₆]3−/[Fe(CN)₆]4−, utilizando o eletrodo de carbono vítreo (GCE) não modificado, GCE modificado com NTC e modificado com o compósito NTC/ZnO, e observou-se maior área ativa para os eletrodos modificados com NTC/ZnO. O compósito formado entre ZnO e NTC de maior diâmetro resultou em maiores correntes de oxidação para os compostos estudados. Foram feitas análises por microscopia eletrônica de varredura (MEV) com o intuito de caracterizar as morfologias do ZnO e do compósito de NTC/ZnO a fim de correlacionar as morfologias com a atividade eletroquímica nas diferentes superfícies modificadas. O ZnO em forma de nanoflor (ZnO A) resultou num caminho alternativo mais rápido para o transporte de carga, o que resultou em maior corrente em relação a morfologia esférica (ZnO B) e irregular (ZnO C). Verificou-se também uma relação linear entre as correntes de pico anódica e catódica e a raiz quadrada da velocidade de varredura indicando que a etapa determinante de todos os processos eletroquímicos estudados é difusional. Observou-se nos voltamogramas cíclicos que o pH da solução tem influência na variação dos valores de ΔE de cada analito, sendo que estes valores foram sempre menores em ácido perclórico 0,1 mol L-1, o que indica maior reversibilidade eletroquímica. Ao final, o eletrodo modificado foi avaliado em sistema de análise por injeção em batelada (BIA) com detecção amperométrica empregando ácido perclórico 0,1 mol L-1 como eletrólito para a determinação de HQ, TBHQ e DA. Aplicando o potencial constante de 0,6 V, este sistema apresentou uma elevada faixa linear (2-1000 μmol L-1) para os analitos, com limite de detecção e quantificação nas faixas de 0,01 0,14 μmol L-1 e 0,04 0,47 μmol L-1, respectivamente. O método BIA apresentou repetibilidade satisfatória com desvio padrão relativo inferior a 1,6 %, elevada frequência analítica (85 h-1) e ganho de sensibilidade em até 130 vezes em comparação ao GCE não modificado. Os EQMs preparados apresentam características diferenciadas tais como elevada sensibilidade e estabilidade para a determinação de compostos fenólicos e, portanto, abre novas perspectivas para a análise de amostras de interesse clínico, farmacêutico e ambiental. / Mestre em Química

O processo de moldagem por injeção de peças de paredes finas apresenta diferenças significativas em relação a processos convencionais de moldagem por injeção de termoplásticos. Processos de paredes finas são caracterizados pelo preenchimento de cavidades com espessuras inferiores a 1 mm utilizando velocidades de preenchimento elevadas. Estes dois fatores afetam o desenvolvimento de tensões induzidas pelo escoamento durante o preenchimento da cavidade, sendo que não foram encontrados na literatura estudos de determinação de tensões induzidas pelo escoamento em cavidades de paredes finas. Neste trabalho são apresentados resultados de determinação de tensões induzidas pelo escoamento em cavidades de paredes finas em comparação com resultados de simulação com cavidades características de processos convencionais. Para o cálculo das tensões induzidas pelo escoamento foi utilizado o modelo incompressível de Leonov. Para isso foi desenvolvida uma metodologia numérica para tratar problemas não isotérmicos utilizando o pacote CFD OpenFOAM. Foi utilizada a abordagem não acoplada, ou seja, o comportamento viscoelástico não é considerado na obtenção dos campos de velocidade, pressão e temperatura. Esta metodologia foi utilizada na simulação do preenchimento de cavidades bidimensionais. Os resultados indicaram que as tensões são influenciadas fortemente pela espessura da cavidade enquanto a velocidade de escoamento causou pequena variação das tensões induzidas pelo escoamento. Este trabalho mostrou que as tensões induzidas pelo escoamento não podem ser desconsideradas na produção de peças moldadas por injeção pelo processo de paredes finas. / Thin wall injection molding process of thermoplastics has significant differences compared to conventional injection molding process. Thin wall processes are characterized by cavities thinner than 1 mm and very high injection velocities. Although these two factors are expected to increase the flow induced stresses development during cavities filling, no previous study on this subject has been found in literature. In the present work, flow induced stresses under thin wall injection molding conditions are calculated using a viscoelastic model and compared to the results obtained under conventional injection conditions. In order to do this, a numerical methodology, based on the solver viscoelasticInterFoam, was developed in the OpenFOAM package to deal with the non-isothermal flow occurring during the mold filling stage. A non-coupled approach was used to calculate the stress field, i.e., the viscoelastic behavior was not considered in the determination of velocity, pressure and temperature fields. This methodology was used in the analysis of the filling stage of two-dimensional cavities. The results indicated that the cavity thickness has more influence on the flow induced stresses than the injection velocity. The obtained results also indicate that the flow induced stresses cannot be neglected in thin wall injection molding processes.

A moldagem de pós por injeção (MPI) foi empregada neste trabalho para a fabricação de micro componentes de uma pinça de biópsia, através do desenvolvimento de misturas injetáveis. Utilizou-se a liga de aço inoxidável AISI 316L, liga reconhecidamente biocompatível, para obtenção dos micro componentes. Determinando a quantidade de 39% em volume para fração orgânica das quatro formulações de misturas injetáveis produzidas neste trabalho. Os polímeros estruturais empregados foram o PP, o PEBDL, o PEAD e o PMMA. Como material auxiliar de fluxo foi utilizada a parafina e para agente surfactante, o ácido esteárico. O desenvolvimento do sistema de extração química do polímero auxiliar de fluxo com solvente e posterior extração térmica do ligante em forno convencional e em um reator a plasma foram testados, ainda se empregou estes para testes em sinterização a temperaturas 1200°C, 1250°C e 1300°C. A extração química foi realizada com hexano atingindo 2,41% em massa de material extraído das amostras, após seis horas em um sistema aquecido entre 60°C e 70°C e uma atmosfera de vácuo. As amostras foram testadas química, física, mecânica e eletroquimicamente. Obteve-se os melhores resultados em termos de densificação de 7,05 g/cm³ para as amostras extraídas a plasma e sinterizadas a 1300 °C à vácuo em forno tubular. Isso significa uma densificação de 88,96% comparada a densidade do material comercial cuja a densidade é 7,93 g/cm³. As microdurezas encontradas nas amostras sinterizadas a 1300 °C em um forno convencional obtiveram valores de 208HV se mostrando maiores do que os 165HV obtido de um material maciço fabricado pelo extrusão e comercialmente vendido. Encontrou-se a dureza de 55HRB nas amostras processadas a 1300 °C, devido a presença de poros em componentes sinterizados. Nos componentes maciços foram medidos a dureza de 88HRB que foi maior que os resultados das amostras sinterizadas. As análises metalográficas mostraram um tamanho de grão variando entre, 30 e 50μm, se comparado ao tamanho de partícula médio do D90 de foi de 8,59 μm, se estima que este aumento foi entorno de três vezes e meia. Os testes químicos revelaram que a extração térmica em reatores a plasma melhoram significativamente os níveis de C, N, H e S quando comparados ao processo de extração térmica em forno convencional. A redução dos níveis de carbono residual, resultaram em diminuição do carboneto de cromo nas amostras, provocando uma menor corrosão. As amostras sinterizadas a 1200 °C a plasma apresentaram os melhores resultados de corrosão. / The powders injection molding (PIM) was used in this research, with objective to manufacture micro component, for application in biopsy forceps being developed injectable mixtures . It was used the powder stainless steel AISI 316L alloy, material biocompatible, to obtain the micro components. Through tests was determining the amount optimal volume in 39 % for the organic fraction of the four formulations of injectable mixtures produced in this research. The structural polymers used were PP , LLDPE , HDPE and PMMA . The paraffin was used as auxiliary material flow, the surfactant agent employed that was stearic acid . The development of chemical debiding and the thermal extraction for binder system, was used the conventional furnace and in a plasma reactor were tested also be employed for these tests sintering temperature 1200 ° C , 1250 °C and 1300 °C. Chemical extraction was performed with hexane achieving 2.41 % by extracted mass of sample material, after six hours in a heated system between 60 °C and 70 °C and a vacuum atmosphere. The samples were tested analysis by chemical , physical , mechanical and electrochemical.If it obtained the best results in terms of densification of 7.05g/cm ³ for plasma samples extracted and sintering at 1300 °C in vacuum tube furnace . This means densification of 88.96 % compared to the density of commercial material whose density is 7.93 g/cm ³ . The microhardness found in the samples sintered at 1300°C in a conventional furnace obtained 208HV microhardness showing larger than the commercial 165HV. Found that the HRB hardness of 55 in the samples processed at 1300 °C, due to the presence of pores in sintered parts. In the extruded components were measured hardness of 88HRB which was higher than the results of the sintered samples. The metallographic analysis showing a grain size ranging between 30 and 50μm , compared to the average particle size D90 was 8,59 microns is estimated that this increase was around three and half times . The chemical tests revealed that the thermal plasma extraction reactor significantly improve the levels of C, N , H and S compared to the process heat extraction in a conventional furnace . The residual carbon levels significantly improved, which helps to avoid the formation of chromium carbides , which aumnetou corrosion resistance . The best results in terms of corrosion were found for the samples sintered at 1200 ° C the plasma.

A indústria automobilística é um dos mais importantes setores da economia no Brasil e no mundo. Nos últimos anos viu-se praticamente obrigada a melhorar o desempenho de seus veículos produzidos e reduzir seus custos. Um dos marcos desta transformação foi o desenvolvimento do sensor de oxigênio, sendo este um dos principais elementos dos sistemas gerenciadores de motor. Esta dissertação propõe o estudo de arquiteturas de sistemas inteligentes para sensoriamento virtual de oxigênio em veículos bicombustíveis, utilizando-se redes neurais artificiais supervisionadas, com arquitetura Perceptron multicamadas. As topologias implementadas atingiram resultados com erros relativos médios menores que 1% em centenas de topologias. Verificou-se também que para o sensoriamento virtual de oxigênio em veículos bicombustíveis, a abordagem de se realizar treinamentos com todos os tipos de combustíveis, segmentando conjuntos de todo o universo de dados, mostra-se a mais adequada. / The automotive industry is one of the most important sectors in Brazilians economy and in the world. In recent years, this industry has been forced to improve the performance of their produced vehicles and to reduce their costs. One of the landmarks of this transformation was the development of the oxygen sensor, which is one of the main elements of the engine management systems. This dissertation proposes the use of intelligent systems architectures for virtual oxygen sensing of bi-fuel vehicles, using multilayer Perceptron artificial neural networks. The implemented topologies reach results with mean relative errors less than 1% in hundreds of topologies. It was also noted that the approach to train the neural network with all types of fuels, using subsets of data universe, it is the most appropriate to have a virtual sensing of oxygen in bi-fuel vehicles.

O objetivo deste estudo foi comparar a eficácia anestésica de um volume de 1,8mL do cloridrato de articaína 4% com epinefrina 1:100.000 com um volume de 3,6mL do mesmo anestésico local no bloqueio convencional do nervo alveolar inferior (BNAI) e na injeção complementar no ligamento periodontal em pacientes com pulpite irreversível de molares mandibulares. Noventa pacientes do Setor de Urgência da Faculdade de Odontologia da Universidade de São Paulo receberam, aleatoriamente, 1 (1,8mL) ou 2 (3,6mL) tubetes da solução anestésica no BNAI. No caso de falha do BNAI, foram administrados os mesmos volumes pré-selecionados, aleatoriamente, na injeção complementar do ligamento periodontal. O sinal subjetivo de anestesia do lábio, a presença de anestesia pulpar e ausência de dor durante o procedimento de pulpectomia foram avaliados, respectivamente, por indagação ao paciente, por meio do aparelho estimulador pulpar elétrico e por uma escala analógica verbal. A análise estatística foi realizada por meio dos testes Qui-quadrado, Kruskal Wallis e Razão de Verossimilhancas. Após o BNAI, todos os pacientes reportaram anestesia no lábio. O volume de 1,8mL de articaína apresentou 27% de anestesia pulpar e o volume de 3,6mL apresentou 42%. A analgesia para o grupo de 1,8mL foi de 64% e para o volume de 3,6mL foi 73% após o BNAI, porém, essas diferenças não foram estatisticamente significantes. Na ocorrência da falha do BNAI, 64% dos pacientes sentiram dor na câmara pulpar, 32% em dentina e 4% no canal. Após a injeção no ligamento periodontal, o grupo de 1,8mL apresentou 75% de anestesia pulpar e o grupo de 3,6mL apresentou 42%. Em relação à analgesia durante o procedimento de pulpectomia, 31% dos pacientes do grupo de 1,8mL e 25% dos pacientes do grupo de 3,6mL apresentaram dor após a injeção no ligamento periodontal, porém, essas diferenças não foram estatisticamente significantes. Na ocorrência da falha da injeção do ligamento periodontal, 62% dos pacientes sentiram dor na câmara pulpar, 25% em dentina e 13% no canal. O aumento do volume de 1,8mL para 3,6mL da solução de articaína 4% com epinefrina 1:100.000 no BNAI e na injeção complementar no ligamento periodontal não aumentou significativamente a taxa de sucesso da anestesia pulpar e da analgesia. Portanto, os dois volumes anestésicos se comportam de forma semelhante, e não são efetivos no controle da dor durante o tratamento da pulpite irreversível de molares mandibulares.. / The aim of this study was to compare the anesthetic efficacy of a 1.8mL volume of 4% articaine hydrochloride with epinephrine 1:100,000 with a volume of 3.6mL of the same anesthetic in the inferior alveolar nerve block (BNAI) during pulpetcomy procedure in patients with irreversible pulpitis in mandibular molars. Ninety patients from the Emergency Department of the School of Dentistry of the University of São Paulo received randomly 1 (1.8mL) or 2 tubes (3.6mL) of the anesthetic solution in the BNAI. In the case of failure of the BNAI, the same pre-selected volumes were administered in the complementary injection of the periodontal ligament. The subjective signal of lip anesthesia, the presence of pulp anesthesia and absence of pain during pulpectomy were evaluated, respectively, by patient inquiry, through the electrical pulp stimulator and by an analogical verbal scale. Statistical analysis was performed using the Chi-square, Kruskal Wallis and Reason of Verossimilhancas tests. After the BNAI, all patients reported anesthesia on the lip. The volume of 1.8mL of articaine presented 27% of pulpal anesthesia and the volume of 3.6mL presented 42%. Analgesia for the 1.8mL group was 64% and for the volume of 3.6mL it was 73% after the BNAI, but these differences were not statistically significant. In the occurrence of BNAI failure, 64% of the patients felt pain in the pulp chamber, 32% in dentin and 4% in the root. After injection into the periodontal ligament, the 1.8mL group had 75% of pulpal anesthesia and the 3.6mL group had 42%. Regarding analgesia during the pulpectomy procedure, 31% of the patients in the 1.8mL group and 25% of the patients in the 3.6mL group had pain after injection into the periodontal ligament, but these differences were not statistically significant. In the occurrence of failure of the periodontal ligament injection, 62% of the patients felt pain in the pulp chamber, 25% in dentin and 13% in the root. Increasing the volume from 1.8mL to 3.6mL of the 4% articaine solution with 1: 100,000 epinephrine in the BNAI and in the complementary injection in the periodontal ligament did not significantly increase the success rate of pulpal anesthesia and analgesia. Therefore, both anesthetic volumes behave similarly, and are not effective in controlling pain in the treatment of irreversible mandibular molar pulpitis.

The study in formation and evolution of sprays is essential for developing more detailed physical models and new injection strategies for direct injection internal combustion engines. In the present work, the sprays from a multi-hole injector are evaluated in an effort to characterize the effects of the spray development in a constant surrounding air flow. These interactions are studied in terms of the air turbulence characteristics, the inlet air mass flow and the fuel injection pressure. Ethanol sprays are injected in a constant-flow chamber. The apparatus purpose is to isolate the experiment from the fluid flow properties intrinsic to engine operations, such as instabilities and moving walls. The factors that affects the air-spray interactions were assessed with the air velocity fields in the presence of the ethanol spray. The two-phase particle image velocimetry technique was enhanced to allow measuring in the required experimental conditions. In all conditions, the interaction is based in a pressure gradient formed between the inner and outer regions of the spray. The results indicates a different mechanism when compared to quiescent conditions. The recirculation vortex at the spray border is present only in the initial injection stages. However, the end of injection transient, an instability initiated with the injector needle closing, is still present for these conditions. The interaction mechanism accelerates the velocity distributions towards the spray main boundary. The experiments indicate that the increase of the air mass flow modifies the air penetration velocity but without altering the interaction mechanism characteristics. Higher injection pressures suggests a lower degree of air interaction at the initial instants of the spray development. Turbulent intensity distributions are calculated for the air flow during the injection event. The distributions indicate that the sprays attenuate the turbulent intensity in all conditions, consistent with the observations of the velocity fields. To assess the effects of air turbulence, sets of interchangeable perforated plates are used to limit the integral scales of turbulence. The spectrogram analyses indicate turbulence is reduced not only in the integral scales, but also in all the measured frequency scales. The inlet turbulence integral scales of the air flow have little influence in the spray development. In the turbulence field, the power levels at the end of injection were similar regardless of the inlet turbulence integral scales. / O estudo da formação e evolução dos sprays é essencial para o desenvolvimento de modelos físicos mais detalhados e novas estratégias de injeção para motores de combustão interna de injeção direta. No presente trabalho, os sprays de um injetor multi-furos são avaliados em um esforço para caracterizar os efeitos do desenvolvimento do spray em fluxo de ar constante. Estas interações são estudadas em termos de características de turbulência do ar,do fluxo mássico de ar e da pressão de injeção de combustível. Sprays de etanol são injetados em uma câmara de fluxo constante. O objetivo do aparato é isolar o experimento de propriedades do escoamento intrínsecas ao funcionamento de motores de combustão interna, tais como instabilidades e geometrias móveis. Os fatores que afetam as interações de arspray foram avaliados com os campos de velocidade do ar obtidos na presença de spray. A técnica de velocimetria por imagem de partículas de duas fases foi aprimorada para permitir a medição nas condições experimentais. Em todas as condições, a interação é baseada em um diferencial de pressão formado entre as regiões interna e externa do spray. Os resultados indicam um mecanismo diferente quando comparado com condições quiescentes. O vortex formado na fronteira do spray é observado apenas nos estágios iniciais de injeção. No entanto, o transiente de fim de injeção ainda está presente para essas condições. O mecanismo de interação acelera as distribuições de velocidade em direção à fronteira do jato. Os experimentos indicam que o aumento do fluxo de massa de ar modifica a velocidade de penetração do ar, mas sem alterar as características do mecanismo de interação. Distribuições de intensidade turbulenta são calculadas para o fluxo de ar durante o evento de injeção. As distribuições indicam que os sprays atenuam a intensidade turbulenta em todas as condições, consistente com as observações dos campos de velocidade. Para avaliar os efeitos da turbulência do ar, conjuntos de placas perfuradas intercambiáveis são utilizadas para limitar as escalas integrais de turbulência. As análises do espectrograma indicam que a turbulência é reduzida não apenas nas escalas integrais, mas também em todas as escalas de freqüência medidas. Estas escalas integrais de turbulência do fluxo de ar de entrada têm pouca influência no desenvolvimento do spray. No campo de turbulência, os níveis de potência ao final da injeção foram semelhantes, independentemente das escalas integrais de turbulência de entrada.

A moldagem de pós por injeção (MPI) foi empregada neste trabalho para a fabricação de micro componentes de uma pinça de biópsia, através do desenvolvimento de misturas injetáveis. Utilizou-se a liga de aço inoxidável AISI 316L, liga reconhecidamente biocompatível, para obtenção dos micro componentes. Determinando a quantidade de 39% em volume para fração orgânica das quatro formulações de misturas injetáveis produzidas neste trabalho. Os polímeros estruturais empregados foram o PP, o PEBDL, o PEAD e o PMMA. Como material auxiliar de fluxo foi utilizada a parafina e para agente surfactante, o ácido esteárico. O desenvolvimento do sistema de extração química do polímero auxiliar de fluxo com solvente e posterior extração térmica do ligante em forno convencional e em um reator a plasma foram testados, ainda se empregou estes para testes em sinterização a temperaturas 1200°C, 1250°C e 1300°C. A extração química foi realizada com hexano atingindo 2,41% em massa de material extraído das amostras, após seis horas em um sistema aquecido entre 60°C e 70°C e uma atmosfera de vácuo. As amostras foram testadas química, física, mecânica e eletroquimicamente. Obteve-se os melhores resultados em termos de densificação de 7,05 g/cm³ para as amostras extraídas a plasma e sinterizadas a 1300 °C à vácuo em forno tubular. Isso significa uma densificação de 88,96% comparada a densidade do material comercial cuja a densidade é 7,93 g/cm³. As microdurezas encontradas nas amostras sinterizadas a 1300 °C em um forno convencional obtiveram valores de 208HV se mostrando maiores do que os 165HV obtido de um material maciço fabricado pelo extrusão e comercialmente vendido. Encontrou-se a dureza de 55HRB nas amostras processadas a 1300 °C, devido a presença de poros em componentes sinterizados. Nos componentes maciços foram medidos a dureza de 88HRB que foi maior que os resultados das amostras sinterizadas. As análises metalográficas mostraram um tamanho de grão variando entre, 30 e 50μm, se comparado ao tamanho de partícula médio do D90 de foi de 8,59 μm, se estima que este aumento foi entorno de três vezes e meia. Os testes químicos revelaram que a extração térmica em reatores a plasma melhoram significativamente os níveis de C, N, H e S quando comparados ao processo de extração térmica em forno convencional. A redução dos níveis de carbono residual, resultaram em diminuição do carboneto de cromo nas amostras, provocando uma menor corrosão. As amostras sinterizadas a 1200 °C a plasma apresentaram os melhores resultados de corrosão. / The powders injection molding (PIM) was used in this research, with objective to manufacture micro component, for application in biopsy forceps being developed injectable mixtures . It was used the powder stainless steel AISI 316L alloy, material biocompatible, to obtain the micro components. Through tests was determining the amount optimal volume in 39 % for the organic fraction of the four formulations of injectable mixtures produced in this research. The structural polymers used were PP , LLDPE , HDPE and PMMA . The paraffin was used as auxiliary material flow, the surfactant agent employed that was stearic acid . The development of chemical debiding and the thermal extraction for binder system, was used the conventional furnace and in a plasma reactor were tested also be employed for these tests sintering temperature 1200 ° C , 1250 °C and 1300 °C. Chemical extraction was performed with hexane achieving 2.41 % by extracted mass of sample material, after six hours in a heated system between 60 °C and 70 °C and a vacuum atmosphere. The samples were tested analysis by chemical , physical , mechanical and electrochemical.If it obtained the best results in terms of densification of 7.05g/cm ³ for plasma samples extracted and sintering at 1300 °C in vacuum tube furnace . This means densification of 88.96 % compared to the density of commercial material whose density is 7.93 g/cm ³ . The microhardness found in the samples sintered at 1300°C in a conventional furnace obtained 208HV microhardness showing larger than the commercial 165HV. Found that the HRB hardness of 55 in the samples processed at 1300 °C, due to the presence of pores in sintered parts. In the extruded components were measured hardness of 88HRB which was higher than the results of the sintered samples. The metallographic analysis showing a grain size ranging between 30 and 50μm , compared to the average particle size D90 was 8,59 microns is estimated that this increase was around three and half times . The chemical tests revealed that the thermal plasma extraction reactor significantly improve the levels of C, N , H and S compared to the process heat extraction in a conventional furnace . The residual carbon levels significantly improved, which helps to avoid the formation of chromium carbides , which aumnetou corrosion resistance . The best results in terms of corrosion were found for the samples sintered at 1200 ° C the plasma.

O processo de moldagem por injeção de peças de paredes finas apresenta diferenças significativas em relação a processos convencionais de moldagem por injeção de termoplásticos. Processos de paredes finas são caracterizados pelo preenchimento de cavidades com espessuras inferiores a 1 mm utilizando velocidades de preenchimento elevadas. Estes dois fatores afetam o desenvolvimento de tensões induzidas pelo escoamento durante o preenchimento da cavidade, sendo que não foram encontrados na literatura estudos de determinação de tensões induzidas pelo escoamento em cavidades de paredes finas. Neste trabalho são apresentados resultados de determinação de tensões induzidas pelo escoamento em cavidades de paredes finas em comparação com resultados de simulação com cavidades características de processos convencionais. Para o cálculo das tensões induzidas pelo escoamento foi utilizado o modelo incompressível de Leonov. Para isso foi desenvolvida uma metodologia numérica para tratar problemas não isotérmicos utilizando o pacote CFD OpenFOAM. Foi utilizada a abordagem não acoplada, ou seja, o comportamento viscoelástico não é considerado na obtenção dos campos de velocidade, pressão e temperatura. Esta metodologia foi utilizada na simulação do preenchimento de cavidades bidimensionais. Os resultados indicaram que as tensões são influenciadas fortemente pela espessura da cavidade enquanto a velocidade de escoamento causou pequena variação das tensões induzidas pelo escoamento. Este trabalho mostrou que as tensões induzidas pelo escoamento não podem ser desconsideradas na produção de peças moldadas por injeção pelo processo de paredes finas. / Thin wall injection molding process of thermoplastics has significant differences compared to conventional injection molding process. Thin wall processes are characterized by cavities thinner than 1 mm and very high injection velocities. Although these two factors are expected to increase the flow induced stresses development during cavities filling, no previous study on this subject has been found in literature. In the present work, flow induced stresses under thin wall injection molding conditions are calculated using a viscoelastic model and compared to the results obtained under conventional injection conditions. In order to do this, a numerical methodology, based on the solver viscoelasticInterFoam, was developed in the OpenFOAM package to deal with the non-isothermal flow occurring during the mold filling stage. A non-coupled approach was used to calculate the stress field, i.e., the viscoelastic behavior was not considered in the determination of velocity, pressure and temperature fields. This methodology was used in the analysis of the filling stage of two-dimensional cavities. The results indicated that the cavity thickness has more influence on the flow induced stresses than the injection velocity. The obtained results also indicate that the flow induced stresses cannot be neglected in thin wall injection molding processes.

Submitted by Biblioteca de Pós-Graduação em Geoquímica BGQ (bgq@ndc.uff.br) on 2018-02-19T14:59:21Z No. of bitstreams: 1 DissertaçãoAlexandreMicelli[1].pdf: 1978595 bytes, checksum: 81933e309b30a00178ca424a3700d482 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-02-19T14:59:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissertaçãoAlexandreMicelli[1].pdf: 1978595 bytes, checksum: 81933e309b30a00178ca424a3700d482 (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Universidade Federal Fluminense. Instituto de Química. Programa de Pós-Graduação em Geoquímica, Niterói, RJ / O trabalho apresenta um método analítico simples, rápido e que possibilitou a determinação de cianeto com baixos limites de detecção em amostras de efluentes industriais provenientes de uma refinaria de petróleo. O processo utilizado foi baseado em método proposto por Nagaraja, Kumar, Yathirajan e Prakash (2002). A detecção e determinação de pequenas quantidades de íons cianeto é importante devido à extrema toxicidade desta espécie para a matéria viva. Os baixos limites de concentração de cianeto exigidos pelas entidades de controle ambiental para águas de efluentes industriais, demandam o desenvolvimento de métodos analíticos sensíveis. A medida de cianeto foi realizada após o pré-tratamento da amostra por destilação, conforme recomendado pela APHA (American Public Health Association), possibilitando a liberação do cianeto sob a forma de HCN, o qual foi coletado, processado em sistema FIA (Flow Injection Analysis) e quantificado espectrofotometricamente. Realizou-se a otimização do sistema FIA após várias etapas de estudo envolvendo interpretação e análise dos resultados obtidos quando para diferentes concentrações dos reagentes, temperatura, tamanho das bobinas utilizadas no sistema e concentração da solução padrão em uma das alças de amostragem. O sistema FIA utilizado constou de duas válvulas de amostragem, sendo uma para introdução de volume pré-determinado de solução padrão de cianeto de concentração conhecida e outra para introdução das soluções de calibração ou amostras. Para a obtenção dos resultados, foram construídas curvas analíticas, através da utilização de padrões de cianeto contendo de 0,01 a 0,04 mg.mL–1, as quais foram utilizadas na análise das 6 (seis) amostras de efluentes finais de uma refinaria de petróleo. Os resultados foram validados através da comparação com a metodologia clássica recomendada pela APHA. O método desenvolvido de fácil aplicação e de baixo custo pode ser utilizado com confiança, pois os resultados obtidos com o método padrão foram comparáveis aos encontrados pelo método espectrofotométrico automático proposto. O limite de detecção obtido para cianeto foi de 0,02 μg.mL–1, adequado para a determinação de cianeto em efluentes industriais. / The work shows a simple and fast analytical method, fast capable of determination of cyanide at low detection limits in an oil refinery industrial waste samples. The used process was based on the reaction proposal for Nagaraja, Kumar, Yathirajan e Prakash (2002). The detection and determination of low amounts of cyanide ions is important due to its high toxicity to living matter. The low cyanide detection levels established by enviromental protecion agencies for industrial wastes, demand the development of accurate and selective analytical methods. Measurement of cyanide was carried out after pretreatment of the sample by destillation, as recommended for the APHA (American Public Health Association), releasing cyanide in the form of HCN, which was collected, processed in FIA (Flow Injection Analysis) system and quantified spectrophotometrically. The optimization of the FIA system was done after some stages of study involving interpretation and analysis of the obtained results for concentrations of the reagents, temperature, size of the reactors used in the system and concentration of the standard solution in one of the sampling loops. The FIA system composed two sample valves, one for introduction of a predetermined volume of standard cyanide solution of known concentration and the another for introduction of the calibration solutions or samples. In order to get results, analytical curves were constructed, by using of the cyanide standards containing 0,01 to 0,04 mg.mL-1, which was used in the analysis of the 6 (six) effluent samples of oil refinery. The results were validated by comparison these obtained by using classic methodology recommended by APHA (Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater). The developed method of easy application and of low cost, and can be used with confidence, because the results obtained with the standard method were comparable with the found ones with the automatic spectrophotometric method considered. The detection limit for cyanide was 0,02 μg.mL-1, adequate for the determination of cyanide in industrials effluents

O uso de componentes injetados de plástico aumentou nos últimos anos na maioria dos segmentos industriais. Como resultado, os processos envolvidos no projeto e na fabricação de moldes de injeção ganharam uma significativa atenção devido a grande complexidade, necessidade de baixo custo e, principalmente, curto tempo de manufatura. O uso de técnicas de Prototipagem e Ferramental Rápido (Rapid Prototyping/Rapid Tooling) surgiram como opções para esse setor, visando à rápida obtenção de peças protótipos. Porém, um dos desafios ainda presente está em garantir que as peças protótipos resultantes dessas técnicas atendam todas as dimensões solicitadas em aplicações reais. Este trabalho aborda a aplicação de materiais alternativos para a fabricação de moldes híbridos de injeção, dentro do conceito de Ferramental Rápido, com o objetivo de contribuir para uma melhor compreensão da influência desses materiais na qualidade final das peças protótipos obtidas. Um molde experimental, instrumentalizado com sensores de temperatura e, com uma das cavidades intercambiável, foi projetado e manufaturado para a injeção de uma peça de referência. As diferentes propriedades dos materiais utilizados na cavidade intercambiável, principalmente as propriedades térmicas, foram analisadas, bem como a influência dessas no produto final. Doze configurações diferentes (material da cavidade temperatura do molde) foram definidas para a obtenção de amostras. O experimento foi definido com o apoio de simulação matemática computacional. As amostras obtidas foram analisadas com relação as suas propriedades mecânicas (resistência ao impacto e à tração), propriedades físicas (dimensionamento, estudo morfológico e de cristalinidade) e propriedades químicas onde o grau de contaminação por metais pesados foi avaliado. As conclusões obtidas nesse trabalho mostram a importância da influência do material da cavidade do molde, e apresentam uma correlação das diferentes variáveis de processo com as propriedades obtidas nas peças protótipos injetadas através de técnica de Ferramental Rápido. / The application of plastic components has grown significantly in most of industrial segments during last years. This has attracted considerably attention for the injection mould design and manufacturing processes, which is one of the most expensive phases of injected plastic components development process. Techniques such as Rapid Prototyping/Rapid Tooling have appeared as potential solution in the field. However, one issue not resolved is how the prototypes obtained by these techniques can attend all features demanded by a true prototype. This research explores the application of softer alternative material to hybrid prototype injection moulds within the concept of rapid tooling, providing a better understanding about the influence of these materials in the final properties of plastic injected prototypes. An experimental injection mould, assembled with temperature sensors, and with interchangeability of the moulding blocks (core and cavity) has been designed and manufactured based on a tubular reference component. The different properties of the core materials, in special thermal, have been analyzed, as well as their influence on the reference component. A set of twelve configurations (core material mould temperature) have been defined to obtain the samples. Mathematical computational simulation was used to identify the more appropriate injection moulding parameters. The final samples have been analyzed in terms of mechanical properties (stress-strain and impact), physical properties (dimensions, morphology and crystallinity) and chemical properties. The conclusions show the influence of alternative materials, applied to core injection mould, on the final injected components. Also, a relationship between the different injection moulding parameters and the final prototype component properties are discussed.