Estágio realizado na DuritCast e orientado pelo Eng.º Ricardo Ferreira e Eng.º Luís Sierra / Tese de mestrado integrado. Engenharia Metalúrgica e de Materiais. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Submitted by Fabio Sobreira Campos da Costa (fabio.sobreira@ufpe.br) on 2017-07-31T14:49:26Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Dissertacao Mestrado 2016_Lupercio_ed_FINAL_3.pdf: 4260976 bytes, checksum: 7609f90da476d73ec08d04fc64831f71 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-07-31T14:49:26Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Dissertacao Mestrado 2016_Lupercio_ed_FINAL_3.pdf: 4260976 bytes, checksum: 7609f90da476d73ec08d04fc64831f71 (MD5) Previous issue date: 2016-03-11 / A utilização de resíduos nos sistemas construtivos favorece a política de preservação do meio ambiente contribuindo na redução do descarte de resíduos sólidos. A lenha de Algaroba (Prosopis Juliflora) utilizada como fonte de energia térmica para geração de vapor, o qual é gerado através da queima da lenha em uma fornalha que gera calor para uma caldeira, gera uma grande quantidade de cinzas. Estas cinzas se descartadas de forma inadequada, ocasionam sérios problemas ambientais. A utilização dessas cinzas, como matéria-prima para estabilizar o solo com adição de cimento (solo-cimento) contribuirá com o desenvolvimento sustentável, minimizando o descarte inadequado deste resíduo sólido no meio ambiente, reduzindo o impacto ambiental, além de tornara produção de tijolos ecológicos economicamente viáveis. O objetivo deste trabalho foi produzir tijolos ecológicos de solocimento utilizando da cinza da lenha de Algaroba como material estabilizante do solo. Para isto foram realizados cinco traços com diferentes teores de cinza de 0 % (referência), 10%, 30 %, 40 %, e 50 %. Estes percentuais são referentes à substituição parcial do cimento pela cinza. Os tijolos fabricados com 10% de cinza apresentaram maior resistência à compressão simples e mantiveram-se dentro da norma. Os resultados de absorção de água indicaram que todas as amostras obtiveram valores médios menores que 20 % e valores individuais menores que 22 % de acordo com os valores exigidos pela norma NBR 10834 (ABNT, 1994). Os resultados mostram que é possível utilizar a cinza da lenha de Algaroba na subsstituição parcial do cimento para produzir tijolos de solo-cimento-cinza com o teor de 10% de cinza. / The utilization of waste in construction systems favors the environmental preservation policy, contributing in reducing solid waste. The Algaroba (Prosopis Juliflora), used as a thermal energy source to generate steam, which is generated by wood burning in a furnace that generates heat to a boiler, it generates a lot of ash. The se ashes are improperly discarded, causing serious environmental problems. The use of these ashes as a raw material to stabilizing soil with the addition of cement (soil-cement) will contribute for the sustainable development, minimizing improper disposal of solid waste in the environment, reducing environmental impact, besides making the production of ecological bricks economically viable. The objective of this work was to produce ecological bricks of soil-cement using ash mesquite (Prosopis Juliflora) as soil stabilizing material. For this, were done bricks with different contents ash: 0 % (reference), 10%, 30 %, 40 % and 50 %. These percentages refer to the partial replacement of cement by ash. The bricks manufactured with 10% gray have higher resistance to simple compression and remained within the standard. The results of water absorption indicates that all samples obtained average values lower than 20 % and single values lower than 22 %, in accordance with the values required by the standard NBR 10834 (ABNT, 1994). The results show that it is possible to use Algaroba wood ash in partial cement substitution to produce soil-cement-gray brick with the percentage of 10% wood ash.

O conforto ambiental requer a busca de alternativas de projeto que promovam menos impacto energético na arquitetura. Em locais de climas quentes e úmidos, a ventilação natural é uma das estratégias de projeto; inseridos nesta visão, os elementos vazados (cobogós ou combogós, com são popularmente conhecidos no nordeste brasileiro) agem como componentes arquitetônicos que proporcionam permanente ventilação natural, proteção solar e iluminação natural, além de facilidade de fabricação. Apesar do uso secular dos elementos vazados, eles perderam espaço na produção arquitetônica contemporânea, e são raras pesquisas com vistas a aprimorar seu potencial como alternativa passiva de projeto. Entretanto, existe consciência dos problemas acústicos correlatos que advém da sua utilização na ventilação natural, tais como o comprometimento na isolação dos ruídos externos e na privacidade entre ambientes. O presente trabalho, por esses motivos, tem por proposta desenvolver um elemento vazado acústico, objetivando utilizá-lo na minoração do problema da dicotomia entre os aspectos térmicos e acústicos envolvidos. O desempenho do isolamento sonoro in situ dos elementos criados foi avaliado com base na Norma ISO 140-5, tendo sido também estudado o desempenho da ventilação natural através de simulações computacionais, utilizando métodos da dinâmica dos fluidos computacional - CFD. Foram desenvolvidos 4 tipos de blocos, todos eles avaliados em diferentes montagens numa parede do tipo fachada, segundo 3 condições: fechados e abertos (com e sem material absorvente). Os resultados revelaram o quão susceptível é a transmissão do ruído em aberturas de ventilação, entretanto, resultados satisfatórios de isolamento sonoro foram obtidos, principalmente em uma das montagens (bloco tipo 3, caixa), a qual apresentou desempenho similar ao bloco fechado com um Índice de Redução de Ruído Padrão Global (Dntw) de 27 dB. Esta montagem apresenta relação de área aberta satisfatória para promover a ventilação natural dentro de um ambiente (confirmada pelo melhor desempenho comparativo de ventilação dos blocos simulados), além de apresentar isolamento sonoro superior ao de outros (poucos) elementos existentes no mercado, com o objetivo de promover a ventilação natural e reduzir a transmissão de ruído para se obter bom desempenho. / The environmental comfort requires the search for design alternatives that promote less energy impact on architecture. In places with hot and humid climates, natural ventilation is one of design strategies; into this vision, the hollow elements (cobogós or combogós, as popularly known in northeastern Brazil) act as architectural components that provide permanent natural ventilation, sun protection and natural lighting, and ease of manufacture. Despite the secular use of hollow elements, they lost space in contemporary architectural production, and there are few surveys with a view to enhancing its potential as an alternative passive design. However, there is awareness of the problems related noise that comes from its use in natural ventilation, such as commitment in the isolation of external noise and privacy between environments. In this work, for these reasons, the proposal is to develop an element hollow sound, aiming to use it in alleviating the problem of the dichotomy between the thermal and acoustic aspects involved. The performance of sound insulation in situ of the elements created was assessed based on the ISO 140-5, was also studied the performance of natural ventilation through computer simulations, using methods of computational fluid dynamics - CFD. Were developed 4 types of blocks, all studied at different mounts on a wall like facade, according to 3 conditions: closed and open (with and without sound absorption material). The results revealed how likely is the transmission of noise from the vent, however, satisfactory sound insulation were obtained, especially in one of the mounts (block type 3, box), which presented a performance similar to a closed block with index Noise Reduction Global Standard (Dntw) of 27 dB. This assembly has an open area ratio of satisfactory to promote natural ventilation in an environment (confirmed by the comparative performance of simulated ventilation of the blocks), while maintaining sound insulation than the other (few) elements in the market, with the objective to promote natural ventilation and reduce noise transmission to achieve good performance

O conforto ambiental requer a busca de alternativas de projeto que promovam menos impacto energético na arquitetura. Em locais de climas quentes e úmidos, a ventilação natural é uma das estratégias de projeto; inseridos nesta visão, os elementos vazados (cobogós ou combogós, com são popularmente conhecidos no nordeste brasileiro) agem como componentes arquitetônicos que proporcionam permanente ventilação natural, proteção solar e iluminação natural, além de facilidade de fabricação. Apesar do uso secular dos elementos vazados, eles perderam espaço na produção arquitetônica contemporânea, e são raras pesquisas com vistas a aprimorar seu potencial como alternativa passiva de projeto. Entretanto, existe consciência dos problemas acústicos correlatos que advém da sua utilização na ventilação natural, tais como o comprometimento na isolação dos ruídos externos e na privacidade entre ambientes. O presente trabalho, por esses motivos, tem por proposta desenvolver um elemento vazado acústico, objetivando utilizá-lo na minoração do problema da dicotomia entre os aspectos térmicos e acústicos envolvidos. O desempenho do isolamento sonoro in situ dos elementos criados foi avaliado com base na Norma ISO 140-5, tendo sido também estudado o desempenho da ventilação natural através de simulações computacionais, utilizando métodos da dinâmica dos fluidos computacional - CFD. Foram desenvolvidos 4 tipos de blocos, todos eles avaliados em diferentes montagens numa parede do tipo fachada, segundo 3 condições: fechados e abertos (com e sem material absorvente). Os resultados revelaram o quão susceptível é a transmissão do ruído em aberturas de ventilação, entretanto, resultados satisfatórios de isolamento sonoro foram obtidos, principalmente em uma das montagens (bloco tipo 3, caixa), a qual apresentou desempenho similar ao bloco fechado com um Índice de Redução de Ruído Padrão Global (Dntw) de 27 dB. Esta montagem apresenta relação de área aberta satisfatória para promover a ventilação natural dentro de um ambiente (confirmada pelo melhor desempenho comparativo de ventilação dos blocos simulados), além de apresentar isolamento sonoro superior ao de outros (poucos) elementos existentes no mercado, com o objetivo de promover a ventilação natural e reduzir a transmissão de ruído para se obter bom desempenho. / The environmental comfort requires the search for design alternatives that promote less energy impact on architecture. In places with hot and humid climates, natural ventilation is one of design strategies; into this vision, the hollow elements (cobogós or combogós, as popularly known in northeastern Brazil) act as architectural components that provide permanent natural ventilation, sun protection and natural lighting, and ease of manufacture. Despite the secular use of hollow elements, they lost space in contemporary architectural production, and there are few surveys with a view to enhancing its potential as an alternative passive design. However, there is awareness of the problems related noise that comes from its use in natural ventilation, such as commitment in the isolation of external noise and privacy between environments. In this work, for these reasons, the proposal is to develop an element hollow sound, aiming to use it in alleviating the problem of the dichotomy between the thermal and acoustic aspects involved. The performance of sound insulation in situ of the elements created was assessed based on the ISO 140-5, was also studied the performance of natural ventilation through computer simulations, using methods of computational fluid dynamics - CFD. Were developed 4 types of blocks, all studied at different mounts on a wall like facade, according to 3 conditions: closed and open (with and without sound absorption material). The results revealed how likely is the transmission of noise from the vent, however, satisfactory sound insulation were obtained, especially in one of the mounts (block type 3, box), which presented a performance similar to a closed block with index Noise Reduction Global Standard (Dntw) of 27 dB. This assembly has an open area ratio of satisfactory to promote natural ventilation in an environment (confirmed by the comparative performance of simulated ventilation of the blocks), while maintaining sound insulation than the other (few) elements in the market, with the objective to promote natural ventilation and reduce noise transmission to achieve good performance

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (Área de Especialização de Geotecnia). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2012

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / This work presents the study on a linear ultrasonic motor with tubular geometry for linear displacements. Similar topologies, reported elsewhere, are conceived for producing rotary motions. Due to some particular characteristics of this geometry, not explored yet, a new study on interaction between resonance modes in a hollow cylinder for linear movement generation is proposed. In order to experimentally investigate the resonance modes in tubular stators, a proof of concept prototype was built and tested. The prototype consisted of a internally toothed phosphore bronze tube, excited by two PZT rings. Several types of mobile axes, with one or more solid cylinders of aluminum or stainless steel, were employed. The methodology of test consisted of changing geometric parameters, properties of materials, sweeping driving conditions, and observing the respective movement on the shaft. Tests showed the production of linear and/or angular movements, with maximum speeds of 0,07m/s, but with little uniformity and repeatability. The lack of conclusive hypothesis on the stability issue, based only on experimental set of results, has led to a reassessment of the methodology of investigation, including additional analysis tools for the characterization of the device. So, a simple analytical modeling of the stator was formulated to set up a project methodology. Despite its simplicity and limitations, the analytical model allows a first order approximation for resonance modes, and relates them to the constructive parameters of the stator. In order to take the influence of the factors neglected in the analytical modeling into account, the analysis was complemented with finite element method (FEM) simulations. The deformation profiles of the stator to the 21st resonance mode were analyzed using FEM. With the results, it is possible to predict the behavior of the resonance frequencies, and the corresponding deformations they produce on the teeth, for each stator configuration. The most important result of this analysis is to show the relationship between aspect ratio of ellipsoidal trajectory on the stator teeth and the geometry of the stator. This allows a conclusive diagnosis on the inefficiency of the built prototype: The small amplitude of the longitudinal component of traveling deformation wave. An analysis of simulations results has lead to a design methodology for this new type of motor. The results showed that if the stator is redesigned according to the proposed methodology, it would be able to produce longitudinal deformations of 2.6 μm, with ceramics driven at 35.3 V. If Compared to simulations of the prototyped stator the new project exhibits an increase of 90% for radial deformation components of, and 3600% for the longitudinal components, indicating that if the new design was implemented, it could achieve much higher efficiency in movement production. / Este trabalho apresenta o estudo de um motor ultra-sônico com geometria tubular para movimentos lineares. Outros motores com geometria tubular, encontrados na bibliografia, são concebidos para a produção de movimentos rotativos. Devido a diversas características ainda não exploradas desta geometria, um novo estudo sobre a interação dos modos naturais de vibração de um cilindro vazado para a geração de movimento linear é proposto. Com o objetivo de investigar experimentalmente os modos de ressonância em estatores tubulares, um protótipo para prova de conceito foi construído e ensaiado. O protótipo consiste de um tubo vazado, dentado internamente, excitado por dois anéis de PZT. Foram utilizados diversos tipos de eixos móveis, com um ou mais cilindros maciços de alumínio ou aço inoxidável. A metodologia de ensaio consistiu da variação dos parâmetros geométricos, propriedades de materiais e condições de acionamento, e da respectiva observação e medição dos movimentos do eixo. Os testes evidenciam a produção de movimentos lineares e/ou angulares com velocidades máximas de aproximadamente 0,07m/s, mas com pouca uniformidade e repetibilidade. A impossibilidade de uma análise conclusiva sobre a instabilidade do motor com base apenas nos resultados experimentais de bancada motivou uma reavaliação da metodologia de estudo e a busca de ferramentas adicionais para a caracterização do dispositivo. Uma modelagem analítica do estator foi formulada para que um roteiro de análise e cálculos dimensionais pudessem ser estabelecidos. Embora simples e com diversas limitações, o modelo obtido permite aproximações de primeira ordem para os modos de ressonância em função dos parâmetros construtivos do estator. Para que a influência das não-linearidades não incluídas na modelagem possa ser avaliada, a análise foi complementada com simulações pelo método dos elementos finitos (FEM). Os perfis das deformações do estator até o 21o modo de ressonância foram analisados utilizando FEM. Com os resultados obtidos, é possível prever o comportamento das freqüências naturais e das deformações nos dentes em função das características do estator. O resultado mais importante desta análise é mostrar a relação de aspecto da trajetória elipsoidal dos dentes do estator, com a geometria do estator, permitindo um diagnóstico conclusivo sobre a ineficiência do protótipo construído: A baixa amplitude da componente de deformação longitudinal da onda viajante no tubo. O estudo dos resultados das simulações permitiu o estabelecimento de um roteiro de análise e cálculos dimensionais para este novo tipo de motor. Simulações realizadas mostraram que um estator projetado com o roteiro proposto, é capaz de produzir deformações longitudinais de 2,6μm e radiais de 3,8μm, quando as cerâmicas piezelétricas são acionadas a 35,3 V. Comparando-se os resultados das simulações do estator prototipado com o novo projeto, observa-se um acréscimo teórico de 90% nas componentes de deformação radial e 3600% nas componentes longitudinais, indicando que um novo protótipo construído de acordo com o projeto pode atingir uma eficiência muito superior na produção de movimento.

This work aimed to study the incorporation of ceramic residues of tiles crushed in the soilcement mixture in the manufacture of hollow blocks, justified by the amount of these wastes generated by the ceramic tile industry, with potential for recycling. This study aimed to determine a molding energy in laboratory compatible with that of the hydraulic presses of the factory. The DNER-ME 258:1994 test method compacted soils miniature equipment Mini-MCV were used , observing that it is possible to mold bodies of proof in laboratory with ASDM apparent specific dry mass compatible with that of the hollow blocks produced in the factory. Four lots of soil-cement hollow blocks were produced, whose tests allowed to choose the most appropriate mixture, the desired value of ASDM and the number of compatible blows. The ASDM of soil-cement bodies and the blocks were compared, and there was compatibility of values. To study mixtures with the RTA Recycled Tile Aggregate the optimization methodology of the volumes of materials was used in order to fill the gaps in the aggregate with compacted soil-cement. Starting from the gap indices of the aggregate containing cement and the pure aggregate the work began with two soil-cement aggregate mixtures. By projection, other mixtures resulted from these, which, after tests, allowed to select the most adequate. Using this one, hollow blocks were manufactured, whose test results met the standard with regard to strength, but not to water absorption. To reduce the absorption, a waterproofing additive, a stabilizer and an Aloe Vera extract were inserted in the mixture, whose bodies of proof tests registered values within the normative limits in 2 cases. Hollow blocks using the most favorable mix amount were produced, whose tests attended the strength requirements, but not the absorption ones. The results obtained indicate the feasibility of the methods, and that RTA can be used for manufacturing hollow blocks, although this depends on the pressing capability of the factory. / Esta pesquisa objetivou estudar a incorporação de resíduos de telhas cerâmicas britados na mistura solo cimento, para fabricação de blocos vazados, justificada pela quantidade desses resíduos gerados pelas indústrias de telhas cerâmicas, com potencial para reciclagem. Neste estudo procurou-se estabelecer uma energia de moldagem em laboratório compatível com a das prensas hidráulicas da fábrica. Utilizou-se o método de ensaio DNER-ME 258:1994 Solos compactados em equipamento miniatura Mini-MCV, observando-se que é possível moldar em laboratório corpos de prova com MEAS - massa específica aparente seca compatível com a dos blocos vazados produzidos na fábrica. Produziu-se 4 lotes de blocos vazados de solo cimento, cujos ensaios permitiram escolher a mistura mais adequada, o valor desejado da MEAS e o número de golpes compatível. Comparou-se as MEAS dos corpos de prova e dos blocos de solo cimento, houve compatibilidade de valores. Para o estudo das misturas com o ART - agregado reciclado de telha utilizou-se a metodologia de otimização dos volumes dos materiais, de forma a preencher os vazios do agregado com solo cimento compactado. A partir dos índices de vazios do agregado com cimento e do agregado puro iniciou-se o trabalho com duas misturas solo cimento agregado. Destas, por projeção resultaram outras misturas, que após ensaios permitiu selecionar a mais adequada. Com esta, fabricou-se blocos vazados cujos resultados dos ensaios atenderam a norma quanto à resistência, mas não quanto à absorção de água. Para reduzir a absorção, inseriu-se na mistura, aditivo impermeabilizante, estabilizante e extrato de Aloe vera, cujos ensaios dos corpos de prova acusaram valores dentro dos limites normativos para 2 casos. Produziu-se blocos vazados com a dosagem mais favorável, que ensaiados, atenderam aos requisitos de resistência, mas não de absorção. Os resultados obtidos indicam a viabilidade dos métodos e que o ART pode ser utilizado na fabricação de blocos vazados, mas depende da capacidade de prensagem da fábrica. / Mestre em Engenharia Mecânica