O presente trabalho discute o comportamento tribológico do politetrafluoretileno (PTFE), polímero amplamente utilizado na indústria em inúmeras aplicações tribológicas sem lubrificação, de onde se pode destacar sua utilização em mancais de deslizamento. Fez-se uma revisão bibliográfica buscando entender quais os principais parâmetros que influenciam o atrito cinético e os mecanismos que operam em polímeros. Foram realizados, ensaios de longa duração, em uma máquina de atrito cinético, desenvolvida e construída no Laboratório de Superfícies e Contato (LASC) da UTFPR, na qual uma bucha polimérica desliza, sem lubrificação, sobre um eixo metálico. Esta condição simula a aplicação real do PTFE como mancal de deslizamento. Tais procedimentos experimentais são fundamentais para a completa análise das características e do desempenho dos materiais poliméricos em aplicações tribológicas, que normalmente se mostram de maneira complexa. Nos ensaios observou-se que os parâmetros de coeficiente de atrito cinético e de temperatura estabilizam após 80 minutos. Sendo que o primeiro parâmetro diminuiu com incrementos de carregamento normal. Já a temperatura manteve proporcionalidade com o produto do coeficiente de atrito cinético e da raiz quadrada da força normal aplicada. Realizaram-se análises das superfícies, antes e após ensaios, através de técnicas de Interferometria de luz branca, microscopia eletrônica de varredura, FTIR e DSC. Observou-se que os mecanismos de desgaste que operaram foram: o adesivo e o abrasivo, sendo que houve domínio do primeiro. As superfícies do aço inoxidável tiveram alterações sutis, enquanto as superfícies do PTFE sofreram modificações drásticas. Os valores da taxa de desgaste mássico média do PTFE foi proporcional à raiz quadrada da força normal aplicada e o coeficiente adimensional de desgaste de Archard para o sistema teve aproximação satisfatória com os valores disponíveis na literatura. Verificou-se que as partículas de desgaste geradas se mesclaram formando filmes multicamadas, os quais foram expulsos do contato com a sequência do ensaio. Estes filmes multicamadas apresentam aspecto translúcido, aumento do grau de cristalinidade em relação ao material original e alterações nos espectros de infravermelho. Estas alterações sugerem a ocorrência de substituições de flúor por hidrogênio na estrutura do PTFE durante os ensaios. / This work discusses the tribological behavior of polytetrafluoroethylene (PTFE), a polymer widely used in industry for many tribological applications without lubrication, from where you can highlight its use as plain bearings. A literature review was done to understand the main parameters that influence kinetic friction and wear of polymers and the wear mechanisms that operate in these materials. Long tests duration were conducted on a machine of kinetic friction, developed and built at the Laboratory for Surface and Contact (LASC) UTFPR, in which a polymer bushing slides without lubrication on a metal shaft. This condition simulates a real application of PTFE as bearing. These experimental procedures are fundamental to the complete analysis of the characteristics and performance of polymeric materials in tribological applications, which usually show a complex behavior. In the tests was observed that the parameters of kinetic friction coefficient and temperature stabilized after 80 minutes. The first parameter decreased with the normal load and the temperature, in its turn, kept proportional with the product of kinetic coefficient of friction and the square root of the applied normal force. Analyses were performed on the surfaces, before and after tests, using techniques of white light interferometry, scanning electron microscopy, FTIR and DSC. It was found that the wear mechanisms which operated were: adhesive and abrasive, and the first one was dominant. The stainless steel surfaces had subtle changes, while the PTFE surfaces had drastic changes. The values for the PTFE mass wear rate were proportional to the square root of the applied normal force and the dimensionless coefficient of wear for the system had satisfactory approximation to the values available in the literature. It was found that the wear particles merged in multilayer films. These multilayer films were expelled from contact with the test sequence and exhibit translucent appearance, increasing the degree of crystallinity than the material and changes in the infrared spectra. These changes suggest the substitutions occurrence of fluorine for hydrogen in the structure of PTFE during tests.

O presente trabalho discute o comportamento tribológico do politetrafluoretileno (PTFE), polímero amplamente utilizado na indústria em inúmeras aplicações tribológicas sem lubrificação, de onde se pode destacar sua utilização em mancais de deslizamento. Fez-se uma revisão bibliográfica buscando entender quais os principais parâmetros que influenciam o atrito cinético e os mecanismos que operam em polímeros. Foram realizados, ensaios de longa duração, em uma máquina de atrito cinético, desenvolvida e construída no Laboratório de Superfícies e Contato (LASC) da UTFPR, na qual uma bucha polimérica desliza, sem lubrificação, sobre um eixo metálico. Esta condição simula a aplicação real do PTFE como mancal de deslizamento. Tais procedimentos experimentais são fundamentais para a completa análise das características e do desempenho dos materiais poliméricos em aplicações tribológicas, que normalmente se mostram de maneira complexa. Nos ensaios observou-se que os parâmetros de coeficiente de atrito cinético e de temperatura estabilizam após 80 minutos. Sendo que o primeiro parâmetro diminuiu com incrementos de carregamento normal. Já a temperatura manteve proporcionalidade com o produto do coeficiente de atrito cinético e da raiz quadrada da força normal aplicada. Realizaram-se análises das superfícies, antes e após ensaios, através de técnicas de Interferometria de luz branca, microscopia eletrônica de varredura, FTIR e DSC. Observou-se que os mecanismos de desgaste que operaram foram: o adesivo e o abrasivo, sendo que houve domínio do primeiro. As superfícies do aço inoxidável tiveram alterações sutis, enquanto as superfícies do PTFE sofreram modificações drásticas. Os valores da taxa de desgaste mássico média do PTFE foi proporcional à raiz quadrada da força normal aplicada e o coeficiente adimensional de desgaste de Archard para o sistema teve aproximação satisfatória com os valores disponíveis na literatura. Verificou-se que as partículas de desgaste geradas se mesclaram formando filmes multicamadas, os quais foram expulsos do contato com a sequência do ensaio. Estes filmes multicamadas apresentam aspecto translúcido, aumento do grau de cristalinidade em relação ao material original e alterações nos espectros de infravermelho. Estas alterações sugerem a ocorrência de substituições de flúor por hidrogênio na estrutura do PTFE durante os ensaios. / This work discusses the tribological behavior of polytetrafluoroethylene (PTFE), a polymer widely used in industry for many tribological applications without lubrication, from where you can highlight its use as plain bearings. A literature review was done to understand the main parameters that influence kinetic friction and wear of polymers and the wear mechanisms that operate in these materials. Long tests duration were conducted on a machine of kinetic friction, developed and built at the Laboratory for Surface and Contact (LASC) UTFPR, in which a polymer bushing slides without lubrication on a metal shaft. This condition simulates a real application of PTFE as bearing. These experimental procedures are fundamental to the complete analysis of the characteristics and performance of polymeric materials in tribological applications, which usually show a complex behavior. In the tests was observed that the parameters of kinetic friction coefficient and temperature stabilized after 80 minutes. The first parameter decreased with the normal load and the temperature, in its turn, kept proportional with the product of kinetic coefficient of friction and the square root of the applied normal force. Analyses were performed on the surfaces, before and after tests, using techniques of white light interferometry, scanning electron microscopy, FTIR and DSC. It was found that the wear mechanisms which operated were: adhesive and abrasive, and the first one was dominant. The stainless steel surfaces had subtle changes, while the PTFE surfaces had drastic changes. The values for the PTFE mass wear rate were proportional to the square root of the applied normal force and the dimensionless coefficient of wear for the system had satisfactory approximation to the values available in the literature. It was found that the wear particles merged in multilayer films. These multilayer films were expelled from contact with the test sequence and exhibit translucent appearance, increasing the degree of crystallinity than the material and changes in the infrared spectra. These changes suggest the substitutions occurrence of fluorine for hydrogen in the structure of PTFE during tests.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2005-10Bitstream added on 2014-06-13T21:00:28Z : No. of bitstreams: 1 alves_mcs_me_bauru.pdf: 1163033 bytes, checksum: f7168a656698a2e8c9ce47eb9a129c2d (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / A retificação, processo final de usinagem de uma peça, utiliza-se muito de fluidos de corte com a finalidade de lubrificação, refrigeração e remoção de cavacos. No entanto, estes fluidos são extremamente agressivos com o meio. Com o avanço tecnológico a tendência mundial é produzir peças cada vez mais sofisticadas, com elevado grau de tolerância geométrica, dimensional, com bom acabamento superficial, com baixo custo e, principalmente, sem causar danos ao meio. Para tanto, ao processo de retificação está intrínseca a reciclagem do fluido de corte, que destaca-se pelo seu custo. Através da variação da velocidade de avanço no processo de retificação cilíndrica externa do aço ABNT D6, racionalizando a aplicação de dois fluidos de corte mais usados atualmente e usando um rebolo superabrasivo de CBN (nitreto de boro cúbico) com ligante vitrificado, avaliou-se os parâmetros de saída força tangencial de corte, emissão acústica, rugosidade, circularidade, desgaste da ferramenta, erros dimensionais, a tensão residual e a microscopia eletrônica de varredura (MEV) dos corpos de prova. Com a análise do desempenho fluido, rebolo e velocidade de mergulho encontrou-se as melhores condições de usinagem propiciando a diminuição do volume de fluido de corte, diminuição do tempo de usinagem sem prejudicar os parâmetros geométricos, dimensionais, o acabamento superficial e a integridade superficial dos componentes. / The Grinding, final process of grinding of a piece, is used a lot of cut fluids with the lubrication purpose, cooling and removal of shavings. However, these are extremely aggressive with the middle. With the technological progress the world tendency is to produce pieces more and more sophisticated, with high degree of tolerance geometric, dimensional, with good superficial finish, with low cost and, mainly, without causing damages to the middle. For so much, to the rectification process it is intrinsic the recycling of the cut fluid, that he/she stands out for his/her cost. Through the variation of the dive speed in the external cylindrical plunge grinding expresses of the steel ABNT D6, rationalizing the application of two cut fluids more used now and using an CBN wheel it was evaluated the exit parameters tangential cutting force acoustic emission, roughness, roundness, wear and tear of the tool, the residual stress and the microscopic images of the surface. With the analysis of the flowing acting, I sway and dive speed was the best grinding conditions propitiating the decrease of the volume of cut fluid, decrease of the time of work without harming the parameters geometric, dimensional, the superficial finish and the surface integrity of the components.

Neste trabalho, foi investigado o comportamento tribológico dos pares cerâmicos aluminanitreto de silício no deslizamento em água e em uma suspensão de sílica coloidal em água (hidrosol). O objetivo foi verificar a possibilidade de atingir um coeficiente de atrito da ordem de unidades de milésimos, aqui chamado de ultra-baixo coeficiente de atrito (UBCA), verificar se a mudança do meio, de água para hidrosol, diminui o running-in do coeficiente de atrito, e verificar o efeito da variação da rugosidade inicial da alumina no comportamento do atrito. Os ensaios foram realizados na configuração de teste esferasobre- disco, no qual a esfera foi de nitreto de silício e o disco de alumina, sob carga normal de 54 N e velocidade de 1 m/s. A água utilizada nos ensaios foi destilada e deionizada, e a sílica coloidal amorfa, hidrofílica, sem porosidade e de tamanho médio de partícula de 12 nm foi a Aerosil® 200, e o hidrosol foi preparado com pH 8,5 num eletrólito de NaCl de 1 mM. A esfera de nitreto de silício, adquirida comercialmente, e a alumina, sinterizada em laboratório, foram caracterizadas quanto a densidade, as fases foram determinadas por difração de raios X, microscopia eletrônica de varedura (MEV) observada em amostras ceramográficas atacadas. Algumas propriedades mecânicas como dureza, módulo de elasticidade e tenacidade à fratura foram determinadas. Duas condições de rugosidade dos discos de alumina foram utilizadas nos ensaios tribológicos, 350 nm e 10 nm RMS. Em todos os ensaios, em água, em hidrosol e independentemente da rugosidade inicial do disco o coeficiente de atrito no regime permanente apresentou pequena dispersão de valores de 0,002 a 0,006, e não foi possível estabelecer diferença entre elas. A menor rugosidade do disco de alumina acarretou menor desgaste e menor período de running-in de coeficiente de atrito, tanto em água quanto em hidrosol. Os ensaios em meio de hidrosol acarretaram menor desgaste das cerâmicas e apresentaram menor running-in de coeficiente de atrito, comparados aos ensaios com água. O disco de alumina apresentou menor desgaste do que a esfera de nitreto de silício, em todas as condições estudadas. Com a análise das perdas volumétricas, da rugosidade final das superfícies desgastadas, das curvas de coeficiente de atrito e das espessuras mínimas de filme lubrificante, calculadas com uso de modelo da literatura, foi possível relacionar a diminuição do desgaste e do running-in de coeficiente de atrito em meio de hidrosol, com a presença da sílica na superfície ou próxima dela. / In this work, the tribological behavior of the alumina-silicon nitride couple was investigated under water and hydrosol (colloidal silica suspensions in water) lubricated sliding. The purposes were to study how an ultra-low friction coefficient can be achieved and to analyze the effects of the environment, lubricant and alumina roughness changes on the friction behavior. Ball-on-disk tests with a normal load of 54 N and a sliding speed of 1 m/s were carried out, using a silicon nitride ball and an alumina disk. The water used as lubricant was distilled and deionized. The silica was amorphous colloidal and hydrophilic, without porous and with a 12 nm medium particle diameter, commercially named Aerosil ® 200. The hydrosol was obtained with a pH value of 8,5 and a 1mM NaCl electrolyte. To estimate the minimum film thickness, formed during the lubricated sliding tests, a theory model was used. The commercial silicon nitride balls and the alumina disks, which were conformed and sintered in laboratory, were characterized by density, X-ray diffraction and scanning electron microscopy measurements. The mechanical properties such as hardness, Young modulus and fracture toughness were determined. The friction coefficient values obtained in the steady state regime showed low standard deviations (0,002 to 0,006) under all conditions. A shorter period of running-in was observed with the lower disk roughness, both in water and hydrosol lubrication. The hydrosol lubricated sliding produced a lower wear and friction running-in comparing with the tests under water lubrication. The alumina disk always showed lower wear than the silicon nitride ball. The volume loss, friction coefficients, worn surfaces roughness and minimum film thickness results suggest that the wear and friction coefficient running-in decrease was caused by the presence of silica on the sliding surfaces or on the near surface regions.

Superfícies anisotrópicas lisas e rugosas foram usadas para avaliar o efeito da rugosidade e da direção de acabamento na formação de MoS2 a partir de MoDTC em ensaios tribologicos lubrificados com óleos de motor completamente formulados. Igualmente foi avaliada a resposta de atrito de lubrificantes de motor usados em carros de passageiros e em testes de dinamômetro abastecidos com etanol (E100) e gasolina (E22). Encontrou-se que tanto a direção de acabamento quanto a rugosidade foram fundamentais na reação MoDTC - MoS2. A direção de acabamento influenciou na medida que carregamentos tangenciais geram respostas diferentes nos ensaios quando são realizados paralelos e perpendiculares às linhas de acabamento, dado que para os últimos apresenta-se maior deformação plástica das asperezas, o qual favorece a obtenção de superfícies livres de óxidos, que tem sido indicada como uma condição necessário para que aconteça a reação MoDTC - MoS2. Por esta razão os valores de coeficiente de atrito próprios da formação de MoS2 foram obtidos somente nas superfícies rugosas ensaiadas perpendiculares às marcas de acabamento. Para superfícies com valores de índice de plasticidade superiores a 1 e nos quais não são formados filmes com boas capacidades redutoras de atrito, como é o caso de ensaios realizados com óleos base (livres de aditivos), o coeficiente de atrito não depende da rugosidade e da direção de acabamento. Nos ensaios lubrificados com óleos usado, encontraram-se valores de coeficiente de atrito similares aos obtidos nas condições de lubrificação com óleo livres de aditivos, devido provavelmente à redução do MoDTC no lubrificante como tem sido identificado por diferentes autores. Quando foram comparados os óleos usados contaminados com etanol com os óleos usados contaminados com gasolina, encontrou-se maior oxidação nestes últimos. Mesmo que estas diferenças de oxidação dos óleos não significaram diferenças em termos de atrito, estas podem ser importantes na medida em que óleos mais oxidados podem favorecer o desgaste oxidativo. / Smooth and rough anisotropic surfaces were used to evaluate the influence of surface roughnesss and lay direction on the in-situ formation of MoS2 from MoDTC in tribological tests. Also, this work evaluated the friction response of engine lubricants which were used in passenger cars and dynamometer tests fueled both with ethanol (E100) and gasoline (E22). It was found that both the lay direction as the surface roughness were critical for the MoDTC -MoS2 reaction. The lay direction influence due to tangential loads generate different responses when tests were conducted along and across the lay, since the latter showed higher asperities plastic deformation , which favors free oxides surfaces, which has been indicated as a condition for the sequence by MoDTC formed MoS2. For this reason the friction coefficient values related to MoS2 were obtained only for tests conducted on rough surfaces and across the lay. For surfaces with plasticity index values greater than 1 and which are not formed films with good friction-reducing capabilities, such as the tests lubricated with base oil (free aditives), the friction coefficient does not depends on the surface roughness and lay direction. For the tests conducted with used engine oils, the friction coefficient values were similar to those obtained on tests lubricated with free additives oils, this could be related by MoDTC depletion in the lubricants as have been identified by different authors. Comparing the used oils contaminated with ethanol with the used oils contaminated with gasoline, higher oxidation was founded in the latter. Even if these differences in oil oxidation not meant differences friction, these may be important as more oxidesed oils can promote oxidative wear.

Orientador: Katia Lucchesi Cavalca Dedini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-22T07:50:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Reis_VitorLuiz_M.pdf: 22501479 bytes, checksum: 7dcc42bed756f7cd1dc28e2f763f91ed (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um modelo dinâmico para o mecanismo biela-manivela com folga na junta de revolução pino-pistão. As equações do movimento para este sistema são obtidas através do método de Lagrange e os efeitos relacionados ao contato, atrito e lubrificação que atuam nos elementos com folga são alvo de estudo. O modelo da força de contato utilizado baseia-se na formulação de Hertz, considerando a inclusão do efeito dissipativo associado ao impacto entre o pino e o pistão. A força de atrito adotada baseia-se no atrito de Coulomb, porém adaptada à abordagem da dinâmica multicorpos. Tais modelos são validados com os resultados encontrados na literatura recente. A pesquisa apresenta contribuição na avaliação do efeito introduzido pela lubrificação hidrodinâmica na junta com folga. Dois modelos de lubrificação hidrodinâmica são avaliados: o primeiro apresenta uma solução direta e de baixo custo computacional; o segundo modelo obtém uma solução numérica que leva em consideração o efeito da aceleração imposta ao fluido lubrificante pelo movimento do mecanismo. A resposta dinâmica é obtida sob a variação paramétrica do tamanho da folga e a velocidade de rotação da manivela. Ao final, agrega-se ao sistema um modelo simplificado de geração da curva de pressão para um motor de combustão interna típico. Observou-se que a inclusão do modelo de lubrificação proposto não garante a sustentação do pino-pistão em regime de lubrificação hidrodinâmica durante as simulações efetuadas. Desta maneira, faz-se necessário o desenvolvimento de um modelo de lubrificação hidrodinâmica e elastohidrodinâmica capaz de determinar o comportamento no contato pino-pistão de maneira mais realista / Abstract: This work presents the development of a dynamic model for the slider-crank mechanism with clearance on the piston-pin revolute joint. The equations of motion for this system are obtained by Lagrange's method and the effects related to contact, friction and lubrication at the elements that operate in the clearance are the targets of study. The contact force model used in this work is based on Hertz formulation, considering the inclusion of the dissipative effect associated with the impact between the pin and the piston. The frictional force adopted is based on the Coulomb friction but adapted to the multibody dynamics approach. Such models are validated with the results found in recent literature. The research presents contribution in evaluating the effect introduced by hydrodynamic lubrication in the revolute joint clearance. Two models of hydrodynamic lubrication are investigated: the first model presents a direct solution of low computational cost, the second model results in a numerical solution that consider the effect of the acceleration of the lubricant fluid imposed on the movement of the mechanism. The dynamic response is studied for different sets of parameters of clearance and rotational speed of the crank. Moreover, a simplified model of the generation of the pressure curve for a typical internal combustion engine was included in the system. It was observed that the present lubrication model does not guarantee the support of the pin-piston system for hydrodynamic lubrication in the present simulations. Therefore, it is necessary to develop a more realistic model of hydrodynamic lubrication and elastohydrodynamic lubrication that is capable of reproducing the behavior of the piston-pin contact / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Kátia Lucchesi Cavalca Dedini / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-26T15:33:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Vieira_LeonardoCarpinetti_D.pdf: 8387504 bytes, checksum: c4ddda686a98c9562fec4c86ff5f3a1c (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Este trabalho possui como principal objetivo analisar a influência da variação da temperatura e, consequentemente, da viscosidade do fluido lubrificante sobre o comportamento de mancais axiais lubrificados de geometria fixa. Foi implementado numericamente, para isto, um modelo termohidrodinâmico (THD) baseado na resolução da Equação de Reynolds generalizada e da Equação de Energia através do Método dos Volumes Finitos (MVF), permitindo a obtenção da distribuição de pressão e da distribuição de temperatura ao longo do filme de óleo presente entre o mancal estacionário e o colar do eixo em movimento. Os resultados de capacidade de carga axial do mancal e o seu comportamento dinâmico, cuja análise é feita através dos coeficientes equivalentes de rigidez e amortecimento do lubrificante, são comparados com os resultados obtidos através de um modelo exclusivamente hidrodinâmico (HD), isotérmico e isoviscoso, previamente desenvolvido, buscando-se compreender o grau de influência da variação da temperatura na análise de mancais deste tipo. A influência de uma gama de parâmetros geométricos envolvidos, tais como comprimento angular da rampa e do segmento e inclinação da rampa, também é analisada, com o objetivo de se definir parâmetros geométricos ótimos do mancal que resultam em uma maior capacidade de carga axial. A influência de parâmetros de operação, tais como velocidade de rotação e espessura mínima de fluido, também é analisada. Resultados experimentais obtidos através de uma bancada de testes montada com um turbocompressor são utilizados para se validar os resultados do modelo implementado numericamente e analisar o comportamento de um sistema real capaz de funcionar a velocidades de rotação muito altas e sujeito a esforços axiais abruptos e elevados / Abstract: The main aim of this work is to analyse the influence of the temperature variation and, as consequence, the viscosity variation of the lubricant fluid on the behaviour of lubricated fixed-geometry thrust bearings. For this purpose, a thermohydrodynamic (THD) model, based on the solution of the Generalized Reynolds¿ Equation and of the Energy Equation by use of a Finite Volume Method, was developed, enabling the calculation of both pressure and temperature distribution along the fluid film present between the stationary bearing and the rotating collar. The results of axial load capacity of the bearing and its dynamic behaviour, characterised by the equivalent stiffness and damping coefficients, are compared to the results obtained by a previously developed purely hydrodynamic (HD), isothermal and isoviscous model, with the objective of understanding the influence of the temperature variation on the analysis of this type of bearings. The influence of several geometric parameters, such as pad length, ramp length and slope of the ramp, is also analysed, with the objective of defining the optimum values that lead to a higher load capacity. Also, the influence of operating parameters as speed and minimum film thickness on the behaviour of the system is studied. Experimental results, obtained at a test rig mounted with a small turbocharger are used to validate the simulated results and analyse the behaviour of a real system, capable of supporting high speeds of rotation and severe and abrupt external loads / Doutorado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Em indústria de alimentos são aplicados máquinas e equipamentos para processamento de alimentos, os quais exigem lubrificação para garantir seu pleno estado de funcionamento. Porém o mesmo lubrificante que auxilia o funcionamento do maquinário é considerado um risco potencial de contaminação do produto em suas etapas de processamento, vindo a interferir em sua qualidade. Além deste fator, uma inadequada gestão do processo de lubrificação de máquinas e equipamentos podem gerar eventos de falhas, impactando na disponibilidade e confiabilidade operacional do sistema industrial como todo. O objeto da pesquisa desenvolvida nesta tese de doutorado é o desenvolvimento de um método de seleção de política de lubrificação industrial centrada em confiabilidade voltada especificamente para maquinário empregado na fabricação de alimentos, e visa analisar os eventos de falhas ocorridos no maquinário, os quais relacionados com o processo de lubrificação industrial, bem como, a relação das atividades de lubrificação na geração de foco de potencial risco que propicie perda de qualidade e inocuidade do produto. O método é estruturado na identificação das variáveis envolvidas no processo de lubrificação industrial e análise de seus impactos sobre a geração de eventos de falhas e potencial foco de risco de perda de qualidade e inocuidade do produto, Esta análise visa direcionar a tomada de decisão quanto a estrutura da política de lubrificação industrial adequada a cada ativo industrial instalado na indústria de alimentos. A validação do método de seleção de política de lubrificação centrada em confiabilidade deu-se através da aplicação de sua metodologia em um sistema reparável, uma máquina cobrideira, instalada em uma indústria de alimentos, localizada na região metropolitana de Curitiba. A análise estatística do comportamento da tendência de falhas neste ativo industrial conjuntamente com a análise funcional dos modos de falhas relacionados com o processo de lubrificação industrial, possibilitou estruturar uma política de lubrificação industrial adequada para máquina cobrideira. Esta política de lubrificação contempla ações que resultaram no aumento de produtividade anual da máquina cobrideira em 0,16%, isto significa 280.830 unidades (equivalente a 7,02 toneladas) produzidas a mais no ano de 2014 em relação a 2013, e na melhoria dos indicadores de desempenho de manutenção e disponibilidade operacional da máquina cobrideira. Além disto, a aplicação do método desenvolvido estruturou procedimentos de modo de execução e monitoramento das atividades de lubrificação, os quais visam garantir a qualidade do produto durante as etapas de fabricação conjuntamente com a melhoria de desempenho e produtividade do sistema industrial. / In the food industry, machinery and equipment for food processing are used. They require lubrication to ensure they\'re working properly. However, the same lubricant which assists the operation of the machinery is considered a potential contamination to the product in its processing steps, impacting on their quality. The improper management of the lubrication process of machinery and equipment may lead to fault events, impacting on the availability and operational reliability of the industrial system as a whole. The research object developed in this doctorate thesis shows the development of a selection method of an industrial lubrication policy focused on reliability. Such policy is designed specifically for machinery used in the manufacture of foods. It analyzes the failure events in the machinery due to the lubrication process and. It also analyzes the connection between the lubricating activities and the potential risk of loss product quality and safety. The method is structured to identify the variables involved in the industrial lubrication process and analyzes their impact they have on fault events and potential source of risk of product quality loss. This analysis aims to guide decision-making regarding the structure of the adequate industrial lubrication policy to each industrial asset installed in the food industry. The validation of the lubrication policy selection method focused on reliability occurred through the application of its methodology in a repairable system, a coating machine, installed in a food industry located in the metropolitan region of Curitiba. The statistical analysis of the fault trend behavior in this industrial asset together with the functional analysis of failure modes related to the industrial lubrication process made it possible to structure a suitable policy for the industrial lubrication of the coating machine. This lubrication policy includes actions that resulted in the increase of the annual productivity of the coating machine by 0.16%. It means 280,830 more units (equivalent to 7.02 tons) were produced in 2014 than in 2013. It also improved the maintenance performance indicators and the operational availability of the coating machine. Furthermore, the application of the method structured procedures of execution mode and monitoring of lubrication activities. The aim was to ensure the quality of the product during the manufacturing steps together with the improvement of the performance and productivity of the industrial system.

Os discos sustentados por colchão de ar têm encontrado larga aplicação didática. Sua utilização, contudo, esbarra em algumas dificuldades, pois os sistemas convencionais que permitem registrar as trajetórias dos discos e fornecer o gás para sustentá-los tornam difícil e dispendioso o seu emprego. Neste trabalho mostra-se como essas dificuldades podem ser superadas, utilizando idéias diferentes daquelas que vêm sendo seguidas tradicionalmente. Três novos discos sustentados por colchão de ar são estudados. Um deles leva um reservatório de ar consigo e dispõe de um circuito eletrônico acoplado a um sistema eletromecânico que permite registrar fácil e economicamente a trajetória do disco. Os outros dois dispõem de uma bomba de ar solidária a eles e de um sistema eletromecânico semelhante ao do primeiro modelo. Experiências realizadas com as três versões construídas são também apresentadas e analisadas. / There are many applications of air-suspended pucks in physics teaching. However, there are some difficulties in their widespread utilization, particularly in their maintenance and handling, because of the high cost of the conventional systems of recording the trajectories and supplying the gas needed to support the pucks. In this paper we present some new ideas to overcome these difficulties. Three new air-suspended pucks are studied. One of them carries its own supply or air and is equipped with an electronic circuit coupled to an electromechanical system that provides an easy and inexpensive way to record its trajectory. The other two have an air pump fastened to them and use electromechanical system similar to that of the first model. Experiments performed with the three versions that have been constructed are also presented and analyzed.

Foram realizados ensaios tribológicos de deslizamento do par Si3N4-Al2O3, lubrificado com água, na configuração esfera contra disco, sendo a esfera de nitreto de silício e o disco de alumina para investigar a influência da velocidade de deslizamento, da carga aplicada e da temperatura no coeficiente de atrito. As esferas de nitreto de silício e os discos de alumina foram caracterizados determinando-se: densidades, dureza Vickers, módulo de elasticidade e tenacidade à fratura. Os ensaios foram realizados com rugosidade inicial nos discos de Rrms = 352 nm. O regime de ultra baixo coeficiente de atrito (UBCA, &#956; < 0,01) foi atingido após um período de running-in de aproximadamente uma hora e o coeficiente de atrito ficou na faixa de &#956; = 0,008 a &#956; = 0,002. Os resultados mostraram que este sistema deslizante tem características hidrodinâmicas, pois o coeficiente de atrito diminuiu com o aumento da velocidade de deslizamento. Uma variação suave da carga aplicada fez com que o coeficiente de atrito permanecesse no regime de UBCA, com a carga aplicada variando de 54 N até 94 N. Em temperaturas menores ou iguais a 11°C o sistema não atingiu o regime de UBCA e o coeficiente de atrito final ficou da ordem de centésimos. Foi observado o fenômeno de UBCA em temperaturas de 30 e 40°C. No entanto, nestas temperaturas, a baixa viscosidade da água não deveria permitir que o sistema atingisse o regime de UBCA. A análise dos dados possibilitou inferir que durante o regime de UBCA o sistema desliza num regime de lubrificação mista, sendo lubrificação hidrodinâmica, devido ao filme de água, somada a lubrificação limite, devido às camadas hidratadas formadas nas superfícies das cerâmicas. Os resultados mostraram que a temperatura influencia no desgaste das cerâmicas. A determinação do volume desgastado possibilitou observar que durante os ensaios a alumina sofre menos desgaste que o nitreto de silício e que o desgaste de ambas cerâmicas aumenta com o aumento da temperatura. / Tribological tests were conducted in a ball on disk setup, using water as lubricant. Were used a silicon nitride ball and alumina disk. The tests were conducted to investigate the effects of sliding speed, applied load and temperature on friction coefficient. The silicon nitride balls and alumina disks were characterized by determining density, Vickers hardness, elastic modulus and fracture toughness. The tests were conducted with initial roughness on the disk surface of 352 nm. The ultra low friction coefficient regime (ULFC, &#956; < 0.01) was reached after a running-in period of approximately one hour and the friction coefficient remains in the range of &#956; = 0.008 a &#956; = 0.002 during this steady state regime. The results showed that this sliding system has hydrodynamic characteristics, because the friction coefficient decreased with increasing of the sliding speed. With an smooth variation of the applied load the system remained in the ULFC regime, when the applied load varied from 54 N up to 94 N. At temperatures below or equal to 11°C the system did not reach the ULFC regime and the final friction coefficient was the order of hundredths. We observed the ULFC phenomenon at temperatures of 30 and 40°C. However, at these temperatures, the water viscosity is low and should not allow the system to reach the ULFC regime. The data analysis allowed infer that during the ULFC regime the system slides with a mixed lubrication regime, hydrodynamic plus limitrofe, the first due to water film and the second due to the hydrated layer formed on the ceramics surfaces. The results showed a influences of temperature in the ceramics wear. The results of the worn volume allowed to observe that during the tests alumina suffers less wear than the silicon nitride, and the ceramics wear increases with increasing temperature.