Orientadores: Amauri Garcia, Noé Cheung / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-16T22:32:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bertelli_Felipe_M.pdf: 6382019 bytes, checksum: 7bc62ea83b7e721ef82e5669d236559f (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Neste trabalho, o software ANSYS, baseado no Método dos Elementos Finitos, é adaptado para a simulação tridimensional do fluxo de calor no processo de refusão superficial a laser. A análise numérica é validada com resultados simulados por outros modelos existentes na literatura para casos de refusão superficial a laser de alumínio puro e com resultados simulados e experimentais de uma liga Al-5%Ni. Ensaios experimentais próprios foram realizados em amostras de uma liga Al-1,5%Fe, utilizando um laser à fibra dopado com Itérbio, com potência máxima disponível de 2 kW. Para efeito comparativo, as trilhas foram feitas variando-se valores de velocidade de deslocamento do feixe laser para um mesmo valor de potência. Observou-se que a microestrutura tanto do substrato quanto da zona tratada apresentou morfologia tipicamente celular. As microestruturas resultantes dos tratamentos a laser foram analisadas através de microscopia eletrônica de varredura, sendo observados espaçamentos celulares extremamente refinados na área tratada a laser refletindo no aumento significativo da dureza confirmado por ensaios de microdureza Vickers. Uma técnica de dissolução parcial das amostras tratadas a laser foi aplicada para evidenciar os intermetálicos no substrato e na região tratada a laser, mostrando a modificação da redistribuição dos intermetálicos no interior da poça fundida e dando indicações de aumento da resistência à corrosão na região tratada / Abstract: In this work, the software ANSYS, based on the Finite Element Method, is adapted to simulate the three-dimensional heat flux during the laser remelting surface treatment. The numerical analysis is validated against theoretical results furnished by other models from the literature for laser surface remelting of aluminum and against theoretical and experimental results of Al-5wt%Ni alloy samples. Laser remelting experiments with Al-1,5%wtFe samples have been carried out by using a 2kW Yb fiber laser. For comparative effects, the laser tracks were performed with different laser beam velocities for a fixed value of power. It was observed that both the substrate and the treated region had a typical cellular morphology. The microstructures resulting from the laser treatment were analyzed by using electron scanning microscopy and very refined cell spacing has been observed, which can induce a significant hardness increase confirmed by Vickers microhardness tests. A partial dissolution technique has been performed to foreground the intermetallics at the substrate and at the laser treated zone, showing the intermetallics redistribution inside the molten pool and giving indications of increased corrosion resistance on the treated region / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Amauri Garcia / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-04T22:38:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_NewtonSilva_M.pdf: 11404473 bytes, checksum: e3fa93c65cc03106c6ee4c62e3694589 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: O presente trabalho descreve o desenvolvimento de um simulador físico estático do processo de lingotamento contínuo rotativo, como parte de uma metodologia experimental auxiliada por um modelo matemático para a determinação de coeficientes transitórios globais de transferência de calor metal/molde ao longo da solidificação. Através desta metodologia, investigou-se a influência da formação do gap de ar entre as paredes do molde e o metal, na cinética total do processo. O simulador fisico foi construído na mesma escala do processo industrial e constitui-se de um trecho de um equipamento de lingotamento contínuo rotativo Properzi. O simulador é equipado com um sistema de refrigeração à água por bicos pulverizadores, canal de vazamento e termopares acoplados a um sistema de aquisição de dados, onde foram realizados experimentos com ligas utilizadas na indústria de condutores elétricos de alumínio. Para a determinação dos coeficientes transitórios de transferência de calor, após o mapeamento experimental das temperaturas, empregou-se o método de comparação teórico-experimental de perfis térmicos (método IHCP) através de um modelo numérico baseado na técnica de diferenças finitas, aplicada em um volume de controle do sistema experimental. Os resultados obtidos demonstraram consistência da metodologia, permitindo a caracterização destes coeficientes e com isso a possibilidade de se prever a evolução da solidificação em processos industriais / Abstract: The present study describes the development of a static experimental set-up representing the solidification system of a Rotary Continuous Caster, as part of a metholology, which connected to a numerical model permits to determine transient global metal/mold heat transfer coefficients along solidification. By using this methodology the influence of air gap formation between mold walls and metal surface on process kinetics has been investigated . The static simulator has the same escale of an industrial caster and is constituted of a Properzi copper wheel sector, equipped with a spray cooling system, a pouring system and a thermocouple arrangement connected to a data aquisition system. Experiments were performed using aluminum alloys of the electrical conductors industry. The heat transfer coefficients were obtained by using a method base don com pari sons of numerically calculated and experimental thermal profiles (lHCP method). The used numerical model is based on a finite difference technique and applied on a control volume from the experimental system. The results have shown that the used methodology is consistent, permitting the characterization of metal/mold heat transfer coefficients and as a consequence, to predict the solidification evolution in industrial processes / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Amauri Garcia / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-06T06:42:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Goulart_PedroRoberto_M.pdf: 16218050 bytes, checksum: 1cc723921f7b1426050c06e4bcedea4d (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: No presente trabalho, é realizada uma seqüência de experimentos com ligas hipoeutéticas de AIlSi para analisar a solidificação unidirecional horizontal em condições transitórias de fluxo de calor. Abordagens teóricas e experimentais são desenvolvidas para a determinação quantitativa de variáveis térmicas de solidificação, tais como: coeficientes transitórios de transferência de calor metal/molde; velocidades de deslocamento das isotermas liquidus; taxas de resfriamento à frente das isotermas liquidus e tempos locais de solidificação. O trabalho analisa também a dependência dos espaçamentos interdendríticos em relação às variáveis térmicas de solidificação e ao teor de soluto da liga. Esses parâmetros dendríticos experimentais, referentes à solidificação das ligas AI 5 e 9 % Si, são comparados com os principais modelos teóricos de crescimento dendrítico da literatura. Os resultados experimentais obtidos através de ensaios mecânicos são correlacionados com. a microestrutura dendrítica, estabelecendo-se leis experimentais / Abstract: Experiments were conducted to analyze the horizontal unsteady state directional solidification of hypoeutectic AI-Si alloys. A combined theoretical and experimental approach was developed to quantitatively determine solidification thermal variables such as: transient metal/mold heat transfer coefficients, tip growth rates, thermal gradients, tip cooling rates and local solidification time. The work also focused on the dependence of dendrite arm spacings on the solidification thermal variables and on alloy solute content. The experimental data concerning the solidification of AI 5 and 9 wt % Si alloys were compared to the main predictive dendritic models in the literature. Experimental laws were set correlating experimental data obtained from mechanical tests and the dendritic microstructure / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Amauri Garcia, Wislei Riuper Osorio / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-13T18:01:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Peixoto_LeandroCesardeLorena_M.pdf: 5871010 bytes, checksum: f7403606c814ec8a30965352f0a93e87 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Produtores de baterias chumbo-ácido têm modificado os processos de produção e composição química das ligas utilizadas nas grades das baterias com intuito de diminuir o seu peso final, bem como reduzir os custos de produção e também aumentar o ciclo de vida útil e a resistência à corrosão. As morfologias das estruturas de solidificação, caracterizadas principalmente por arranjos celulares e dendríticos, e suas grandezas representadas por espaçamentos celulares e dendríticos controlam a distribuição de soluto, segundas fases dentro das regiões intercelulares ou interdendríticas, que determinam as propriedades finais. O comportamento mecânico e as características estruturais dos componentes de bateria têm papel importante no desempenho das baterias. O presente trabalho pretende contribuir para o entendimento do desenvolvimento microestrutural de ligas diluídas do sistema Pb-Sn (Pb-1,0%Sn e Pb-2,5%Sn) que possuem elevada importância para a indústria na fabricação de componentes de baterias automotivas e estacionárias. Os experimentos de solidificação realizados em dispositivo no qual o calor é extraído somente pelo sistema de resfriamento a água, localizado na base do conjunto lingote/lingoteira (solidificação ascendente). As variáveis térmicas de solidificação foram determinadas a partir do registro de temperaturas de termopares posicionados dentro da lingoteira em diferentes posições em relação à superfície refrigerada do lingote. Amostras das mencionadas ligas Pb-Sn foram utilizadas para analisar as influências das variáveis térmicas de solidificação e da concentração de soluto nas macro e microestruturas resultantes e na resistência mecânica. Foram determinados os limites de resistência à tração e alongamentos específicos em função do espaçamento celular e a influência da microestrutura no comportamento eletroquímico foi avaliada por intermédios dos ensaios de espectroscopia de impedância eletroquímica, extrapolação de Tafel, curvas de polarização e análise por circuito equivalente em solução eletrolítica de ácido sulfúrico. Observou-se que a resistência a corrosão diminui e o limite de resistência a tração aumenta com a diminuição do espaçamento celular. / Abstract: Lead-acid batteries manufacturers have modified the manufacturing processes and the chemical composition of alloys used in battery grids in order to decrease their weight as well as to reduce the production costs, and to increase the battery life-time cycle and the corrosion-resistance. The morphological microstructures characterized by cellular and dendritic arrays and its correspondents cellular and dendrite arm spacings control the solute distribution, second phases in the intercellular and interdendritic regions affecting the resulting properties. The mechanical behavior and microstructural characteristics of lead-acid battery components have an important role in the battery performance. The present work aims to contribute to the understanding of the microstructural development of dilute Pb-1,0 wt.%Sn and Pb-2.5 wt.%Sn alloys which are widely applied in the manufacturing of automobile and stationary lead-acid batteries. A water-cooled vertical upward unidirectional solidification system was used to obtain the samples. The experimental set-up was designed in such a way that the heat was extracted only through the water-cooled bottom, promoting upward directional solidification. Thermal readings were obtained by thermocouples positioned at different distances from the heat-extracting surface at the casting bottom. Pb-Sn alloy samples were used to analyze the effects of the thermal solidification variables and solute content on the resulting macro and microstructures and on the mechanical properties. The ultimate tensile strength and the elongation were determined as a function of the cellular arm spacing. The effect of the resulting microstructure on the electrochemical corrosion behavior was also analyzed based on electrochemical parameters, determined by Tafel plots, polarization curves and an equivalent circuit analysis after corrosion tests carried out in a sulphuric acid solution. It was observed that the corrosion resistance decreases and the ultimate tensile strength increases with decreasing cellular spacing. / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Kamal Abdel Radi Ismail / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-14T07:25:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Paixao_LouryvalCoelho_M.pdf: 3782849 bytes, checksum: a8900089f4a65a6ee50cdc15b2dba208 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: O processo de solidificação de um material de mudança de fase em uma região anular ao redor de um cilindro resfriado pela passagem de um fluido em seu interior é estudado numérica e experimentalmente, objetivando aplicações em sistemas de armazenamento de calor latente. A solução do problema de mudança de fase é feita utilizando o método de imobilização de fronteiras, onde se aplica a transformada de coordenadas de forma que no novo sistema a fronteira móvel e irregular seja fixa e paralela às demais. O método de volumes finitos é usado para discretização das equações do modelo matemático que em seguidas são resolvidas computacionalmente. Os experimentos são realizados para 4 temperaturas e 3 números de Reynolds do fluido de trabalho: -5, -10, -15, -20ºC e 741, 1484, 2280 respectivamente. Posteriormente, foi introduzido um promotor de turbulência helicoidal para aumentar o coeficiente de transferência de calor onde foram realizados 6 experimentos para temperaturas de -10, -15ºC e, com os mesmos números de Reynolds anteriores. Os resultados experimentais foram comparados com os resultados numéricos. / Abstract: The process of solidification of a material of change of phase in a region annular around of a cylinder cooled by fluid passing in its interior is studied numerical and experimentally, objectifying applications in systems of storage of latent heat. The boundary immobilization technique is used for solving for phase-change problem. The coordinate transformation is performed so that in the new system the moving and irregular boundary become fixes and parallel to the others. The finite-volume methodology is used discretization of the equation from the mathematical model witch are than solved by a computer program. The experiments are made for 4 temperatures and 3 Reynolds numbers of the fluid: 741, 1484, and 2280 respectively. A turbulence promoter was insert inner tube to enhancement the coefficient of heat transference, where 6 experiments were made to -10 and -15ºC temperature with the previous Reynolds numbers. The experimental results had been compared with the numerical results. / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Jose Luiz Boldrini / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Matematica, Estatistica e Computação Cientifica / Made available in DSpace on 2018-08-08T04:50:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Assuncao_WelingtonVieira_M.pdf: 3067952 bytes, checksum: cb36bded30f5b1d27ff1b3f04844b178 (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Neste trabalho estudaremos um sistema de equações diferenciais parciais parabólicas não lineares que correspondem a um modelo matemático do tipo campo de fases para problemas de solidificação e fusão de materiais puros, estudado em "K. H. Hoffman e L. Jiang, Optimal control of a phase field model for solidification, Numer. Funct. Anal. Optimization 13 (1 & 2), 1992, pp. 11-27". A análise de tal sistema será feita através da colocação do problema em um contexto de espaços funcionais adequados para que as soluções do problema original correspondam a pontos fixos de um certo operador não-linear compacto. Descreveremos resultados sobre existência, regularidade e unicidade de soluções para tal modelo. Estudaremos também um problema de controle ótimo associado ao sistema anterior, na qual obtêm-se existência de um controle ótimo e condições ótimas necessárias na qual tem que ser satisfeitas por cada controle ótimo. Além disso, estudaremos um modelo que é uma generalização do anterior, apresentado em "C. Morosanu e D. Motreanu, A generalized phase field system, Journal of Math. Analysis and Applic. 237, 1999, pp. 515-540". Para este modelo generalizado, consideraremos questões similares às do modelo anterior e utilizaremos as mesmas técnicas para obter resultados similares / Abstract: In this work we study a system of nonlinear partial differential equations of parabolic type corresponding to a mathematical model of phase field type for problems of solidification of pure materials. This model is studied in "K. H. Hoffman e L. Jiang, Optimal control of a phase field model for solidification, Numer. Funct. Anal. Optimization 13 (1 & 2), 1992, pp. 11-27". The analysis of such system is done by putting the problem in a context of appropriate functional spaces in such way that the solution of the original problem corresponds to fixed point of a certain compact nonlinear operator. We describe results on existence, regularity and uniqueness of solutions for such model problem. We also study an optimal control problem associated to the previous problem, for which it is possible to obtain the existence of an optimal control and the corresponding necessary optimality conditions. Moreover, we study a model that is a generalization of the previous one and is presented in "C. Morosanu e D. Motreanu, A generalized phase field system, Journal of Math. Analysis and Applic. 237, 1999, pp. 515-540". For this generalized model, we consider similar questions as in the previous model and use to same tools to study them and get similar results / Mestrado / Equações Diferenciais Parciais / Mestre em Matemática

Orientador: Kamal Abdel Radi Ismail / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-09T04:28:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 GonzalezBejarano_MarioElias_M.pdf: 3100005 bytes, checksum: 12668e0ddb58dbc3a200122e0c40da4b (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: No presente trabalho estuda-se o fenômeno de mudança de fase de um PCM em placas paralelas que compõe um banco de gelo. Parâmetros importantes como o espaçamento entre as placas, a temperatura da placa, a temperatura do fluido de trabalho e a vazão, são considerados numa faixa variável. Desenvolveu-se um modelo numérico para simular o processo de solidificação com o objetivo de determinar a posição da frente de solidificação e a distribuição de temperaturas na fase sólida, além de avaliar a influência dos parâmetros considerados. As equações governantes, considerando transferência de calor unidimensional, foram discretizadas utilizando o método de diferenças finitas e o esquema modificado de espaço de tempo variável (MVTS) para a resolução da malha computacional. Considera-se a temperatura inicial do PCM igual à da solidificação e com propriedades constantes. A modelagem da solidificação foi feita para os casos de temperatura da superfície da placa constante e variável. Para validar o modelo numérico, foi construída uma bancada experimental onde foram feitos diversos testes com os parâmetros mencionados anteriormente. Os resultados numéricos obtidos foram analisados e comparados. Estes mostraram concordância satisfatória com os resultados experimentais para a modelagem realizada com temperatura da placa variável. Os resultados deste trabalho podem ser utilizados para o projeto de armazenadores de calor latente em geometrias planas / Abstract: In the present work, the phase change phenomenon of a PCM in parallel plates that compose an ice bank is studied. Important parameters such as the gap between the plates, the plate temperature, the temperature and flow of the secondary fluid are considered. A numerical model was developed to simulate the solidification process with the aim of determine the position of the solidification front and the temperatures distribution at the solid phase, moreover, to evaluate the influence of the considered parameters. The governing equations, considering one-dimensional heat transfer, had been discretized using the finite differences method and the modified variable time steps scheme (MVTS) to resolve the computational mesh. The PCM was considered initially at solidification temperature and with constant thermal properties. The solidification model was made for the cases of constant plate temperature and variable temperature. To validate the numerical model, an experimental device was constructed where many tests were carried through with the mentioned parameters. The numerical results were analyzed and compared. These ones show satisfactory agreement with the experimental results for the modeling carried through with variable plate temperature. The results of this work can be used for the project of latent heat storage systems with plain geometries / Mestrado / Engenharia Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Amauri Garcia, Wislei Riuper Ramos Osório / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-21T02:28:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Garcia_LeonardoRicheli_D.pdf: 14084477 bytes, checksum: f9b96fac198700cfcafeecf1edca6f9b (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: A preocupação ambiental sobre a toxicidade do Pb combinada com normas rígidas, estão gradualmente proibindo a aplicação de Pb em ligas de soldas. As ligas alternativas Sn-Ag e Sn-Bi podem estar entre as mais promissoras candidatas à substituição das ligas de solda sem chumbo em função de apresentarem propriedades compatíveis com as da liga Sn-Pb. A fim de adequar os produtos aos novos requisitos, produtores de componentes microeletrônicos necessitam desenvolver novas ligas de solda. Estudos sobre a influência da taxa de resfriamento sobre a microestrutura e as propriedades mecânicas resultantes e as características de recobrimento dessas ligas necessitam ser realizados. Esse trabalho tem exatamente esse objetivo, e no qual é realizado um estudo experimental comparativo das principais características da tradicional liga Sn-Pb e das ligas Sn-Ag e Sn-Bi visando a aplicação dessas ligas como ligas alternativas de solda. As seguintes atividades foram desenvolvidas para atingir tais propósitos: i) solidificação unidirecional das ligas Sn-Ag (hipoeutética Sn-2%Ag e eutética Sn-3,5%Ag) e Sn-Bi (Sn-10, 20 e 40%Bi); ii) ensaios de mergulho de lâminas de cobre nas ligas Sn-Ag e Sn-Bi fundidas e; iii) ensaios de tração de acordo com as especificações da norma ASTM E 8M/04. Foi utilizado um dispositivo de solidificação vertical ascendente para obter os lingotes das ligas e os correspondentes perfis térmicos. Variáveis térmicas de solidificação como: taxa de resfriamento, velocidade de solidificação e tempo local de solidificação foram determinadas para as ligas Sn-Ag e Sn-Bi. Essas variáveis experimentais foram correlacionadas com os espaçamentos dendríticos secundários (l2) e foram propostas equações experimentais de crescimento dendrítico. A espessura da camada solidificada, a área recoberta e as microestruturas resultantes das ligas no substrato de cobre foram avaliadas após o ensaio de mergulho em diferentes temperaturas. Verificou-se que, considerando-se as ligas Sn-Ag e Sn-Bi examinadas, a liga Sn- 40%Bi apresenta maior resistência mecânica e a liga Sn-3,5%Ag apresenta molhabilidade similar quando comparada com a tradicional liga de solda Sn-40%Pb / Abstract: The increasingly environmental concern over the toxicity of Pb combined with strict regulations, are gradually banning the application of Pb-based solders. Sn-Ag and Sn-Bi solder alloys are among the most promising candidates for Pb-free alternatives due to their compatible properties with the Sn-Pb solder alloy. In order to adequate products to such restriction requirements, electronic components manufacturers have to meet such requirements by developing new lead-free solder alloys. Studies focusing on the influence of the cooling rate on the resulting microstructures and on both the mechanical properties and recovery of these alloys need to be carried out. This work has precisely such objective, in which a comparative experimental study of the main features of the traditional Sn-Pb alloy and Sn-Ag and Sn-Bi alloys is carried out with a view to application of the latter alloys as alternative solder materials. The following activities were developed to attain such purpose: i) unidirectional solidification of Sn-Ag alloys (hypoeutectic Sn-2 wt.% Ag, eutectic Sn-3.5 wt.% Ag), and Sn-Bi alloys (Sn-10, 20 and 40 wt.% Bi); ii) copper blades dipped in both molten Sn-Ag and Sn-Bi alloys (hot dipping) and iii) tensile testing according to specifications of ASTM standard E 8M/04. An upward vertical solidification system has been used to obtain the alloys ingots and their correspondent thermal profiles. Solidification thermal variables such as: the cooling rate, tip growth rate and local solidification time have been determined for Sn-Ag and Sn-Bi alloys. Such experimental variables have been correlated with secondary dendrite arm spacings (l2) and experimental equations of dendritic growth have been proposed. The thickness of the coating layers, the spreading areas and the resulting microstructures of these alloys on the copper substrates were evaluated after the hot dipping procedures at different temperatures. It was found that, of the examined Sn-Ag and Sn-Bi alloys, the Sn-40 wt.% Bi alloy has offered the highest mechanical strength and the Sn- 3.5 wt.% Ag alloy has shown similar wettability when compared with the traditional Sn-40 wt.% Pb solder alloy / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica

A reciclagem de resíduos tem sido tema de diversos estudos e pesquisas, já que o meio ambiente vem sofrendo muitos impactos ambientais por conta do desenvolvimento da indústria mundial. Nessa linha, muitas empresas têm adotado estratégias mercadológicas ditas sustentáveis, procurando atender a um requisito que, atualmente, interessa a toda a sociedade: desenvolvimento sustentável. E uma das maneiras de haver desenvolvimento econômico sustentável, minimizando os impactos ao meio ambiente, é utilizar os resíduos gerados aplicandoos em outros processos de produção. Sendo assim, o presente trabalho propõe utilizar a cinza, que resulta da queima do carvão mineral adicionado ao calcário dolomítico e a areia, gerada pelo reator de leito fluidizado circulante de uma indústria produtora de alumínio localizada na área industrial de São Luís do Maranhão. O objetivo deste trabalho é avaliar a melhor utilização desse resíduo sólido industrial em matrizes cimentícias. A investigação experimental inicia com a classificação e caracterização do resíduo in natura, avaliando seu potencial pozolânico. Com os resultados dos ensaios foi possível indicar que o seu melhor uso é como agregado, devido sua característica de não pozolânico. Também, devido a sua composição granulométrica de característica mais fina e sua elevada superfície específica, propõese que a cinza seja adicionado como filler. A etapa seguinte compreende a produção de matrizes compostas de cimento, areia e cinza (utilizada como filler), nessa etapa foram testados vários traços, aferindo suas propriedades mecânicas e eficiência de estabilização da matriz. O traço que melhor respondeu a essas questões foi o 1 : 1,5 : 1,5 (cimento:areia:cinza), pois apresentou bom desempenho mecânico utilizando grande quantidade de resíduo. Definida a matriz, essa foi submetida a ensaios complementares, para então ser aplicada na produção dos blocos prensados. Os blocos apresentaram bom desempenho mecânico e físico. A eficiência da estabilização do resíduo na matriz apresentou bons índices nos extratos solubilizados e até 100% de estabilização por solidificação, porém alguns parâmetros ainda apresentaram resultado acima do estabelecido por norma. Concluise então, que os blocos de cinza volante podem ser utilizados na construção civil, desde que sejam seguidas algumas recomendações quanto a produção e utilização dos mesmos. / The recycling of waste has been the subject of several studies and research, since the environment has undergone many environmental impacts due to the development of the industry worldwide. For that reason, many companies have adopted socalled sustainable marketing strategies, trying to meet a requirement that currently involves the whole society: the sustainable development. And one way to achieve sustainable economic development while minimizing impacts on the environment is the use of generated waste by applying it to different production processes. Therefore, this research proposes the use of ash from burning coal added to the lime and sand, generated by circulating fluidized bed reactor of an industry that produces aluminum located in the industrial area of São Luís, Maranhão. The aim of this study is to evaluate the best use of industrial solid waste in cementitious matrices. The experimental investigation starts with the classification and characterization of the waste in nature, evaluating its pozzolanic potential. From the test results it was possible to indicate that its best use is as an aggregate, due to its nonpozzolanic characteristic. Also, due to its small granulometry and high specific surface, it is proposed the ash to be added as a filler. The next step involves the production of matrices composed by cement, sand and ash (used as filler). At this stage various compositions were tested, assessing their mechanical properties and efficiency on the matrix stabilization. The composition that better responded to these questions was 1: 1.5: 1.5 (cement: sand: ash), once it showed good mechanical performance using large amounts of waste. This matrix was subjected to further testing and was subsequently used to produce the compressed blocks. The blocks showed good mechanical and physical performance. The efficiency of waste stabilization in the matrix showed good levels in solubilized extracts and up to 100% stabilization by solidification, but some parameters still showed results above the established by the norm. We conclude that the blocks made using fly ash can be used in construction, since some recommendations regarding their production and use are followed.

Orientador: Amauri Garcia / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-04T03:14:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferreira_IvaldoLeao_D.pdf: 8636771 bytes, checksum: fb3623e9e0a9c93143f4b34ba87844cf (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: o presente trabalho analisa as influências do teor de soluto, do superaquecimento e do coeficiente global de transferência de calor metal/fluido (hg), na macrossegregação inversa durante a solidificação unidirecional vertical ascendente de ligas binárias AI-Cu e ternária AI-Cu-Si. Os perfis experimentais de segregação ao longo dos lingotes para as ligas AI4,5%Cu, AI-6,2%Cu, AI-8,I%Cu e Al-8,I%Cu-3%Si são comparados com as predições teóricas fomecidas por modelos numérico e analítico, com perfis transitórios de (hg) sendo determinados em cada experimento. O modelo analítico é baseado num modelo analítico de transferência de calor [Garcia, 2001], acoplado a uma formulação clássica para a redistribuição local de soluto proposta por Flemings e Nereo (Flemings e Nereo, 1967]. O modelo numérico é aquele proposto por V oller [V oller, 1997], com modificações introduzidas levando em consideração diferentes propriedades termofisicas para as fases líquida e sólida, coeficiente global de transferência de calor metal/fluido variável com o tempo e malha com distribuição de comprimento de nós variável ao longo do domínio, o que garantiu a precisão dos resultados sem aumento excessivo do número de nós. AIém dessas modificações, fez-se necessária à mudança no critério de convergência para melhor representar os gradientes térmicos e taxas de resfriamento. Um modelo semi-analítico para a macrossegregação inversa, baseado na solução por variável de similaridade, é aplicado para validação do modelo numérico. Observa-se que as predições numéricas apresentam boa concordância com as medidas experimentais, e que as predições analíticas, apesar de sua relativa simplicidade, também é capaz de representar satisfatoriamente os resultados experimentais, exceto para condições de elevado superaquecimento. O modelo numérico é aplicado com sucesso para a situação de solidificação de ligas multicomponentes, representada pela liga Al-8,1%Cu-3%Si, onde é observada boa representatividade dos resultados experimentais / Abstract: The present work focuses on the influences of alloy solute content, melt superheat, and meta1/fluid heat transfer coefficients on inverse segregation during upward solidification of AI-Cu and AI-Cu-Si alloys. The experimental segregation profiles of AI4,5 wt % Cu, AI-6,2 wt % Cu, AI-8,1 wt % Cu and AI-8,1 wt % Cu-3 wt % Si alloys are compared with theoretical predictions fumished by analytical and numerica1 models, with transient (hg) profiles being determined in each experimento The analytical model is based on an ana1ytica1 heat transfer model coupled with the classica1loca1 solute redistribution equation proposed by Flemings and Nereo. The numerica1 model is that proposed by V oller, with some changes introduced to take into account different thermophysica1 properties for liquid and solid phases, time variable meta1/fluid interface heat-transfer coefficient, and a variable space grid along the domain in order to assure the accuracy of results without raising the number of nodes. Furthermore, changes in the convergence criterion were necessary to improve the accuracy of the therma1 gradients and solidification rates ca1culated numerlcally. A sophisticated semi-ana1ytica1 solution for the inverse segregation based on the similarity variable is carried out to valida te the numerica1 model. It is observed that the numerical predictions generally conform with the experimental segregation measurements and that the predicted analytical segregation, despite its simplicity, also compares favorably with the experimental scatter except for high melt superheat. The numerical model is successfully applied for a situation of multicomponent alloy solidification, Le., AI-8,1 wt % Cu-3 wt % Si alloy, and it is found be in good agreement with experimental results / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutor em Engenharia Mecânica