A fistula arteriovenosa (FAV) é uma ligação direta entre um vaso arterial e um venoso, utilizado como acesso vascular (AV) mais comum para pacientes em tratamento de hemodiálise (HD). A confecção da FAV causa condições não fisiológicas do escoamento sanguíneo, induzindo perturbações no fluxo como zonas de recirculações, pontos de estagnação, níveis de tensão cisalhamento altos, baixos e oscilatórios. Essas perturbações estão associações ao desenvolvimento de patologias que promovem estenoses no vaso, podendo comprometer o fluxo sanguíneo ou até a perda da FAV. Existem poucos trabalhos em FAV na literatura que determinam o campo de escoamento e suas implicações na parede, para ângulos de anastomose diferentes. Construiu-se uma bancada experimental para provimento de fluxo pulsátil em modelos de FAV in vitro e in silico. A FAV foi modelada tridimensionalmente com ângulos de anastomose variando entre 30 ° e 150 °. Foram realizados testes na bancada experimental para analisar o perfil de pressão. Outros testes, com fluxos permanentes, em modelos de FAV com ângulo de anastomose em 30 ° foram realizados também. O perfil de pressão para escoamento pulsátil demonstra concordância com o pulso de pressão arterial da literatura, pequenos ajustes temporais sempre necessários. O modelo in vitro da FAV, impresso por impressora 3D, foi testado aplicando pressões de 0 a 45 kPa e não foram observados vazamentos. As pressões na região de anastomose do modelo in vitro, para escoamento permanente, apresentaram comportamento crescente em função da vazão. O modelo in silico apresentou boa concordância com o modelo in vitro, com diferença máxima de 4,8% sendo as demais menores que 1,9 %.A distribuição de pressão na parede da FAV apresentou valores máximos na parede externa da veia próximo a junção anastomótica distal, enquanto níveis baixos de pressão foram identificados na parede interna da veia na região da junção anastomótica proximal. Em correlação a distribuição de pressão, o campo de velocidade apresentou regiões de estagnação e zonas de recirculações. Até esta data, foi desenvolvido 52 % do projeto. Em trabalhos futuros será implemento fluido de trabalho com massa específica e viscosidade adequadas, instalação do sistema de controle para temperatura na bancada experimental e confecção de análise dos modelos de FAV com ângulos de anatomose diferentes.

Com a modernização da indústria, a demanda por lubrificantes mais sustentáveis cresceu exponencialmente em todo o mundo, devido aos seus aspectos renováveis e biodegradáveis. As propriedades dos lubrificantes são conferidas através da sua aditivação, porém, a maioria desses aditivos são compostos a base de enxofre e outros compostos que são tóxicos ao meio ambiente, nesse contexto, o uso de nanopartículas como aditivação alternativa ganhou espaço e se mostrou bem eficiente na redução de desgaste e atrito em contatos lubrificados. Todavia, a redução de desgaste em biolubrificantes nanoaditivados ocorre por meio de mecanismos que precisam ser explicados, o que leva a necessidade de técnicas de caracterização adequadas para tal. A espectroscopia Raman é uma técnica que se destaca na caracterização de sistemas tribomecânicos, devido a facilidade de se obter dados sem a preparação preliminar de amostras. Este trabalho tem como objetivo a instrumentação de um tribômetro pino sobre disco com um espectrômetro Raman e uma câmera de alta velocidade, a fim de caracterizar a formação de filme lubrificante em sistemas lubrificados que agem sob movimento relativo. Adotou-se o regime de lubrificação limítrofe, com baixa velocidade e com variação de três cargas, 100 N, 150N e 200 N. A análise Raman foi realizada em cima da trilha de desgaste, o tribopar usado foi de aço SAE 1045 (Disco) e aço SAE 52100 (esfera), o lubrificante utilizado foi óleo de soja epoxidado puro e aditivado com nanopartículas de DLC nas concentrações de 0,05%, 0,1% e 0,2%. Após os ensaios tribológicos as a trilha de desgaste no disco foi avaliada por microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia Raman e perfilometria. Os resultados mostram que o espectrômetro Raman desenvolvido é funcional. Para baixas concentrações de aditivo identificou-se os mecanismos de rolamento e remendo de superfície, que melhoram a lubrificação e diminuem o desgaste, para concentrações mais altas, as nanopartículas intensificam o efeito abrasivo devido a aglomeração com nanopartículas secundárias e formação de terceiro corpo.

Ensaios tribológicos são desenvolvidos como forma controlada de avaliar o mecanismo de desgaste atuante entre superfícies metálicas, bem como para observar a influência do tipo de lubrificante utilizado. A avaliação da lubricidade de um lubrificante é normatizada pelo ensaio HFRR (High Frequency Reciprocating Rig), que é dado pelo sistema tribológico esfera-disco em contato lubrificado, e que produz como resultado imagens das quais se extrai o diâmetro da escara de desgaste, do inglês WSD (Wear Scar Diameter). A partir de um conjunto de amostras de diferentes combustíveis aplicados como lubrificantes, foram obtidas imagens das superfícies desgastadas. Deste modo, propõe-se
neste trabalho explorar outras características das imagens além do WSD, permitindo assim uma melhor caracterização do desgaste e do tipo de lubrificante utilizado. Com as imagens adquiridas no ensaio HFRR, foram aplicadas técnicas
de processamento de imagens utilizando o software Matlab e a biblioteca OpenCV para a obtenção de parâmetros quantitativos. A partir dessas informações, foi construída uma Rede Neural Artificial capaz de classificar novas
imagens de acordo com o tipo de fluido aplicado na lubrificação, mostrando o potencial da inteligência artificial para identificar e classificar padrões de desgaste a partir da análise de suas imagens.

A ampla utilização de engrenagens no setor produtivo industrial, proporcionando
soluções de engenharia para problemas de transmissão de potência, conduzem as pesquisas
científicas na engenharia mecânica para a redução da perda de energia, função do desgaste e
do atrito entre os dentes das engrenagens. Uma das formas de reduzir o atrito e o desgaste é
aprimorando a lubrificação das engrenagens. Esse trabalho objetiva construir e testar um
tribômetro capaz de reproduzir o contato entre engrenagens cilíndricas de dentes retos
visando promover o desgaste nas engrenagens testadas. O projeto conceitual se baseou no
tribômetro da norma DIN ISO 14635-1:2000 que consiste na transmissão de potência entre
duas caixas de engrenagens interligadas por dois eixos paralelos no formato back-to-back
de recirculação de potência. O projeto conta com: (a) um sistema de carregamento com
massas-padrão que visa acelerar o desgaste nos dentes das engrenagens aplicando torque ao
sistema por meio de um sistema de pinça e disco de freio; (b) uma base rígida de perfis de
alumínio estrutural que apresenta boa rigidez e flexibilidade para ampliação do tribômetro
no futuro; (c) um limitador de torque mecânico com pré-carga de torque com o intuito de
assegurar o engrenamento das engrenagens; e (d) um sistema elétrico controlado por um
inversor de frequência programável. Os componentes projetados foram fabricados na
UFRN ou comprados no mercado e, posteriormente, montados na UFRN. Após a
montagem, o tribômetro passou por um ensaio piloto o qual visou: (i) constatar o
induzimento ao desgaste nos dentes das engrenagens com auxílio de imagens
microscópicas; (ii) mapear as condições e variáveis de trabalho da máquina; e (iii) otimizar
as condições de trabalho para o pleno funcionamento do tribômetro. Os parâmetros rotação
e o carregamento foram variados em três níveis diferentes cada, configurando um estudo
fatorial 3². Foram medidas três variáveis de resposta: corrente elétrica do motor, torque do
motor e temperatura do disco de freio. Os resultados foram analisados com o auxílio do
método das superfícies de respostas para a otimização dos parâmetros de trabalho e
obtiveram resultados satisfatórios para a condução de novos estudos.

A construção sustentável busca um equilíbrio entre o crescente processo de urbanização, a construção civil e a indústria mineradora, que são responsáveis pela geração de resíduos ao meio ambiente. Neste contexto, este trabalho tem como objetivo apresentar a construção de blocos sustentáveis com a utilização de rejeitos de metaconglomerado, outros rejeitos disponíveis, areia, cimento, gesso e água e o uso de alguns modelos de preenchimentos, como garrafas de Polietileno Tereftalato (PET), latas de cerveja, isopor e tubos descartados. A fabricação desse produto visa agregar valor ao mercado da construção civil por esse ser um compósito sustentável. Com esses blocos acessíveis, será possível a construção de casas populares e, consequentemente, favorecer a diminuição do déficit habitacional existente no Brasil. Os materiais utilizados na fabricação foram caracterizados por meio de análises de Difração de Raios-X (DRX), Fluorescência de Raios X (FRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), granulométricas e de massa específica. No processo de fabricação, foram produzidos os corpos de provas com composição definida e, posteriormente, foram realizados ensaios térmicos, mecânicos e de absorção de água para análise do compósito obtido. A resistência mecânica à compressão atingiu valor médio de 2,05 MPa, a absorção de água apresentou um valor médio de 19,3%, a condutividade térmica teve uma média de 0,33 W/m.K, o calor específico volumétrico apresentou uma média de 1,49 MJ/m³.K, a difusividade obteve um valor médio de 0,22 mm²/s e a resistividade apresentou um valor médio de 302,73°C.m/W. Os resultados alcançados estão de acordo com as normas da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) e, desta forma, é possível viabilizar a utilização dos blocos sustentáveis fabricados na construção de casas populares.

Este trabalho discute as análises exergética, exergoeconômica e exergoambiental aplicada a um sistema de trigeração. Um motor de combustão interna alimentado a gás natural produz potência elétrica e o calor residual é reaproveitado para acionar um chiller de absorção de efeito misto H₂O-BrLi e um trocador de calor para produzir energia térmica (refrigeração e água quente). Um campo solar composto por coletores de tubos a vácuo com dois tanques térmicos auxilia o sistema. O modelo termodinâmico do sistema foi desenvolvido no software EES, baseando-se nos princípios de conservação de massa, energia e das espécies químicas. A análise exergética considerou as parcelas física e química dos fluxos de massa, uma vez que a concentração de BrLi na solução varia. O modelo exergoeconômico é baseado na metodologia SPECO e a avaliação exergoambiental utilizou o método Eco-indicador 99. Os objetivos do estudo são a modelagem da planta de trigeração e a avaliação do desempenho exergético, econômico e ambiental do sistema. A redução da temperatura de referência aumenta ligeiramente a eficiência exergética do motor e do campo solar. A eficiência do chiller de absorção reduz até a temperatura de referência de 15° C e aumenta na temperatura de 10°C devido à mudança da definição de produto e combustível. Os custos e impactos ambientais por unidade de exergia dos produtos são obtidos. Os resultados são comparados com outros estudos e discutidos.

O presente trabalho visa caracterizar o efeito do acoplamento de um demonstrador Scramjet em um motor-foguete brasileiro a partir de uma investigação numérica do escoamento em torno da geometria da fuselagem. Consideramos aspectos locais do escoamento e a comparação de parâmetros globais do escoamento ao longo da configuração veicular a ser investigada, tais como a distribuição de pressão e o cisalhamento da parede em ambas geometrias a serem analisadas. A geometria de referência adotada para o motor-foguete se refere ao foguete brasileiro VS-30, um veículo suborbital de propulsão sólida, enquanto a geometria Scramjet foi projetada para condições de voo operacional de Mach 5,79 e altitude de 20 km. Um conjunto de domínios numéricos bidimensionais axissimétricos e planares foi gerado para ambas as geometrias a serem discutidas. A consideração de escoamento em regime permanente foi adotada em todos os casos e, para modelagem da turbulência, foi utilizado o modelo de transição k-kl-ω viscoso. As simulações numéricas capturaram de forma satisfatória as ondas de choque oblíquas e as ondas de expansão teoricamente previstas para escoamentos ao longo desses tipos de geometrias. Foram observados efeitos locais no escoamento, como o surgimento de zonas de recirculação e instabilidades hidrodinâmicas associadas às interações entre as ondas de choque e a camada limite. Ainda, as forças de arrasto aerodinâmicas, tanto de arrasto quanto de pressão, foram quantificadas. Concluiu-se que o acoplamento do demonstrador Scramjet no VS-30 acarretou em um significativo aumento do arrasto total sobre o veículo, contribuindo desta forma em desvios consideráveis na trajetória nominal do VS-30.

O compósito Cu-SiC alia a alta condutividade térmica e elétrica e a boa ductilidade do cobre à boa condutividade térmica, baixa densidade e alta resistência à abrasão do SiC. Tais características permitem que esse compósito seja aplicado como contatos elétricos e dissipadores de calor, porém, a mútua insolubilidade de ambas as fases dificulta sua obtenção por sinterização. Diversas pesquisas utilizam a moagem de alta energia (MAE) para preparar pós de sistemas imiscíveis e com baixa molhabilidade, pois ela produz maior sinterabilidade do material através da diminuição e homogeneização das fases. Neste trabalho, pós compósitos de Cu-SiC com 2, 10 e 15% em massa de SiC foram preparados por mistura mecânica e MAE. A mistura mecânica foi efetuada por agitação manual dos pós em um recipiente plástico. A MAE dos pós foi realizada em um moinho planetário pulverisette 7 com recipiente e corpos de moagem de metal duro em meio líquido de álcool etílico - 99,5% a 400 rpm durante 2, 10, 20 e 30 horas. A razão em massa de pó para bolas usada foi de 1:5. Compactos de pós Cu-SiC foram prensados a 500 MPa em uma matriz cilíndrica uniaxial. Os compactos verdes foram sinterizados em forno resistivo tubular e com registro dilatométrico a 1.000 ^oC por 1 h sob uma atmosfera de argônio. A taxa de aquecimento usada foi de 10 ^oC/min. Análises de FRX, DRX, MEV e EDS foram utilizadas para caracterizar tanto os pós quanto os compactos sinterizados. O tamanho de cristalito e a microdeformação das fases Cu e SiC dos pós Cu-SiC foram determinados através do software TOPAS (Bruker, versão 4.2). Medidas de distribuição de tamanho de partícula dos pós elementares (Cu e SiC) e dos pós compósitos Cu-SiC foram efetuadas por espectroscopia a laser. A densidade dos compactos verdes e sinterizados foi obtida usando o método geométrico (massa/volume) e o princípio de Arquimedes. Medidas de corrosão foram realizadas nos compactos sinterizados de pós misturados e moídos por 30 h. Elas revelaram que a resistência à corrosão do compósito Cu-SiC diminui significativamente para teor acima de 2% em massa de SiC. Os valores de densidade dos compactos sinterizados diminuem com a elevação do teor de SiC (0, 2, 10 e 15%p) e o tempo de moagem (2, 10, 20 e 30 h). Os compactos sinterizados de pós Cu-2%SiC misturados alcançaram 77,2% de densidade relativa, enquanto os compactos de pós Cu-2%SiC moídos por 2 e 30 h obtiveram densidade relativa de 72,7 e 65,4%, respectivamente. Os compactos de pós Cu-SiC com 10 e 15% em massa de SiC moídos por 2 h obtiveram densidade de 64,9 e 58,2%, respectivamente. Os valores de microdureza Vickers dos compactos sinterizados aumentam com elevação do teor de SiC e os maiores valores foram obtidos pelos compactos de pós Cu-SiC moídos por 10 h. Os valores de microdureza desses compactos de pós moídos por 10 h com 2, 10 e 15% em massa de SiC alcançaram 50.9, 83.7 e 115.6 HV, respectivamente. Por fim, as microestruturas dos compactos sinterizados de pós Cu-SiC moídos são mais homogêneos que a dos pós misturados.

Os metais duros são amplamente utilizados na indústria metal mecânica por possuírem ótimas propriedades de dureza, boa tenacidade e resistência ao desgaste. Esses compósitos são compostos de uma mistura de carboneto de tungstênio (WC) como fase dura, e um ligante metálico, geralmente cobalto (Co) (ou outros metais como ferro (Fe), níquel (Ni)). No entanto, o cobalto é o ligante mais amplamente utilizado devido suas boas propriedades, principalmente a molhabilidade. Todavia, esse metal traz alguns dilemas, como o alto custo e toxicidade. Diante disso, essa pesquisa busca empregar um ligante alternativo em cermets que proporcione propriedades semelhantes ao cobalto, esse metal é a liga Invar (Fe-36%Ni) o qual possui um baixo coeficiente de expansão térmica, tornando atrativo em aplicações que envolvem mudanças de temperaturas, como é o caso da usinagem. As amostras são fabricadas através da sinterização por corrente pulsada (“Spark Plasma Sintering – SPS”), que proporciona rápida sinterização e boa densificação. As amostras WC-10%(Fe,Ni) foram sinterizadas com patamares isotérmico de 1100, 1200 e 1300 ºC. Amostras WC-10%Co foram sinterizadas com patamar de 1200 ºC para comparação. Os resultados mostram que a microestrutura apresenta uma boa distribuição de WC e ligante, diminuição da porosidade e o crescimento anormal de WC com o aumento de temperatura de patamar isotérmico. Além disso, a fase eta foi encontrada para temperaturas de 1200 e 1300 ºC. Os ensaios de dilatometria mostraram que o WC-10%(Fe,Ni) apresenta coeficiente de expansão térmica de 5,11 x10^-6 °C^-1 , enquanto que o WC-10%Co apresenta 6,33 x10^-6 °C^-1, mostrando que o efeito de baixa expansão térmica foi atingido para o WC-Invar. A mais alta densificação alcançada no WC-10%(Fe,Ni) é de 98,9 %. O aumento do patamar isotérmico proporcionou o aumento da densificação, dureza, resistência a compressão e módulo de elasticidade. O WC-10%(Fe,Ni) sinterizado a 1100 °C apresentou dureza de 1777 HV, superando cermets WC-Co encontrados na literatura, e tenacidade à fratura de 15,6 MPa m^1/2. O WC-10%(Fe,Ni) sinterizado a 1300 °C apresentou a mais alta resistência a compressão, 376 MPa, maior módulo de elasticidade, 990 GPa, e maior dureza, 1992 HV. Diante desses resultados, a liga Invar (Fe-36%Ni), produzida nessa pesquisa, proporcionou aos cermets WC-liga em comparação com WC-Co ótimas características microestruturais, baixíssima dilatação térmica, alta dureza com tenacidade significativa e boa resistência compressiva.

A modificação superficial de materiais é alvo de estudos em centros de pesquisas, devido a seu impacto em otimizar a aplicabilidade do mesmo. O uso de plasma DBD é uma alternativa que mescla os efeitos desejados com a modificação de superfícies e o baixo custo. Com o objetivo de identificar o efeito do plasma em materiais que possuem ligações de caráter distintos, as modificações físico-químicas de materiais e suas correlações com as energias das espécies geradas durante o tratamento de plasma em descarga por barreira dielétrica (DBD) na modificação da superfície do polietileno de alta densidade (PEAD) e do Titânio Grau 2. As espécies presentes durante o tratamento a plasma foram caracterizadas quanto a sua energia através da sonda tripla de Langmuir a fim de verificar se o mesmo possuía energia suficiente para promover as possíveis alterações químicas na superfície do material. As alterações físico-químicas foram diagnosticadas através da caracterização de superfície como ângulo de contato, tensão superficial, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios-X (XPS) e a Espectroscopia de Infravermelho com transformada de Fourier, na configuração de Reflexão Total Atenuada (FTIR-ATR). Através dos resultados da sonda de Langmuir constatou-se que o plasma gerado possui energia suficiente para promover a quebra de ligações na cadeia do PEAD o que corrobora com os resultados obtidos nas caracterizações das amostras através de XPS, FTIR-ATR e tensão superficial

O porcelanato tem se destacado como um dos revestimentos cerâmicos de maior importância, uma vez que seu desenvolvimento proporcionou produtos de excelente qualidade técnica e estética. Para aprimorar suas características, o porcelanato é submetido a um processo de polimento que, além de complexo e importante, tem um alto consumo de água, energia e abrasivos. Paralelamente, além do desempenho tecnológico expressivo, há também a tendência ao uso de revestimentos sustentáveis por meio do reaproveitamento de rejeitos. No caso de porcelanatos polidos, a obtenção da curva de ganho de brilho no processo de polimento se faz necessária, tanto para guiar o aperfeiçoamento da operação de polimento, quanto para validar o reaproveitamento de resíduos pela incorporação de material na formulação da massa. O presente trabalho objetiva ambos propósitos. Para tanto, serão obtidas curvas de ganho de brilho com e sem a adição de rejeitos de cerâmica vermelha (Chamote), considerando simultaneamente a variação da rota de polimento industrial. Para todos os ensaios, a sequência de polimento aconteceu normalmente do abrasivo #36 ao #400, sendo seguido de três rotas de polimento distintas até o abrasivo #800. Após a passagem dos abrasivos, a avaliação da influência da variação da rota foi feita pela medição de brilho e rugosidade superficial das amostras. Os resultados demonstraram a aplicabilidade do porcelanato com chamote que obteve respostas de brilho final em média 16,8% maior que o porcelanato padrão. Foi possível verificar que, dentro dos parâmetros usados, não houve influência significativa da variação da rota de polimento, sendo possível omitir o abrasivo #600, sem perda estética significativa.

O aço dual phase tem se destacado na classe dos Aços Avançados de Alta Resistência, mostrando-se uma alternativa viável para diminuição de emissão de gases emitidos por veículos de mobilidade, principalmente, veículos automotivos movidos à combustão. O aço DP é tido como um microcompósito provido de microestrutura bifásica composta por ilhas de martensita dura e resistente dispersa na matriz ferrítica dúctil e macia, o que confere propriedades mecânicas demandadas pela indústria de mobilidade com boa relação de custo-benefício. Alguns dos benefícios proporcionado pelo material, relacionado aos veículos, é a possibilidade de projetá-los para o aumento da segurança dos passageiros, reduzir o peso estrutural e, consequentemente, a diminuição do consumo de energético. Dada a importância dos aços DP, um modelo numérico multiescala foi desenvolvido para determinar o comportamento de tensão-deformação para diferentes microestruturas de aço DP obtidos através da aplicação de ciclos térmicos intercríticos distintos. Um programa computacional foi desenvolvido em linguagem FORTRAN para a leitura do processamento digital de imagem e identificação de fases no domínio da malha de elementos finitos, a qual é projetada no Elemento Representativo de Volume (RVE) real gerado a partir informações oriundas da técnica Difração de Elétrons Retroespalhados. O equacionamento constitutivo de plasticidade aplicado é baseado na teoria de deslocamento de Taylor, tornando possível realizar a simulação de tração uniaxial através do Método dos Elementos Finitos em plataforma numérica de código comercial ABAQUS CAE. A Teoria da Homogeneização é então aplicada para converter o comportamento de escala micro para macro, sendo usado ensaio mecânico de tração uniaxial para validação experimental. Foram avaliados no modelo numérico três microestruturas de aços DP desenvolvidas a partir da aplicação de três níveis de recozimento intercrítico com temperaturas de 720ºC, 740ºC e 760ºC. As previsões das curvas tensão-deformação foram analisadas conforme a influência do tamanho e posicionamento do RVE.

O fenômeno de wing rock é caracterizado por uma oscilação rotacional indesejável em aeronaves, principalmente no seu eixo de rolamento, que ocorre em velocidades de voo relativamente baixas e com elevado ângulo de ataque. As instabilidades de voo acarretadas pelo fenômeno de wing rock podem afetar o desempenho das aeronaves e o controle de voo. No presente trabalho o fenômeno de wing rock é estudado em placas ortotrópicas retangulares de materiais compósitos com várias razões de aspecto. Os experimentos foram realizados em um túnel de vento com velocidade de vento de 6 m/s. As placas de material compósito foram produzidas com fibras de carbono unidirecionais e foram posicionadas com as fibras orientadas a 0° ou 90° em relação a direção do escoamento de ar. Os parâmetros estudados foram o número de Strouhal, a variação do ângulo de rolamento, a deformação da placa e a influência da orientação das fibras no fenômeno de wing rock. Os resultados obtidos com as placas de material compósito foram comparados com resultados obtidos em placas de alumínio com o mesma razão de aspecto. Observou-se que o compósito com fibras orientadas a 90° do escoamento com razão de aspecto de 3,25, em relação ao alumínio, indica excelentes propriedades de amortecimento de momento fletor paralelo à direção das fibras  e alcança valores de frequência induzida por vórtices menores à medida que o ângulo de ataque aumenta.

A lubrificação no processo de fabricação representa até 17% no custo total da produção, sendo assim, um fator de grande interesse para a indústria. Além do alto custo, no campo de fabricação e usinagem, o uso de fluidos de corte promovem riscos para saúde e meio ambiente. Portanto, um dos focos no estudo de lubrificantes está em substituir produtos químicos para tornar o processo cada vez mais limpo. Atualmente, a maioria das ferramentas de corte de alta velocidade apresentam revestimentos auto-lubrificantes que diminui o uso de lubrificantes líquidos ou refrigerantes. O uso de filmes sólidos lubrificantes, tais como MoS2 e grafite, podem ser usados para obter um controle de atrito e desgaste em aplicações tribológicas severas. Estes revestimentos são formados normalmente através de técnicas de deposição por plasma como a pulverização catódica (magnetron sputtering). Para produzir revestimento duro e lubrificante em ferramenta de aço rápido e metal duro, Neste trabalho, foi desenvolvido um processo híbrido de formação de filmes dispostos em multicamadas de nitreto de titânio (TiN) e bissulfeto de molibdênio (MoS2) usando as técnicas de deposição por gaiola catódica e magnetron sputtering. Os filmes foram depositados em substratos de aço M2, WC e aplicados em brocas deste último material. Foram realizados os ensaios de dureza Vickers e esclerometria pendular para quantificar a resistência superficial bem como o desgaste abrasivo antes e depois dos processos de deposição por plasma. Caracterizações químicas e morfológicas foram usadas neste estudo para relacionar a estrutura e fases dos filmes com a diminuição do atrito, o aumento da resistência ao desgaste e vida útil de brocas revestidas com os materiais depositados. Difração de raios-X (DRX) e Espectroscopia de energia dispersiva (EDS) foram usados para determinar as fases e composição dos filmes, a rugosidade foi observada por meio do ensaio de Microscopia de força atômica (MFA) e a microscopia eletrônica de varredura (MEV) proporcionou a obtenção da espessura dos filmes depositados. Quanto a resistência ao desgaste através do Esclerômetro pendular foram apresentados resultados favoráveis a lubricidade do material, apresentando diminuição do atrito e resistência ao desgaste, o que resultou em aumento de vida útil das brocas submetidas ao processo híbrido (deposição por gaiola catódica e magnetron sputtering) apresentado neste trabalho.

Os materiais compósitos vêm sendo utilizado em diversas aplicações, principalmente nas engenharias. Um dos principais fatores da escolha desse tipo de material é devido à combinação de baixa massa específica com excelentes propriedades mecânicas. Entretanto o impacto é uma das propriedades menos compreendidas e estudadas em materiais compósitos. Eles são mais comuns de ocorrer e provocam danos que nem sempre são visíveis à olho nu ou que podem se encobertos por acabamentos superficiais. Diante exposto, este trabalho desenvolveu-se um compósito de matriz polimérica com tecido de fibra de vidro–E pelo o processo de pelo processo de hand-lay-up, contendo descontinuidades geometrias, onde foram submetidos a único impacto com energia de 61 J em uma máquina de impacto de baixa velocidade do tipo drop-test com e sem descontinuidades geométrica e também energia dissipada de impacto. Analisando-se a resistência residual dos compósitos após impacto através dos ensaios de flexão em quatro pontos para analisar o efeito do concentrador de tensão nos compósitos, também se fez uma análise do efeito da perfuração total do impacto em relação ao concentrador de tensão de mesmo diâmetro do impactor da máquina de impacto, além disso, foram realizadas analises macroscópicas do dano para todas condições em estudo. Os resultados obtidos mostram que os compósitos com furos houve uma diminuição na força máxima em comparação ao sem furo e a energia de absorção também foi maior. Para resistência a flexão e o módulo de elasticidades em flexão o compósito que apresenta a descontinuidade geométrica obteve menor valor de em comparação ao sem furo e sem impacto mostrando que o dano de impacto e o concentrador de tensão influenciarão para a redução das propriedades.

Aliando as propriedades mecânicas e as diferentes aplicações estruturais dos materiais compósitos híbridos surge um interesse em buscar resultados que avaliem tais propriedades. Diante disso, esta tese tem como objetivo fazer uma análise experimental para determinar a resistência residual à flexão pós impacto com e sem concentração de tensão, o fator de concentração de tensão e modelar matematicamente esse comportamento por meio de equações empíricas. Desenvolveu-se dois tipos de laminados compósitos de matriz polimérica, ambos com onze camadas, sendo um compósito híbrido intraply/yarn constituído de oito camadas de tecido bidirecional com fibra de vidro-E  e três camadas de tecido bidirecional de mecha híbrida kevlar/vidro-E (LHKV) localizadas nas extremidades e no centro do laminado, submetido as energias de impacto de 77 e 101 J, e um segundo laminado reforçado apenas por tecido bidirecional de vidro-E (LFV) submetido as energias de impacto de 46 e 62 J. Fez-se uma comparação da presença da descontinuidade geométrica (furo de 16 mm) no centro dos corpos de provas para a resistência à flexão antes e pós impacto, para avaliar o efeito do concentrador de tensão, da hibridização e formação do dano. Os resultados experimentais mostraram que o tecido de mecha híbrida melhorou a resistência ao impacto suportando uma maior sequência de impactos de alta energia quando comparado a outros trabalhos na literatura, apresentando uma redução da área do dano, com baixa delaminação permitindo a possibilidade de reparo, bem como a recuperação de suas propriedades residuais. Dos testes realizados, verificou-se também que o dano foi 50 % maior que o fator de concentração do material sem hibridação, com isso, nas amostras híbridas, o dano teve uma influência inferior a 8 % na redução da resistência residual.

O compósito Cu-grafite é um material usado como contatos elétricos. Ele é um sistema imiscível, mas uma possível solução sólida metaestável pode ser exibida quando pós de cobre e grafite são preparados por moagem de alta energia. Nesse trabalho, foi investigado o efeito da moagem de alta energia, na produção de pós compósitos Cu-grafite nanocristalinos, amorfos ou com solução sólida metaestável de grafite na fase cobre. A influência da preparação desses pós na densificação e microestrutura das amostras sinterizadas também foi objeto de investigação, além do efeito provocado na condutividade elétrica desse compósito. Os pós foram preparados por mistura mecânica realizada manualmente e moagem de alta energia nos moinhos planetário Pulveriseatte 7 e SPEX 8000D. Pós de Cu e grafite na proporção de 5% em massa de grafite foram colocados para moer em um recipiente com bolas, de carbeto de tungstênio no moinho planetário e de aço inoxidável no moinho SPEX. No moinho planetário, a razão em massa pó para bola empregada foi de 1:5 e a velocidade de moagem foi de 400 rpm, sendo utilizada a atmosfera de argônio de alta pureza para realização das moagens nesse moinho. Os pós foram moídos por 50 horas e amostras de pós foram coletadas após 2, 10, 20, 30, 40h e 50h de moagem. A atmosfera de argônio e a razão em massa de pó para bola foram mantidas no moinho SPEX, no entanto, por se tratar de um moinho bem mais energético, utilizou-se tempos de moagens mais reduzidos, onde pós foram moídos por 1h e por 2h. Amostras de pós compósitos foram sinterizadas através da técnica de sinterização por plasma pulsado (SPS) a pressão de 25 MPa, 40MPa e 50MPa em matriz cilíndrica numa câmara de vácuo. Os compactados foram sinterizados a 650°, 700°C e 950^oC durante 5 minutos de isoterma. A taxa de aquecimento usada foi de 100^oC/min. Análise de microscopia ótica e eletrônica de varredura foram empregadas para observar a forma e distribuição de tamanho de partícula dos pós moídos bem como das estruturas sinterizadas. Análise de espectroscopia por energia dispersiva (EDS) foi utilizada para detectar a presença de contaminação nos pós moídos. A difração de raios-x foi usada para detectar as fases e observar o efeito da moagem nos cristalitos dos pós moídos. A densidade dos corpos sinterizados foi medida pelo método geométrico (massa/volume).

Problemas envolvendo vibrações mecânicas são comuns em praticamente todos os ramos da indústria. Para tentar suprimir ou controlar essas vibrações foram desenvolvidos vários métodos e técnicas ao longo das ultimas décadas e continua nos dias atuais, principalmente devido as crescentes necessidades da engenharia. Entre as técnicas utilizadas pode ser citado o uso de materiais ou estruturas inteligentes. Estes materiais apresentam um comportamento não-linear, e a depender dos parâmetros do sistema dinâmico que os empregam podem apresentar respostas periódicas, quase periódicas e caóticas. Diante dessa riqueza de respostas há um aumento na complexidade de predizer seu comportamento e em aplicar uma técnica de controle de modo eficaz. O presente trabalho apresenta um estudo da dinâmica não linear de um oscilador com materiais inteligentes e busca levar o sistema a um estado desejado utilizando uma técnica de controle robusto auxiliada por uma Rede Neural Artificial. Antes da aplicação desta técnica de controle é feito um estudo prévio do comportamento estático de Compósitos com Ligas com Memória de Forma (CLMF), seguido de um estudo dinâmico onde são exploradas ferramentas como o Diagrama de Bifurcação e o Maior Expoente de Lyapunov para extrair mais informações sobre a dinâmica apresentada por osciladores com tais materiais. São apresentados casos específicos que buscam verificar a efetividade da técnica de controle, que deve apresentar robustez, capacidade de aprendizado, de adaptação e de predição. Como resultado, a técnica de controle usada foi capaz de controlar osciladores com Ligas com Memória de Forma (LMF) e Compósitos com Ligas com Memoria de Forma diante de não-linearidades tipo histerese e saturação, com flutuações nos parâmetros e com o desconhecimento da dinâmica do sistema. A técnica de controle também foi capaz de controlar respostas caóticas do oscilador utilizando um atuador externo.

A presente tese busca o desenvolvimento de um novo material para o revestimento de componentes do sistema de injeção utilizado nos motores do ciclo Diesel atualmente. Para isso, estudou-se a aplicação de filmes finos de Bissulfeto de Molibdênio (MoS₂) e Nitreto de Titânio (TiN), depositados em multicamadas através da técnica de magnetron sputering, e a aplicação de filmes finos de carbono tipo diamante com silício incorporado (silicon-incorporated diamond-like carbon - DLC-Si), depositados em multicamadas através da técnica PECVD utilizando silano + metano. As aplicações foram realizadas em superfícies de substratos de aços SAE 1045 nitretadas, também foi utilizando um terceiro conjunto - Amostras Controle, isto é, sem revestimentos. Para avaliar o desgaste sobre as amostras, desenvolveu-se um tribômetro, do tipo cilindro sobre disco (tribocame), cujo o funcionamento aproxima-se do que ocorre com alguns componentes da bomba de alta pressão do sistema de injeção Common Rail (C.R.). As amostras estiveram imersas em diesel S-10 B10 e foram submetidas a um contato deslizante sob carga cíclica durante períodos predefinidos. A caracterização mecânica e tribológica dos filmes foi realizada por meio de avaliação dos aspectos microestruturais por microscopia eletrônica, análise química semiquantitativa, uniformidade, além de métodos como perda mássica, rugosidade e microdureza. Os resultados mostraram pela avaliação evolutiva das imagens de microscopia, ambos os revestimentos responderam com maior eficiência em redução do desgaste frente às amostras não revestidas. Apesar de ter tido uma alta taxa de perda de massa nos primeiros ensaios, o filme de MoS₂-TiN obteve os menores valores de rugosidade ao final do último ensaio, ratificando seu potencial tribológico em redução de atrito. Para as amostras de DLC-Si, foram registrados índices de rugosidades acima do padrão de retificação. A isso está relacionado à composição da deposição desses filmes. No entanto, tais amostras obtiveram menores taxas de perda mássica e apresentaram o melhor comportamento em meio à lubrificante utilizado

Foram estudados os processos de obtenção e caracterização de compósitos com resina (R) poliéster e carga de cimento (C). Os compósitos foram definidos pela razão mássica entre cimento e resina, 1,0R + 0.25C, 1,0R + 0,50C, 1,0R + 0,75C e 1,0R + 1,0C e o método de fabricação usado foi o de moldagem fechada por compressão úmida a frio. Tais compósitos foram caracterizados pela determinação de suas propriedades mecânicas, térmicas, densidade, absorção de água e envelhecimento. O compósito com maior viabilidade econômica foi de 1,0R + 1,0C. Verificou-se que o cimento apresentava função de carga de enchimento, pois todos os compósitos apresentaram menores resistência mecânica que a matriz, com diminuição proporcional ao aumento do pó de cimento, com perda de 50% na tração, 78% na flexão e 11,54% sem impacto, para 1,0R + 1,0C. Como aplicabilidade do material compósito produzido foram fabricados uma mesa de 1,5 m² e um bancocom o C₄ (1,0R + 1,0C). O custo de fabricação da pedra artificial da mesa foi menor que uma de mármore ou granito, o que demonstrou a viabilidade econômica da aplicação dos compósitos.

Esta tese está estruturada a partir de resultados sedimentados e organizados a partir de cinco  artigos produzidos durante o período de investigação científica. Inicialmente foi realizado um estudo Interlaboratorial em busca do entendimento das possíveis fontes de incerteza de medição e da criação de uma metodologia para uma quantificação confiável pela técnica de Difratometria de raios X a partir de um diagrama de Ishikawa; passando por uma investigação na influência das propriedades mecânicas dos materiais e interferências que cada fase exerce nas medidas das tensões residuais em experimentos com análises de aço AISI 316L e aço duplex (austeno-ferrítico); A tese não limita-se apenas no desenvolvimento da metodologia como também em aplicações práticas para avaliação do comportamento tribológico de componentes mecânicos e estudos acerca de melhores condições de usinagem. Um dos estudos avaliou a influência das condições de torneamento nas tensões residuais em um aço AISI 1045. Outro artigo Avaliou os efeitos de diferentes graus de revestimentos de metal duro e técnicas de resfriamento de lubrificação na vida útil da ferramenta e na tensão residual superficial da superfície fresada de HCWCI.); Finalizando com o estudo comparativo da evolução de desgaste associada às tensões residuais em aços AISI 52100 e Aço Carbono ensaiados em um sistema tipo cam follower. O trabalho frisou a importância de uma metodologia bem definida para a realização das medidas de tensão residual assim como a relevância das medidas em processos em que envolve o desgaste de componentes metálicos.

As oscilações stick-slip representam um das principais causas de problemas e da queda de desempenho do processo de perfuração de um poço de petróleo, além de limitar a vida útil e a produtividade da broca. Embora grandes melhorias tenham sido feitas para superar essa disfunção, o projeto de controladores para esse tipo de sistema é muito desafiador, principalmente em consequência da grande quantidade de incertezas envolvidas. Neste trabalho, um controlador inteligente inspirado numa estrutura biológica é proposto para atenuar as auto-oscilações em colunas de perfuração de poços de petróleo devido ao fenômeno stick-slip. A estrutura do controlador inteligente é baseada na combinação de uma técnica de controle não linear com inteligência computacional, o que permite ao sistema fazer previsões razoáveis sobre o comportamento dinâmico da planta, adaptar-se às mudanças que acontecem durante o seu funcionamento, aprender interagindo com o ambiente e ser robusto a incertezas estruturadas e não estruturadas. Essas características, que estão associadas com os atributos mais fundamentais da inteligência biológica, são levadas em consideração no projeto do controlador, o qual é baseado na técnica de controle por modos deslizantes juntamente com uma rede neural adaptativa. Um algoritmo de aprendizagem por reforço, baseado no limite de confiança superior (Upper Confidence Bound - UCB), é utilizado para fazer parte do treinamento da rede neural, que é concluído através da atualização online do seu vetor de pesos pela minimização de um sinal de erro composto. As propriedades de limite e convergência de todos os sinais de malha fechada são provadas por meio de uma análise de estabilidade de Lyapunov. Por último, simulações numéricas são apresentadas para demonstrar a eficácia da abordagem proposta na estabilização de velocidade em colunas de perfuração e, consequentemente, na atenuação das oscilações provocadas pelo fenômeno stick-slip.

No nordeste brasileiro, a manga é cultivada em vários estados. Barreiras fitossanitárias são impostas à fruta destinada ao mercado internacional, sendo a imersão em tanques com água a 46,1ºC recomendada na solução de dois problemas típicos: a antracnose e a eliminação da mosca da fruta. Os níveis de temperatura requeridos para o tratamento térmico da manga e as excelentes condições climáticas locais apontam para a viabilidade técnica do uso do aquecimento solar em substituição de grande parte do GLP consumido. Para estudo de viabilidade de aplicação no aquecimento da água utilizada no processo de tratamento hidrosanitário térmico (THT) da manga, esse trabalho tem por objetivo a fabricação de um coletor solar multi-tubo, trabalhando em regime de fluxo contínuo, com serpentina absorvedora formada por tubos de PVC ligados em série, dispostos em forma labirinto sobre chapa absorvedora de alumínio e uma fonte alimentadora de água fria. O sistema foi ensaiado para o diagnóstico de seu desempenho térmico e levantamento dos parâmetros necessários para sua caracterização. Para um período de 9:00 às 16:00 horas, foram coletadas periodicamente as temperaturas em pontos internos e externos ao coletor; as temperaturas de entrada e saída do fluxo de água para variadas vazões (60l/h,80 l/h, 100l/h) em regime permanente e a radiação solar global ao longo do período de realização dos ensaios. Calculou-se o coeficiente global de perdas e o rendimento térmico do coletor. Para estimativa da demanda de energia térmica, simulou-se as condições esperadas no período de safra e então avaliou-se as características técnicas para inserção dos coletores no sistema de aquecimento e posteriormente a viabilidade técnico-financeira da solução proposta e configuração final mais indicada para essa instalação de aquecimento solar. Os parâmetros apresentados pelo protótipo são satisfatórios, servem de base para o estudo de sistemas de aquecimento solar no setor da agroindústria e constituem-se como uma solução alternativa viável do ponto de vista técnico, construtivo e financeiro.

Os compósitos de Mo-Ag são normalmente aplicados como dissipadores de calor e condutores elétricos. A alta resistência a solda e erosão por arco elétrico do molibdênio e às excelentes propriedades de condutividade térmica e elétrica da prata são essenciais para esse tipo de aplicação, entretanto, a insolubilidade mútua entre a prata e o molibdênio dificulta a obtenção de densidade igual ou próxima da densidade teórica. A moagem de alta energia (MAE) tem sido usada para aumentar a solubilidade sólida de sistemas imiscíveis bem como para promover refino e dispersão da fase de reforço na matriz dúctil de pseudo ligas; no intuito de aumentar a sinterabilidade dos pós. Este trabalho investiga a influência da MAE na preparação dos pós compósitos HMA-25%AgNO₃, assim como, o efeito desta preparação na densificação e microestrutura dos compactos (Mo-28%Ag) sinterizados. Para isso, pós de HMA e AgNO₃ na proporção de 25% em massa de AgNO₃ foram preparados pelas técnicas de mistura mecânica e MAE em um moinho planetário. Primeiramente, pós foram misturados mecanicamente durante 5 minutos e, em seguida, pós foram moídos com álcool etílico a 400 rpm por 20 e 40 horas. Depois, uma parte dos pós misturados e moídos foram decompostos e reduzidos em H₂ a 800 °C por 1 hora e sob uma taxa de aquecimento de 10 °C/min resultando em um compósito de Mo com 28% em massa de Ag. Compactos de pós HMA-25%AgNO₃ e Mo-28%Ag, com 8 mm de diâmetro e 3 mm de espessura, foram obtidos a 200 MPa. Todos os compactos foram sinterizados a 900 e 1050 °C por 60 minutos, sob uma atmosfera de H₂ e taxas de aquecimento de 5 e 10 °C/min respectivamente. Os pós elementares e os preparados por mistura mecânica e moagem, bem como, os reduzidos e as microestruturas dos compactos sinterizados foram caracterizados por difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, espectrometria por dispersão de energia e a fluorescência de raios X. Os pós misturados e moídos apresentaram uma morfologia similar, porém os moídos mostraram uma microestrutura mais refinada. Os corpos sinterizados em fase líquida (1050 °C), obtidos a partir de compactos de pós moídos (40h) e reduzidos, alcançaram maiores valores de densidade relativa (88%) e de microdureza Vickers (332 HV).

Filmes poliméricos a base de etileno acetato de vinila (EVA) foram produzidos , bem como nanocompósitos de EVA e argila cloisite 20A. Tais filmes e nanocompósitos foram produzidos com dois tipos de solventes diferentes, clorofórmio e tetrahidrofurano pela técnica de evaporação do solvente. Composições de 3% e 5% de argila em massa com relação a massa do polímero foram utilizadas na produção dos nanocompósitos, tanto utilizando clorofórmio como solvente, como tetrahidrofurano. Para avaliar a influência do tipo de solvente e da adição de argila na matriz polimérica nas propriedades mecânicas e de barreira dos filmes foram utilizadas as técnicas de difração de raios – x, infravermelho por transformada de Fourier, ângulo de contato, taxa de transmissão a vapor d’água, análise termogravimétrica, calorimetria exploratória diferencial, Microscopia eletrônica de varredura e resistência a tração. A difração de raios-x mostrou uma dispersão da argila nos filmes. O infravermelho por transformada de Fourier mostrou que a adição de argila, bem como a utilização dos diferentes solventes não modificaram as bandas características do filme. A partir dos resultados obtidos pelo ensaio de transmissão de vapor d’água pode-se verificar um aumento das propriedades de barreira dos filmes com a adição de argila e uma maior homogeneidade nos resultados obtidos utilizando tetrahidrofurano como solvente. A caracterização por ângulo de contato mostrou que a adição de argila na matriz polimérica ocasionou mudança na hidrofobicidade dos filmes. A análise Termogravimétrica evidenciou um incremento da temperatura para início de degradação com a adição de argila. A análise por calorimetria exploratória diferencia evidenciou uma diminuição da cristalinidade com adição da argila. Já as temperaturas de fusão não tiveram mudança significativa. A análise por microscopia evidenciou estruturas densas dos filmes. A adição de argila promoveu um aumento de rigidez dos filmes.

Componentes mecânicos aplicados à trituração de minérios, perfuração de poços de petróleo e aragem de solos precisam ser manufaturados em materiais com elevada resistência ao desgaste, à erosão e à corrosão. Exemplos típicos desses materiais são os aços-ferramenta, os aços-rápido e o ferro fundido branco com alto teor de cromo (FFBAC). Contudo, as características microestruturais desses materiais são um desafio para a usinagem, principalmente em relação ao FFBAC. Esse material possui cerca de 31% de carbonetos do tipo M₇C₃ ancorados em uma matriz perlítica ou martensítica. As principais pesquisas na área de usinagem do FFBAC se concentram na aplicação do PCBN (Nitreto Cúbico de Boro Poliscristalino) em torneamento devido às elevadas taxas de desgaste e temperaturas nas arestas de corte. Contudo, no fresamento, as condições envolvem corte interrompido e um maior acesso da lubrirrefrigeração à região de corte. Neste caso, o uso de ferramentas de metal duro com cobertura associadas a diferentes lubrirrefrigerantes pode ser uma alternativa a viabilização do processo. O objetivo desta pesquisa é avaliar os efeitos do material de ferramenta e das técnicas de lubrirrefrigeração na vida da ferramenta e na superfície usinada por fresamento do FFBAC. Duas classes de insertos de metal duro com cobertura (PVD-TiAlN e PVD-TiAlN₂) e uma classe de PCBN associadas a dois métodos de lubrirrefrigeração (emulsão em abundância e nitrogênio líquido – LN₂) foram utilizados nos ensaios. Parâmetros tridimensionais auxiliaram a avaliação dos tipos de desgaste, com o objetivo de entender a remoção de material das arestas de corte. Os resultados mostraram a viabilidade da utilização do metal duro com cobertura como material de ferramenta no fresamento do FFBAC e que a aplicação do LN₂ proporcionou um incremento à vida da ferramenta de aproximadamente duas vezes quando comparado à emulsão. Com relação à superfície usinada e utilizando as arestas novas, maiores valores de tensões residuais de.compressão são identificados com a utilização de emulsão. Por outro lado, a utilização de LN₂ potencializa o cisalhamento durante o corte do material, mantendo a microestrutura da superfície usinada próxima ao estado original.

A nitretação a plasma permite a melhoria de várias propriedades físicas de superfícies metálicas, como dureza, resistência ao desgaste e corrosão. Em tubulações metálicas, o grande desafio encontra-se em como reduzir os efeitos da corrosão interna gerada pela transferência de líquidos e seus contaminantes. Neste sentido, o presente trabalho propõe-se a produzir filmes finos de nitreto de ferro em tubos de aço carbono doce visando a melhoria de propriedades mecânicas que venham a inferir melhoria na resistência a corrosão. Para tanto, utilizou-se a nitretação a plasma por gaiola catódica (CCPN). Alterou-se a proporção de gases (80% de N₂ + 20% de H₂+Ar ou 20 de N₂ + 80% de Ar+H₂) e a temperatura (400ºC, 450ºC, 500ºC), a amostra foi posicionada externa a gaiola, em potencial catódico, e os demais parâmetros foram fixados. Os filmes finos produzidos foram avaliados através das técnicas de difração de raios-X (DRX), Microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análises de microdureza. Identificou-se a presença de filmes finos em todas as amostras tratadas e o aumento da espessura desses foi proporcional ao aumento da temperatura quando manteve-se constante a mesma proporção de gás. Entretanto, devido à alta pressão, as amostras tratadas com atmosfera predominantemente inerte tiveram uma menor espessura de filme. Agulhas de Fe₄N foram encontradas e comprovadas através da análise de DRX, observando também a presença de outras fases de nitreto de ferro (FeN, Fe₂N, Fe₃N). A determinação dessas fases evidenciou a capacidade de proteção corrosiva dos filmes formados através de estudos anteriores. Em relação a dureza das amostras, a maior dureza foi obtida nas amostras tratadas com menor temperatura (400ºC), mas esse aumento não foi propagado no interior dos modelos. As amostras com maior zona de difusão e microdureza mais uniforme foram encontradas com maior temperatura de tratamento.

Muito tem se falado nos últimos anos acerca dos impactos ambientais provocados pela indústria de usinagem. O uso de fluidos de corte convencionais à base de óleos minerais, por exemplo, vem sendo tratado como uma prática a ser superada ou, pelo menos, minimizada. Porém, a solução dessa questão esbarra em aspectos técnicos, principalmente na usinagem de materiais com baixo índice de usinabilidade, como é o caso dos aços-ferramenta endurecidos, que promove o desenvolvimento de altas temperaturas de corte. Nesse sentido, tem-se investigado a eficácia técnica de práticas que se apresentam como ambientalmente sustentáveis, como é o caso do uso de fluidos criogênicos, como o nitrogênio líquido (LN₂). Vários trabalhos têm mostrado que a usinagem com LN₂ apresenta diversas vantagens técnicas, como a redução da rugosidade da superfície usinada, diminuição da taxa de desgaste da ferramenta de corte e aumento de tensões residuais compressivas na superfície da peça, além de ser considerada uma técnica sustentável, pois utiliza um fluido que não agride o meio ambiente e a saúde do trabalhador, e não demanda manutenção e descarte. Apesar disso, o uso de LN₂ como fluido de corte na indústria ainda é considerado irrelevante. Isso se deve, em parte, à desconfiança dos profissionais da indústria acerca das questões relacionadas ao custo-benefício da técnica. Nesse sentido, este trabalho teve como principal objetivo investigar a viabilidade técnico-econômica do uso de LN₂ como fluido de corte na usinagem do aço-ferramenta AISI D6 temperado e revenido com insertos de PCBN. Nesse caso foram investigadas três vazões de LN₂, que foram obtidas através de um sistema desenvolvido no Laboratório de Manufatura (LabMan) da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN). Para efeito de comparação, também foram realizados testes a seco e com aplicação de uma emulsão de óleo mineral por jorro com os mesmos parâmetros de corte usados nos testes com LN₂. Como variáveis de saída foram monitorados o desgaste da ferramenta de corte e a morfologia dos cavacos. A análise técnico-econômica foi feita com base no custo/mês referente ao consumo de ferramenta, de fluido de corte e de energia elétrica. Concluiu-se que a usinagem a seco se mostrou mais viável do que qualquer outra condição. Porém, faz-se a ressalva de que, ainda que mais cara, a usinagem com LN₂ pode ser justificada pelos seus benefícios técnicos referentes ao componente usinado, tais como redução de sua rugosidade e aumento da dureza média e das tensões residuais compressivas superficiais, além de ser um fluido não poluente.

O uso de propulsão aspirada baseada em combustão supersônica (tecnologia scramjet) é visto atualmente no setor aeroespacial como uma aplicação promissora na área de acesso ao espaço. As principais vantagens da utilização dessa tecnologia comparada aos atuais sistemas de propulsão aeroespacial são a não necessidade de transporte do oxidante, o que propicia uma redução do peso do veículo, e um impulso específico relativamente maior que os motores – foguetes convencionalmente usados. Motores scramjet são sistemas de propulsão aspirada sem partes móveis, que utilizam ondas de choque estabelecidas sobre a estrutura para comprimir e desacelerar o escoamento de ar atmosférico criando condições termodinâmicas adequadas para que uma queima ocorra em velocidade supersônica na câmara de combustão do veículo, propiciando uma posterior expansão dos gases e geração de impulso. Nesse trabalho metodologias analítica e numérica aplicadas ao projeto da seção de captura de ar de um demonstrador scramjet foram apresentadas e posteriormente utilizadas na concepção de um modelo físico para demonstração da tecnologia da combustão supersônica através de um voo atmosférico acoplado a motor foguete em velocidade correspondente a número de Mach 6,8 na altitude geométrica de 30 km. Simulações fluidodinâmicas computacionais (de escoamento invíscido e viscoso) foram utilizadas para verificar características do escoamento sobre o modelo desenvolvido. As simulações com escoamento invíscido foram comparadas com teoria analítica, também apresentada no trabalho. O software FLUENT – ANSYS foi usado na realização das simulações computacionais. O modelo de escoamento invíscido foi inicialmente utilizado a fim de apresentar aspectos geométricos tais como captura de ondas de choque bem como avaliação aerotermodinâmica, posteriormente modelo de turbulência k-kl-omega foi usado para o modelamento do escoamento viscoso e adequação da geometria do modelo devido ao surgimento de fenômenos associados à interação de ondas de choque com camada limite estabelecida.

A crescente demanda por geração de energia faz com que a busca por formas mais eficientes de gerar eletricidade, com menores custos e menores impactos ambientais, seja frequente entre as linhas de pesquisa. Esse trabalho analisa um ciclo de geração de potência utilizando energia solar captada por meio de heliostatos e receptor de torre solar. A simulação utiliza o parâmetro de radiação direta normal em Natal-RN com o objetivo de estudar o comportamento do ciclo na região. O modelo matemático foi desenvolvido no software EES e utilizando a metodologia SPECO os componentes do ciclo foram avaliados de acordo com uma análise exergética, uma análise exergoeconômica e uma análise exergoambiental. O sistema de armazenamento de energia da planta foi dimensionado para manter a geração de energia elétrica durante todo o dia. Os resultados obtidos foram comparados com os de outros autores e indicaram menor potência gerada (51 MW) com menor eficiência exergética (9,31%) mas obtendo um menor custo específico de eletricidade gerada (15,93 US$/GJ). O sistema solar apresentou os maiores custos do ciclo e a menor eficiência exergética, resultado esperado devido as altas taxas de perda de exergia no processo de transmissão de calor do sol para o sistema. Embasado nos resultados exergoeconômicos, o receptor da torre solar e o gerador elétrico foram considerados componentes críticos para a otimização do sistema. Concluindo, a análise foi satisfatória e discussões para futuros estudos e melhorias foram realizadas.

A energia eólica é uma das principais fontes de energia limpa da atualidade, se destacando na área de energias renováveis. Para tornar a energia eólica mais competitiva com outras fontes, características como disponibilidade,
confiabilidade e vida útil das turbinas precisam ser melhoradas, portanto, a redução dos custos de inspeção e manutenção é vital para manter a competitividade desta indústria. A manutenção aplicada às turbinas eólicas implica
custos elevados e longos períodos sem produção de energia, sendo um dos principais elementos sujeito a falhas é a caixa multiplicadora, que por falta de lubrificação ou contaminação, fazem com que o atrito do contato direto entre os dentes na transmissão de energia e velocidade, resulte em desgaste e cause perda de material. Uma solução para o diagnóstico dessas falhas mecânicas é a análise wavelet dos sinais de vibração produzidos pelos elementos mecânicos. Assim, o objetivo desta pesquisa é simular e analisar o comportamento dinâmico da caixa multiplicadora de aerogeradores, com foco na manutenção preditiva, utilizando a transformada wavelet.

O compósito W-Cu é um material usado geralmente como contatos elétricos e dissipador de calor em dispositivos microeletrônicos devido a sua excelente condutividade térmica e elétrica, alta resistência à erosão por arco elétrico, baixo coeficiente de expansão térmica e boa trabalhabilidade. Ele é um sistema imiscível e seus constituintes compartilham insolubilidade mutua o que dificulta sua obtenção. A metalurgia do pó através das técnicas de preparação de pós, compactação ou moldagem de pó por injeção e sinterização é uma rota bastante viável para produção desses componentes. A moagem de alta energia é conhecida pela sua habilidade de produção de pós com fases nanocristalinas e amorfas, bem como, por promover a formação ou elevação de solução sólida, além de produzir alta homogeneidade das fases e composição das partículas. O tamanho das partículas, a dispersão das fases e a atmosfera de sinterização são fatores que afetam a densificação e microestrutura do compósito W-Cu. Por isso, esse trabalho investigou: a influência do tempo de moagem na diminuição do tamanho e dispersão das fases do compósito APT-15%Cu, em relação à mistura mecânica do mesmo material. Estudos sobre a obtenção do W a partir da decomposição e redução do APT através de uma atmosfera controlada por H₂ e o efeito da temperatura e da atmosfera de sinterização na densidade e microestrutura dos corpos sinterizados. Pós compósitos foram preparados por MAE e mistura mecânica. No primeiro caso, os pós foram preparados com álcool etílico em um moinho planetário Pulverissete 7 com recipiente e bolas de metal duro a 400 rpm por 50 horas. Amostras foram coletadas nos intervalos de 2, 10, 20, 30 e 50 h para que pudéssemos acompanhar a evolução da MAE sobre o compósito. A razão em massa de pó para bola usada foi de 1:5. No outro caso, os pós foram colocados em um recipiente de plástico e misturados manualmente por 20 minutos. Em seguida, os pós foram caracterizados e divididos em duas partes iguais. Metade foi compactado em matriz cilíndrica de 5 mm sob uma pressão  uniaxial a 200 MPa e sinterizados a 1100 e 1200 °C por 1 h de isoterma em forno resistivo tubular convencional sob atmosfera de H₂. A outra metade do pó compósito preparado por MAE e mistura mecânica, foi levada a um forno resistivo tubular convencional sob atmosfera de H₂, a uma temperatura de 750°C e uma isoterma de 30 mim para cada grama de compósito a ser reduzida e decomposta. Depois esse material foi caracterizado para a comprovação da redução e em seguida compactado em uma matriz cilíndrica de 5 mm sob uma pressão uniaxial de 200 MPa e em seguida, sinterizados em um forno tubular convencional em temperaturas de 1100°C e 1200° C sob uma atmosfera de Argonio, seguindo a rota convencional da MP. Os pós iniciais e preparados por moagem e mistura mecânica, bem como os compactados sinterizados foram caracterizados por  MO, MEV, EDS, DRX e análise de tamanho de partícula. A densidade dos corpos verdes e sinterizados foram medidas pelo método geométrico (massa/volume). Amostras preparadas a partir do pó APT- 15%Cu pela MAE alcançou  86 % de densidade relativa após sinterização em 1200°C  sob atmosfera de Argonio por 60 minutos. Alta homogeneidade e boa densificação foram observadas, enquanto que amostras preparadas a partir de pós misturados mecanicamente e sinterizados nas mesmas condições, exibem baixa densidade relativa e estrutura heterogênea.

Nos últimos anos o interesse em retirar a figura humana embarcada das aeronaves tornou-se necessário por vários motivos, segurança, limitações humanas, custos, versatilidade entre outros. Diante dessas questões os pesquisadores têm se empenhado cada vez mais em desenvolver plataformas autônomas ou remotamente controladas para Veículos Aéreos não Tripulados (VANTs). Os VANTs se dividem em duas grandes categorias, os de asa fixa, onde os aviões são os mais populares, e os de asa rotativa onde temos os helicópteros e os multirotores, uma terceira grande categoria está se formando, o das aeronaves híbridas, que conciliam as vantagens das aeronaves de asa fixa com as de asa rotativa. Aeronaves de asa fixa com propulsão a combustão apresentam boa autonomia de tempo de voo, porém necessitam estar em constante movimento para manter sua sustentação e precisam de pista adequada para decolagem e pouso quando o mesmo não é efetuado por paraquedas, o que não garante que o destino final seja concluído no local sugerido, já aeronaves com propulsão elétrica multirotores tem autonomia de tempo de voo e velocidade máxima limitadas pela capacidade da bateria e pela quantidade total de motores porém são capazes de decolar e pousar verticalmente, executar voos lentos ou parados. Portanto, essa pesquisa tem como objetivo desenvolver um VANT duplamente híbrido capaz de conciliar as vantagens de dois tipos de aeronaves (asa fixa e multirotores), utilizando motores a combustão e elétricos para a propulsão e para a sustentação em voo a asa e o multirotor.

Os materiais compósitos são um novo destaque no avanço tecnológico, impondo novas pesquisas relacionadas ao assunto devido a sua crescente demanda nas mais diversas áreas. Dentre essas pesquisas surgem as que tem como objetivo facilitar as aplicações desses materiais, através de uma rápida apuração das suas propriedades mecânicas sem a necessidade de procedimentos experimentais, sendo essa fator primacial na preparação de projetos. Assim surgiram os modelos micromecânicos, que ganharam destaque devido a sua praticidade, como exemplo das equações da Regra das Misturas e das equações de Halpin-Tsai. Recentemente, novos modelos computacionais vem combinando modelos micromecânicos e aperfeiçoando-os para se ter a máxima acurácia, como por exemplo as redes neurais artificiais (RNAs). Com base nisso, este trabalho visa a criação de arquiteturas de RNAs capazes de modelar o módulo de cisalhamento (G₁₂) e a tensão última de tração longitudinal (X_t) de compósitos unidirecionais. Com as RNAs treinadas e testadas, essas vão servir como ferramentas computacionais, semelhante a funções, em que fornecendo as entradas teremos uma saída desejada. Para isso, fez-se necessário uma coleta de dados da literatura, que foram divididos em um conjunto de treino e um conjunto de teste, para realização da validação cruzada. Se desenvolveram sete tipos de arquiteturas diferentes, três para o G₁₂ e quatro para o X_t, na qual essas possuem entre duas, três e quatro entradas. Dentre esses modelos três deles são considerados modelos mistos, que combina valores da saída da RNA com os valores obtidos vindos de modelos micromecânicos, como o modelo de Halpin-Tsai. Após o treinamento das RNAs, foi realizada uma análise comparativa dos valores vindos da RNA e dos valores experimentais, e ainda análises quantitativas e qualitativas com base no modelo de comparação (modelo de Halpin-Tsai e modelo da Regra das Misturas), apresentando maiores valores de coeficiente de correlação e menores valores de erro quadrático médio.

A utilização do biodiesel como combustível está crescendo no mundo, havendo à necessidade de estudar melhor os efeitos causados por este novo combustível a motores de combustão interna. Neste contexto, encontra-se a necessidade de estudar a contaminação do óleo lubrificante por este combustível, analisando seus efeitos nas propriedades do lubrificante. Assim, este trabalho objetivou estudar a contaminação de um óleo mineral comercial 15W40 com biodiesel e sua blendas com diesel (B10 e B20) e seus impactos nas propriedades físico-químicas e tribológica do óleo lubrificante. Baseado em estudos, foi determinado que para cada contaminante fosse usado em porcentagens de contaminação de 1% e 2%. Várias análises físico-químicas foram realizadas para averiguar o comportamento do óleo lubrificante contaminado, comparando-os as especificações exigidas pelos órgãos de qualidade. Também houve aplicação de algumas técnicas (DSC, índice de acidez e FTIR) para investigar o comportamento destes quando envelhecidos. Atuação tribológica destes lubrificantes contaminados foi avaliada por meio de ensaios no tribômetro HFRR, empregando o aço AISI 52100, resultando dados como: percentual de formação de filme, coeficiente de atrito e diâmetro da escara. Também foi feita uma análise superficial dos contra corpos, a fim de compreender a dimensão do desgaste sofrido por este tipo de contaminação. Os resultados mostraram os lubrificantes contaminados quando estão no início não apresentam grandes riscos as suas propriedades, mas quando envelhecidos aumentam o número de ésteres saturados consequentemente diminuem a estabilidade oxidativa e aumentam a acidez.  Ao avaliar os ensaios de lubricidade foi perceptível que o biodiesel solubilizou com o lubrificante, mas o comportamento dos lubrificantes contaminados envelhecidos causou instabilidade ao lubrificante, provocando o surgimento de óxidos ao longo do par tribológico. Contudo, a presença do biodiesel como contaminante por muito tempo, em condições naturais e sem contato por muito tempo com metal, não exerce influência significativa no comportamento do lubrificante.

Atualmente existe uma crescente demanda por fontes alternativas e limpas de energia e que não cause grandes efeitos negativos ao meio ambiente, sendo crescente a necessidade de aproveitamento do potencial eólico mundial. No entanto, a indústria de energia eólica, especificamente os fabricantes de pás eólicas, buscam constantemente por melhorias no desempenho das propriedades mecânicas dos materiais empregados na confecção das pás eólicas. Dessa forma conhecer o comportamento dos materiais utilizados é de fundamental importância, para que se possa tirar melhor proveito dos ventos e consequentemente evitar prejuízos e acidentes. O objetivo do presente trabalho foi avaliar em túnel de vento o efeito das partículas de areia e sal nas alterações na superfície das pás eólicas. Foram utilizados nos testes corpos de prova em base de resina revestidos com manta e tecidos em fibra de vidro, comumente é o material mais utilizado na confecção das pás eólicas. Foi analisado, em túnel de vento, uma seção de pá eólica com tamanho de 17 X 2,5 cm, foram utilizados o modelo da NACA 7715 na confecção dos corpos de prova. Foram feitos 15 ensaios e variado os ângulos de ataque em 0°, 45° e 90° a cada 12 horas de ensaio, sendo um total 180 horas de ensaio para ambos os resíduos de areia e sal. Foram feitas simulações computacionais, ensaios de tração, ensaios de flexão, perda mássica, rugosidade e microscopia eletrônica de varredura (MEV) em todos os corpos de prova após os ensaios. A simulação computacional possibilitou visualizar o comportamento aerodinâmico dentro do túnel e determinar o lugar mais estável para fixação do corpo de prova. Os ensaios de tração e flexão possibilitaram identificar as resistências máximas do material utilizado. Os ensaios de rugosidade confirmaram as alterações que ocorreram na microtextura e as técnicas de caracterização de microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura (MEV) identificaram as mudanças, falhas e o comportamento entre matriz e reforço.

As bombas centrífugas são amplamente utilizadas em diversas aplicações industriais, e muitas vezes são consideradas o componente principal do sistema. A compreensão do comportamento é indispensável para o desenvolvimento e aprimoramento de sistemas mais eficientes, confiáveis e econômicos, pois pequenos ganhos em eficiência podem evitar desperdícios de grandes quantidades de energia. No entanto, a análise de fluxo no seu interior é uma tarefa árdua e dispendiosa para técnicas experimentais. Assim a análise e a determinação das características operacionais podem ser realizadas com o auxílio de simulações numéricas, utilizando técnicas de fluidodinâmica computacional (CFD). Isso permite a previsão do comportamento dos escoamentos, sem que haja a necessidade de construção de modelos, gerando uma economia de recursos financeiros e de tempo. Este trabalho apresenta o projeto e a simulação numérica de uma bomba centrífuga (rotor e voluta). As características geométricas foram obtidas a partir de recomendações de projeto dispostos na literatura clássica da área e as simulações numéricas foram realizadas através da utilização do código ANSYS CFX.  Para garantir a confiabilidade dos resultados, também foram realizadas simulações numéricas sobre o modelo computacional de um rotor de bomba comercializada e fabricada no Brasil. Em ambas as simulações, foi necessária a criação de modelos 3D da bomba, a geração de malhas computacionais adequada ao problema e a definição das condições de contorno apropriadas à situação. Com os resultados das simulações para uma bomba centrífuga radial, projetada, do tipo lenta, com descarga de 59,5 m³/h, altura manométrica de 50 m e velocidade de rotação de 3600 rpm, foi possível obter a curva de altura de elevação, bem como, o comportamento do triângulo de velocidade ao longo da pá do rotor. Além disso, foi realizada uma avaliação do escoamento através do estudo dos campos de pressão e velocidade no rotor e na voluta, e uma verificação da influência da rugosidade na altura de elevação da bomba. Os estudos mostraram que os resultados numéricos apresentam concordância com os valores projetados, estando à altura manométrica 10% acima do valor esperado. Além do mais, a caracterização do escoamento e análise de desempenho da bomba revelaram que o CFD apresentou-se como uma ferramenta de projeto útil e confiável.

O crescente desenvolvimento de materiais compósitos nos últimos anos tem propiciado novas alternativas para solucionar diversos problemas acerca da necessidade de novos materiais. Esses materiais possuem uma alta eficiência estrutural, mas que é comprometida quando submetida a cargas de impacto. Dentre os impactos, o de baixa velocidade é considerado uma solicitação perigosa, pois são impactos mais comum de ocorrer e que provocam danos que nem sempre são visíveis à olho nu, afetando a resistência residual da estrutura. Diante disso, o presente estudo tem como objetivo fazer uma análise da resistência residual à flexão em três pontos, bem como avaliar a presença do tipo de tecido de mecha híbrida de um laminado compósito de matriz polimérica estér-vinílica reforçado com 11 camadas. Sendo esse composto de 3 camadas do tecido de mecha híbrida vidro/kevlar (uma no meio e duas nas extremidades) e entre essas, 8 camadas de fibra de Vidro-E, sujeito a impactos de baixa velocidade (Drop Test). Os testes de impacto foram realizados utilizando duas energias de impacto (61 J e 76 J) até a perfuração completa dos corpos de prova. Depois dos testes de impacto, realizou-se o teste de flexão de três pontos. Os resultados desses testes mostraram que para ambas as energias a medida que se distancia da borda do impactador a resistência e a rigidez de flexão foram pouco alteradas. Além disso estudos comparativos da influência do tipo da hibridização se fazem necessários, para tanto, os estudos realizados em um outro laminado compósito semelhante e existente na literatura, nessa análise comparativa envolveu os resultados de absorção de energia de impacto, bem como a caraterística do dano causado pelo impacto. Ao término das análises, foi observado que a utilização do tecido de mecha hibrida, influenciou diretamente nos resultados,com ganho na absorção de energia de impacto e redução da área de dano.

A pressão de contato e velocidade de deslizamento são parâmetros que influenciam o coeficiente de atrito e temperatura durante o contato de entre compósitos de PTFE e um contra corpo metálico. A redução do coeficiente de atrito em conjunto com o incremento da temperatura ocorre quando ambos os parâmetros são aumentados. Este estudo se concentra em identificar como diferentes condições de pressão de contato e velocidade de deslizamento influenciam o comportamento tribológico de um compósito à base de PTFE. Os materiais avaliados foram o PTFE puro e PTFE reforçado com 10% e 20% de rejeito de scheelita (RS). No ensaio tribológico foi utilizado um tribômetro com configuração pino contra disco, sendo o pino de aço inoxidável austenítico 304 em contato conforme (plano-plano) com os corpos de prova. Os resultados mostraram que houve diminuição no coeficiente de atrito com o incremento da pressão de contato, tanto para o PTFE puro quanto para o compósito. Além disso, na condição onde a pressão e velocidade foram mais elevadas, houve um aumento considerável da temperatura entre o par tribológico.

O estudo do comportamento mecânico de laminados compósitos, em geral, apresenta dificuldades no seu desenvolvimento, principalmente no que diz respeito ao efeito da anisotropia (influência da orientação das fibras com relação à direção da carga aplicada) e presença de descontinuidades geométricas como furos e/ou entalhes, necessitando assim, de estudos mais detalhados e que determinem de forma precisa essas influências. Neste sentido, o presente trabalho tem por objetivo principal a determinação das propriedades mecânicas (como também as propriedades residuais) e das características de fratura mecânica de um laminado compósito reforçado com quatro camadas de tecidos de mechas híbridas de fibras Kevlar/49 e fibras de vidro/E, utilizando a resina de Poliéster Ortoftálica como matriz. Todo o estudo é realizado frente ao ensaio de tração uniaxial. Duas configurações distintas de corpos de prova (cp’s) são estudadas envolvendo a orientação das fibras com relação à direção de aplicação da carga: 0°/90° e +45°/-45°. No caso dos cp’s com configuração 0°/90° e com presença de descontinuidade geométrica (furo circular central), também é estudada a influência de diferentes processos utilizados na obtenção desses furos (fresa e jato d’água) no comportamento mecânico do laminado.

Mancais de deslizamento polimérico são frequentemente aplicados a sistemas de bombeamento submersos. No estado do Rio Grande do Norte, existe uma alta demanda deste tipo de componente devido a atividades como carcinicultura e indústria náutica. Neste contexto, o presente estudo visa a fabricação e aplicação de buchas constituídas por PTFE + rejeito de scheelita, investigando o comportamento tribológico deste material quando submetidos a diferentes condições de pressão e velocidade de contato. Para isso, buchas constituídas por esse compósito foram fabricadas por compactação a quente e serão ensaiadas em uma bancada com controle de velocidade de rotação do eixo e carga aplicada. Durante o ensaio, serão captados os sinais de vibração, temperatura e nível de pressão sonora. Além disso, será avaliada a variação dimensional da bucha e a perda mássica da mesma com o fim de se determinar a taxa de desgaste da bucha durante o ensaio. Por fim, foram realizadas imagens de MEV para visualizar os mecanismos de desgastes predominantes durante a realização dos ensaios.

Desenvolveu-se um método de fabricação de um bico injetor diesel que atenda à norma EURO 5, vigente no Brasil até 2022, utilizando-se tecnologia local para torneamento, retificação e eletroerosão de materiais metálicos com o intuito de gerar tecnologia mecânica norte-rio-grandense que lastreie atividade industrial. Os detalhes relacionados à evolução do processo, parâmetros dos processos de fabricação e adaptações realizadas foram documentados e são reproduzíveis. Foi construído um dispositivo que viabilizou a realização da retificação interna do furo guia da agulha do bico injetor no torno CNC. Foi construído também um dispositivo de posicionamento para garantir os ângulos de pitch e roll dos bocais atomizadores no processo de eletroerosão. Após fabricados, os bicos injetores foram levados ao Laboratório de metrologia da Universidade Federal do Rio Grande do Norte para avaliar a cilindricidade, concentricidade, rugosidade, planicidade e posicionamento dos furos, atingidas com a metodologia adotada.

Os compósitos poliméricos reforçados por fibras de vidro (PRFV) têm, na medida do avanço da tecnologia, sido empregado nas mais diversas áreas da engenharia, como por exemplo: carenagens automobilísticas, estruturas, reservatórios, tubulações, náutica, aeronáutica e aeroespacial, dentre muitas outras aplicações, incluindo lazer. Na medida em que se aplica este material em projetos de engenharia, torna-se imperativo o conhecimento do comportamento mecânico desses materiais nas mais variadas condições de carregamento e serviço. Um problema surge quando os engenheiros necessitam unir elementos estruturais para compor um sistema mecânico, sendo uma das maneiras utilizadas o uso de rebites, parafusos, pinos, etc. Esses elementos por sua natureza exigem a presença de furos, rasgos e entalhes, ou seja, descontinuidades geométricas, originando tensões localizadas que comprometem o desempenho estrutural do elemento. A proposta dessa dissertação consiste no estudo do comportamento mecânico e da característica da fratura de um laminado compósito polimérico constituído por quatro camadas de reforço de tecido bidirecional balanceado de fibras de vidro/E, impregnadas com resina termofixa poliéster orto-tereftálica, e submetido ao esforço de tração uniaxial. No laminado compósito desenvolvido, a influência da descontinuidade geométrica é estudada. A mesma é caracterizada pela presença de dois tipos diferentes de furos circulares centrais fresados: com e sem escareamento. Estudos comparativos foram feitos entre as propriedades mecânicas (resistência à tração, módulo de elasticidade e deformação de ruptura), as propriedades residuais (resistência e módulo), assim como a análise macroscópica da fratura final. A propriedade da anisotropia também é estudada para duas orientações distintas das fibras em relação à direção do carregamento: 0°/90º e ±45º. Estudos comparativos sobre as influências, tanto da presença de descontinuidade geométrica quanto da propriedade da anisotropia, são realizados para todas as condições de estudos propostas. Ensaios de densidade volumétrica e de calcinação foram feitos para a caracterização do compósito, sendo este último para a determinação dos percentuais volumétricos das fibras, resina e vazios.

Nos últimos anos, o desenvolvimento de novas técnicas e produtos cerâmicos tem se mostrado ascendente no setor industrial, atrelado a isso, a incorporação de resíduos minerais em massas cerâmicas tem proporcionado um maior leque de matérias-primas para o setor ceramista. Diante disto, este trabalho tem como objetivo o desenvolvimento de argamassas para engobes cerâmicos com adição do resíduo de scheelita, em substituição da matéria- prima quartzo. As formulações de engobes desenvolvidas neste trabalho são inéditas, e baseadas em procedimentos experimentais estabelecidos por normas de revestimentos cerâmicos. No desenvolvimento experimental foram preparadas cinco formulações de massas cerâmicas variando-se as proporções das matérias-primas resíduo de scheelita, argila de queima branca, caulim, frita branca, feldspato, silicato de zircônio e carboximetilcelulose (CMC). Estas matérias-primas foram peneiradas na malha ABNT 200 mesh e caracterizadas separadamente pelas técnicas de difração de raios X (DRX), fluorescência de raios X (FRX), Granulometria e microscopia eletrônica de varredura (MEV) e análise termogravimétrica (TG). Em seguida, com adição variável das matérias primas, as formulações foram homogeneizadas em moinho de bolas por 60 minutos, foram selecionados os componentes argilosos tentando ajustar às propriedades reológicas. Posteriormente foram separadas alíquotas das formulações para análise termogravimétrica (TG) e dilatométrica.  Os corpos de prova foram preparados em uma prensa uniaxial com pressão de 25 MPa e sinterizados em forno resistivo nas temperaturas de 1050°C, 1075°C e 1100°C, com patamar de 60 minutos e taxa de aquecimento de 20°C/min. Para avaliar as propriedades físico-mecânicas, foram realizados ensaios tecnológicos de retração linear (RL), absorção de água (AA), porosidade aparente (PA), densidade aparente (MEA) e resistência à flexão (RF) dos corpos cerâmicos. A superfície de fratura foi caracterizada morfologicamente por microscopia eletrônica de varredura (MEV).  A aplicação dos engobes desenvolvidos foi realizada pelo método de pulverização e a sinterização do tipo monoqueima nas temperaturas de 1100°C, 1150°C e 1200°C, em atmosfera natural sob patamar de 60 min e taxa de aquecimento de 20°C/min. Os resultados obtidos apresentam o potencial de aplicação do resíduo de scheelita como matéria-prima alternativa em substituição do quartzo, na produção de engobes cerâmicos, de acordo com a norma NBR 13817/1997.

O lubrificante é responsável por reduzir o desgaste relativo ao atrito, proteger o metal contra a oxidação, corrosão e dissipar o calor excessivo, tornando-se essencial para o equilíbrio de um sistema mecânico, consequentemente prolongando a vida útil de tal sistema. A origem dos óleos lubrificantes é, em geral, mineral sendo extraídos a partir do petróleo. Mas a busca por uma nova fonte de produção de lubrificantes faz-se necessário para suprir futuras demandas e diminuir os possíveis danos ambientais. O óleo vegetal é um recurso renovável e biodegradável, e a sua utilização implica em vantagens nos aspectos ambientais, sociais e econômicos, apresentando-se como uma matéria prima de grande potencial para a produção de lubrificantes. De acordo com a literatura, o óleo vegetal de carnaúba apresenta excelentes propriedades e desempenho superior em relação a sua capacidade de reduzir o desgaste relativo ao atrito e a sua capacidade de dissipação de calor quando comparado com um óleo comercial similar. Este projeto tem como objetivo desenvolver e caracterizar um material biolubrificante aditivado com micropartículas e nanopartículas de grafite a partir do óleo de carnaúba. O óleo de carnaúba in natura foi submetido a uma análise de estabilidade oxidativa, estabilidade térmica, e análise de sua composição química. As micropartículas e nanopartículas de grafite foram desenvolvidas em um moinho planetário de alta energia e caracterizadas através das análises em MEV, MEV-FEG, DRX, FRX e EDX. As concentrações de grafite nas amostras de biolubrificante foram 0g/l, 0,5g/l e 2g/l. Para caracterizar o biolubrificante foram realizadas as análises da microestrutura, de massa específica, viscosidade, índice de acidez, estabilidade térmica, condutividade térmica e resistividade térmica. A eficiência de lubrificação e a capacidade de dissipação de calor por gradiente de temperatura foram analisadas em um sistema mecânico simulado em bancada (EPEDRA).

Atualmente algumas grandes cidades globais já estão introduzindo fortes restrições para limitar o número de veículos a combustão ou prazos para a sua proibição devida às questões climáticas e poluição do ar. Nesse contexto os automóveis e caminhos a diesel são os maiores responsáveis pela emissão de partículas finas PM que causam as doenças respiratórias assim como a produção de Nox. O sistema de gerenciamento e injeção de combustível desses automóveis, Common Rail, tem como objetivo controlar a quantidade de diesel injetado na câmara de combustão a fim de obter a queima completa do combustível e mitigar a emissão de partículas e gases poluentes. Adicionalmente o sistema On-Board Diagnostic, OBD, faz o monitoramento do funcionamento do motor através de vários sensores e indica as possíveis causas de defeitos quando os parâmetros de funcionamento estão fora das condições normais de operação. A complexidade dos sistemas mecânicos e dos processos de tribologicos presentes nos motores, assim como o crescente rigor das legislações nos controles de emissões impõem uma constante evolução dos sistemas de injeção e OBD. O bico injetor (BI) do motor diesel é o componente responsável pela atomização do combustível na câmara de combustão e sua integridade tem grande importância no bom funcionamento do motor assim como na manutenção da emissão dos gases poluentes dentro os limites recomendados. Esse componente trabalha em regimes transitórios, condições severas de temperatura, pressão, e está sujeito a vários mecanismos de desgastes como erosão, cavitação, adesão e corrosão dificultando assim, o diagnostico preventivo ou preditivo de possíveis falhas. Essa tese tem como objetivo monitorar sinais dinâmicos de vibração, nível de pressão sonora (NPS), emissão acústica e temperatura de funcionamento da ponta do bico injetor diesel operando com diferentes combustíveis a fim correlaciona-los com os regimes de operação e os tipos de desgaste do bico injetor. Os ensaios foram realizados em uma bancada comercial Tecnomotor utilizando quatro fluidos: Ultrasene, B6 aditivado com tensoativos; B6 com tensoativos mais água e B6 com tensoativos, água e glicerina a fim de produzir diferentes mecanismos de desgastes na ponta do bico injetor. A aquisição de dados foi realiza com equipamentos da National Instruments e Software Labivew. As análises dos sinais foram realizadas no software Matlab utilizando a técnica de multiresolução através da transformada wavelet. A partir dos resultados foram criados mapas que correlacionam os mecanismos de desgaste do BI com os sinais dinâmicos e a temperatura de funcionamento. Os mapas mostram-se valiosos e podem ser integrado a uma futura geração de sistemas de injeção de combustível ou OBD a fim de auxiliar o diagnostico de defeitos do BI e minimizar as emissões de poluentes.

Este trabalho apresenta uma abordagem a cerca do processo de reciclagem do polipropileno reforçado com fibras de curauá reprocessado e de um tratamento térmico realizado em estufa nas amostras.  Sendo uma proposta alternativa de reforço aos compósitos poliméricos. Teores de fibras de 0%, 10% e 30% foram analisados para verificação de suas propriedades mecânicas comparando-as, inclusive com as propriedades do polipropileno (PP). Os biocompósitos granulados foram preparados em uma extrusora. Os corpos de prova foram moldados por processo de injeção e submetidos ao ensaio mecânico de flexão em três pontos e temperura de amolecimento, e como analise térmica a termogravimetria (TGA). Estes biocompósitos também foram submetidos a ensaios físico - químicos de índice de fluidez (IF). Observou-se que os biocompósitos de polipropileno com 30% de fibras de curauá apresentaram maior módulo de elasticidade e maior resistência. Para todos os biocompósitos colocados em estufa, apresenta-se um comportamento de “ganho” nas propriedades mecânicas que são perdidas com o reprocessamento do material. Outros pontos relevantes foram o aumento da resistência à flexão, a redução da degradação térmica das misturas polipropileno e fibras de curauá, e o não comprometimento de uma forma em geral, da fabricação dos biocompósitos.

O Óxido de Zinco dopado com Alumínio (AZO) possui importantes aplicações na área óptico-eletrônica. Dentre as várias técnicas para a obtenção do AZO o magnetron sputtering é bem adequada para obtenção de filmes uniformes e densos. Este trabalho relata a deposição de filmes finos de AZO e dióxido de titânio (TiO₂) pela técnica de magnetron sputtering DC sobre substrato de vidro. Variou-se a posição do substrato e a corrente elétrica para verificar a influência nas propriedades morfológicas, óptica e elétrica dos filmes de AZO. Obteve-se filmes de AZO em alta pressão e sem recozimento após a deposição. Os filmes de AZO foram investigados por difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura com campo de emissão, espectroscopia de energia dispersiva de raios-X, Microscopia de força atômica e Método das Quatro pontas. Os resultados mostram uma diminuição da resistividade elétrica e da transmitância óptica na faixa visível e aumento da rugosidade com a diminuição da distância do alvo e aumento da corrente elétrica. A energia do gap foi reduzida com o aumento da corrente elétrica. Avaliou-se a obtenção de uma camada fina de TiO₂ sobre o filme de AZO. Os resultados apontaram o recobrimento das partículas de Oxido de Zinco dopado com Alumínio pelo TiO₂.

O sistema Mo-Cu é um compósito usado na indústria eletroeletrônica como material para contato elétrico e resistência de eletrodo de solda e como dissipador de calor e absorvedor de micro-ondas em dispositivos microeletrônicos. O emprego desse material em tais aplicações se deve as excelentes propriedades de condutividade térmica e elétrica e a possibilidade de ajuste do seu coeficiente de expansão térmica para satisfazer aqueles dos materiais usados como substratos dos semicondutores na indústria microeletrônica. A metalurgia do pó, através dos processos de moagem, conformação por prensagem e sinterização, é uma técnica viável para consolidação desse tipo de material. Entretanto, a mútua insolubilidade de ambas as fases e a baixa molhabilidade do Cu líquido sobre o Mo dificultam a sua densificação. A moagem de alta energia é uma técnica de preparação de pós usada para produzir pós compósitos nanocristalinos com fase amorfa ou solução sólida estendida, os quais aumentam a sinterabilidade de sistemas imiscíveis como o Mo-Cu. Este trabalho investiga a influência do heptamolibdato de amônia (HMA) e da moagem de alta energia na preparação de pó compósitos de HMA-20%Cu e HMA-50%Cu, assim como o efeito das suas preparações na densificação e microestrutura do compósito Mo-Cu produzido. Pós de HMA e Cu na proporção de 20% e de 50% em massa de Cu foram preparados pelas técnicas de mistura manual, e moagem de alta energia em um moinho planetário. Estes pós foram moídos por até 50 horas. Para observar a evolução das características das partículas, amostras de pós foram colhidas após 2, 20 e 50 horas de moagem. Amostras cilíndricas com 5 e 8mm de diâmetro e 4mm de espessura foram obtidas por prensagem uniaxial a 200MPa tanto para os pós misturados como para os moídos. Tais amostras foram sinterizadas a 1200oC por 60 minutos sob uma atmosfera de H2. Para verificar o efeito da taxa de aquecimento na microestrutura do material durante a decomposição e redução do HMA foram usadas as taxas de 5 e 10oC/min. Os pós e as microestruturas dos corpos sinterizados foram caracterizados por DRX, MEV e EDS. As densidades dos corpos verdes e sinterizados foram medidas usando o método geométrico (massa/volume). Medidas de microdureza Vickers com carga de 1N foram efetuadas nas estruturas sinterizadas. A condutividade elétrica foi medida nos corpos de prova sinterizados. A densidade das amostras sinterizadas a uma taxa de aquecimento de 10oC/min. alcançou 97% da densidade teórica do material, enquanto a densidade das amostras sinterizadas a 5oC/min. atingiu e 96% da densidade teórica.

O cenário industrial moderno denota o aumento da competitividade industrial, tendo em vista a complexidade de máquinas e equipamentos – produtos de alta demanda –, os custos de instalações industriais, aliados à preocupação com aspectos de segurança industrial e meio ambiente. Essa tendência induz as grandes indústrias globais a cada vez mais investir em dispositivos, tecnologias e ferramentas destinadas à previsão e predição de falhas decorrentes de não conformidades e avarias em máquinas, equipamentos e instalações industriais. Nesse contexto, o campo de atuação que trata da manutenção preditiva, da análise de previsão e do diagnóstico de falhas ganhou lugar de destaque, além de diversos investimentos em pesquisa e desenvolvimento, principalmente com políticas voltadas à concepção da indústria 4.0. Com a abordagem da indústria 4.0, possibilita-se a análise de componentes mecânicos em regime dinâmico e respostas em tempo real, sem a necessidade de equipamento parado, o que está diretamente relacionado à diminuição dos custos e do tempo de produção. Dito isso, a presente tese tem por objetivo apresentar uma nova metodologia para a detecção e o monitoramento de falhas tribológicas em motores a combustão interna, por intermédio da aprendizagem de máquinas por métodos não supervisionados e Big Data, utilizando técnicas de processamento de sinais aliadas a algoritmos de Redes Neurais Artificiais (RNA) e análise de clusters, criando um sistema inteligente capaz de identificar padrões de falhas a partir das condições destas e da variação de carga mecânica em motores a combustão interna Ciclo Otto.

Com o desenvolvimento dos processos de fabricação, a indústria metal mecânica vem cada vez mais demandando avanços, principalmente na modernização das máquinas operatrizes e na evolução constante das ferramentas de corte. Nas ferramentas de corte, um dos principais focos são os materiais utilizados, onde busca-se a diminuição do consumo energético, melhor acabamento da peça final e uma maior vida útil da ferramenta. Os compósitos de WC amplamente utilizados, e o cBN, que já vem sendo estudado desde o final do século XX, vem em contínuo desenvolvimento buscando a otimização, assim como melhoria nas propriedades físico-químicas e mecânicas (dureza, tenacidade à fratura) em decorrência dos mais diversos materiais a serem usinados. Dentro deste escopo, este trabalho se propõe a estudar o desgaste do pares tribológicos compósito WC - AISI 4140 e cBN - AISI 4140, para isso utilizou-se o ensaio com configuração pino sobre disco, tendo como pino (corpo de prova)  um cilindro de WC ou cBN, ambos compostos por 90% de material duro + 10% de ligante sendo este ligante, composto por 90% Nb + 10% Ni e como disco (contra corpo) o aço AISI 4140 submetido a diferentes tratamentos térmicos, sendo eles: recozimento, têmpera  e têmpera seguida de revenimemto. Com intuito de analisar os resultados obtidos nestes ensaios, foram medidos através de sensores instalados a bancada pino-disco o atrito dinâmico, taxa de desgaste, temperatura próxima a região do contado, bem como energia elástica de vibração da estrutura. Objetivando a caracterização da superfície do par tribologico antes do ensaio, foram realizadas medidas de dureza e rugosidade na região do contato. Após os ensaios, foram feitas analises da "trilha" de desgaste em MEV, EDS, DRX. A análise tribologica realizada neste trabalho mostrou a eficiência dos compósitos testados. Através do resultado tribológico obtido para este estudo constatou-se que ocorreu o   mecanismo de falha por soltura dos grãos menos sinterizados de cBN, e posterior encrustamento destas partículas sobre a matriz metálica nas condições de ensaio cBN-R e cBN-TR, justificando a baixa eficiência do cBN como ferramenta de corte para materiais com dureza inferior a 40 HRC.

Novos materiais estão sendo desenvolvidos agregando características e propriedades relevantes, como exemplos pode-se citar os materiais compósitos que abrangem diferentes campos das engenharias. Nesta pesquisa apresentam-se os processos de obtenção e fabricação de um compósito de matriz de resina poliéster tereftálica e carga de resíduos de fibras do caroço de açaí, obtidas no mercado público de Marabá (Pa), onde se faz o beneficiamento do açaí para a obtenção da polpa, destinada à alimentação (sucos, sorvetes, polpa, e outros). Testes preliminares demonstraram a viabilidade de obtenção do compósito para uma carga máxima de 15%. Foram assim escolhidas as proporções em massa de resíduos, em relação à matriz de resina poliéster, correspondentes a 5, 10 e 15%. Foram escolhidas duas configurações para o compósito: com fibras tratadas e não tratadas. O tratamento das fibras foi realizado visando a retirada de impurezas em água quente, por um período de trinta minutos. Com as formulações escolhidas foram produzidos corpos de prova, atendendo as normas pertinentes, e determinadas as propriedades que caracterizavam os compósitos, tração, flexão, impacto, densidade, absorção de água, perda de massa no envelhecimento, termogravimétrica (TG) e Microscopia Eletrônica de Varredura MEV. Para todas as formulações os resíduos de fibras tiveram a função de carga de enchimento, pois houve uma redução das propriedades mecânicas.

O presente trabalho apresenta um estudo comparativo do desempenho de um sistema fotovoltaico (sistema PV) e um sistema hibrido fotovoltaico/térmico (sistema PVT). O modulo fotovoltaico (PV) utilizado foi o MSX 77 da marca SOLAREX, composto por células solares policristalinas, cuja potência de pico é de 77 Watts. O sistema PVT analisado foi do tipo PVT-líquido, composto pelo modulo PV MSX77 e um coletor solar plano do tipo placa fabricado em acrílico, a alimentação de água do coletor foi do tipo forçada por gravidade e com sistema aberto. Foi analisada a potência elétrica e térmica, a eficiência e a energia produzida pelos sistemas, correlacionando à influência da temperatura do modulo PV e a eficiência elétrica dos sistemas. Para determinar as curvas características do modulo PV e por consequência a potência elétrica máxima gerada, foi desenvolvido um banco de carga formado por resistores de potência. A potência térmica foi quantificada aferindo a vazão da água que alimentava o coletor e a diferença de temperatura da água de entrada e saída. Com as potências e a radiação incidente sobre os sistemas, foram determinadas as eficiências. A máxima eficiência elétrica informada pelo fabricante do modulo PV é de 10,8%, contudo, em condições reais de operação, a máxima eficiência do modulo PV foi de 9,8%. No sistema PVT, o modulo PV apresentou uma eficiência máxima de aproximadamente 7,5 % no ponto de máxima potência gerada. A eficiência média do sistema térmico foi na ordem de 43 %. O sistema PVT proporcionou a redução da temperatura do modulo PV, aumentando a eficiência de geração elétrica, proporcionando um aumento na ordem dos 5,7% na energia elétrica média diária. O sistema PTV além de proporcionar um aumento de energia elétrica, ainda fornece energia térmica com uma eficiência superior à elétrica. A água aquecida pode ser utilizada para alimentar sistemas de aquecimento de água para banho, contribuindo para redução do consumo de energia elétrica de uma residência.

A crescente demanda industrial por maior produção de peças de aço endurecido vem intensificando, na usinagem, a busca por novas soluções que proporcionem um menor desgaste sofrido pela ferramenta de corte e que utilize técnicas sustentáveis. Além disso, o desempenho em trabalho de um componente usinado é fortemente influenciado pela qualidade e confiabilidade das superfícies produzidas. Assim, o desenvolvimento de novos métodos que visam aprimorar, durante o processo, as características da integridade superficial das peças usinadas é uma das áreas emergentes na fabricação. Desta forma, este trabalho tem como objetivo investigar a usinabilidade do aço ABNT D6, no estado temperado e revenido, utilizando refrigeração criogênica. Para tanto, foram realizados testes de usinagem a seco e com aplicação de nitrogênio líquido, utilizando ferramentas de PCBN, com parâmetros de corte constantes, para comparação de espessura de camada branca, tensão residual, microdureza, rugosidade superficial, desgaste das ferramentas e análise morfológica dos cavacos entre as condições. Assim, as ferramentas, os cavacos gerados e amostras da peça usinada foram analisados através de microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de energia dispersiva (camada branca, rugosidade superficial e desgaste da ferramenta), microscopia óptica (desgaste da ferramenta e análise dos cavacos), difração de raios-x (tensão residual), microdureza Vickers e ensaios em rugosímetro. Os resultados preliminares mostraram que o uso da refrigeração criogênica reduziu consideravelmente a rugosidade da peça, sendo possível produzir um acabamento classificado numa classe de rugosidade superior (N4) ao que normalmente é obtido no torneamento duro a seco (N5, N6 ou N7). A partir dos testes de usinagem iniciais, percebe-se uma pequena diminuição no desgaste das ferramentas com refrigeração criogênica e a análise dos cavacos mostrou um maior controle dos cavacos para as condições com aplicação de nitrogênio líquido na superfície de saída.

Dentre as energias renováveis, a energia solar concentrada tem como diferencial a capacidade de armazenar energia na forma térmica, sendo esta mais barata e com densidade energética superior às baterias de sistemas fotovoltaicos. Esta tecnologia permite que as plantas termossolares despachem energia mesmo quando as condições climáticas são desfavoráveis, como em períodos de nebulosidade e após o entardecer. Este trabalho busca, de forma geral, atestar o potencial solar da região Nordeste através de um estudo transiente das perdas de calor de um sistema de armazenamento térmico por calor sensível de dois tanques ativo-direto ou indireto em relação as variáveis ambientais como irradiação solar, temperatura ambiente e velocidade do vento. Além disso, o trabalho também se propõe a verificar a sensibilidade do sistema ao seu nível de carregamento e temperaturas de operação. O potencial solar da região Nordeste foi comparado aos principais produtores mundiais de energia heliotérmica. Os principais sistemas e armazenamento de energia térmica em operação nas plantas de energia solar concentrada foram identificados, além dos materiais de armazenamento e de isolamento dos tanques. A análise transiente foi realizada resolvendo os termos difusivos das equações diferenciais resultantes do balanço energético e das trocas de calor utilizando o MDF na formulação implícita para discretização do sistema e o método TDMA para solução das equações. O estudo de sensibilidade do sistema as condições climáticas foi conduzido para duas regiões com características distintas, Sul e Nordeste. Dados experimentais do sistema de armazenamento térmico da planta termossolar Solar Two foram utilizados para validação do modelo proposto por este trabalho. As taxas de calor perdido para validação do modelo apresentaram valores de 97,36 kW para o tanque quente totalmente carregado e 46,12 kW para o tanque frio totalmente carregado, esses valores apresentaram diferenças de 4,55% e 4,82%, respectivamente. As perdas de calor do tanque quente foram superiores para a região Sul, entretanto a diferença da eficiência de armazenamento entre as regiões foi inferior a 1,0%. As perdas de calor se mostraram relativamente sensíveis ao nível de carregamento do tanque, tendo uma diferença de 37,35% entre o tanque carregado e descarregado. As temperaturas de operação também se mostraram bastante influentes na eficiência do armazenamento térmico, sendo de 10,78% para o tanque a 300 °C e 89,42% para o tanque a 600 °C. O modelo desenvolvido para este trabalho apresentou resultados condizentes com medições experimentais e com o fenômeno físico do armazenamento. Por fim, o tanque se mostrou pouco sensível as mudanças das condições climáticas, entretanto demostrou real sensibilidade ao nível de carregamento e temperatura de operação. As perdas de calor de um sistema de armazenamento térmico é função de diversas variáveis e compreender a influência de cada parâmetro no sistema é primordial para o avanço da tecnologia.

Canais compostos são caracterizados por possuírem canais principais, regiões mais largas onde o fluido escoa axialmente com maior facilidade, e canais secundários (fendas) que são regiões mais estreita onde o fluido é desacelerado devido aos maiores efeitos viscosos. Os canais compostos podem possuir diversos formatos e estão presentes em diversos ramos da engenharia, como em dispositivos eletrônicos, canais hidráulicos, trocadores de calor e interiores de reatores nucleares, sendo que nestes dois últimos há a necessidade de maximizar os processos de transferência de calor. Para determinar os coeficientes de atrito e transferência de calor nestes equipamentos é necessário entender o comportamento dos escoamentos turbulentos em canais compostos, porém isto continua sendo um desafio para a engenharia. Estes canais apresentam, além do fluxo axial paralelo ao canal, flutuações na velocidade transversal, chamadas de pulsações do escoamento, responsáveis pelo aparecimento de estruturas de grande escala denominadas de estruturas coerentes. Assim, neste trabalho buscou-se comparar os efeitos no aparecimento dessas estruturas e as suas consequências para o escoamento, tanto na parte dinâmica como na  térmica. Para isto foi utilizado uma geometria empregada em trabalhos experimentais, que é composta por um canal retangular com um tubo interno de diâmetro D, onde o fluido escoa axialmente na parte externa do tubo. No total foram analisados cinco casos, modificando apenas a distância entre o tubo interno e a parede inferior do canal (espaçamento da fenda). Para examinar as características do escoamento turbulento no interior deste canal, empregou-se o pacote ANSYS CFX 13 com o modelo de turbulência SAS-SST. Os resultados mostraram que o espaçamento da fenda tem uma grande influência sobre o escoamento. Existe um limite máximo do tamanho da fenda para que as estruturas coerentes apareçam no canal composto, que modificam os campos de velocidade e de temperatura ao longo do canal. Desta forma, as estruturas acabam desempenhando um papel importante no processo de transferência de calor, já que elevam os Números de Nusselt locais, porém elas  também aumentam o fator de atrito na região. O fator que mais interfere nos valores dos coeficientes de transferência de calor convectivo é o espaçamento da fenda, já que em grandes espaçamentos ocorrem altas velocidades axiais em torno de toda a superfície do tubo interno, elevando os valores desses coeficientes, porém os coeficientes de atrito presente nestes canais também foram maiores. O Critério de Avaliação de Desempenho foi utilizado para avaliar os canais em estudo comparando o processo de transferência de calor e o coeficiente de atrito. Apesar dos canais compostos com grande espaçamento da fenda terem obtido os mais altos valores de atrito, estes canais também obtiveram os maiores valores do neste critério, justificando seu uso devido aos elevados Números de Nusselt médios.

.

Apresenta-se um compósito formado por resina poliéster e carga de resíduos de mármore produzidos pelo corte de pedras ornamentais. A lama produzida foi processada para a obtenção de pós.  Várias formulações do compósito foram testadas, variando-se o percentual de carga em relação às reninas de poliéster, cristal ou escura. Todas as formulações escolhidas, 50 RPM, 100 RPM, 150 RPM, 200 RPM e 250 RPM apresentaram viabilidade de processamento e obtenção do compósito. O pó de mármore e os compósitos produzidos foram caracterizados para a determinação de propriedades físicas, mecânicas e térmicas. Os resultados da caracterização das formulações do compósito mostraram que o pó de mármore esteve presente no compósito como carga de enchimento. A propriedade em que o compósito apresentou melhor resultado que a resina matriz foi à resistência ao impacto. Analisando-se a processabilidade todas as formulações do compósito apresentaram-se viáveis, para as duas resinas estudadas. O compósito demonstrou-se viável para a fabricação de mesas, cadeiras, pranchas, obras de arte, peças para banheiros, divisórias para ambientes, estruturas que não requerem resistência a grandes esforços. A maior qualidade do compósito estudado é a diminuição da quantidade de resina a ser utilizada, uma vez que a carga de pó de resíduo pode alcançar 250% em relação á matriz, diminuindo-se o custo do material obtido para a fabricação de estruturas diversas. A maior deficiência do compósito correspondeu ao peso, porém muito inferior aos do mármore e granito, que podem ser substituídos pelas pedras artificiais fabricadas a partir do compósito estudado.

Com a descoberta dos nanotubos de carbono de parede simples (NTCPS) por Sumio Iijima, em 1991, os pesquisadores interessaram-se em sintetizar NTCPS em larga escala, com qualidade e baixo custo. Este trabalho propõe uma nova metodologia ecologicamente correta para a síntese de NTCPS por pirólise da lignina extraída do mesocarpo do dendê. Para a obtenção da amostra à lignina foi pirolisada em um forno tubular com uma determinada taxa de aquecimento e os experimentos foram realizados em diferentes intervalos de temperatura e sob fluxo contínuo de gás argônio. Após o processo de síntese, foi verificada a formação de nanomateriais de carbono. Os CNT´s foram submetidos a funcionalização em solução de ácido sulfúrico (H₂SO₄) e ácido nítrico (HNO₃), sob agitação, (NH₄OH), lavado em seguida e neutralizado. Os nanotubos também foram funcionalizados com quitosana. O material final foi caracterizado a área superficial, estrutural e propriedades físico-químicas, por meio de Difração de Raios X (DRX), Análise Térmica (TGA/DTA), Espectroscopia Raman, Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET), Espectroscopia na região do Infravermelho com Transformada de Fourier com reflectância difusa atenuada (FTIR/ATR) e Eletroanálise através de Voltametria Cíclica e Impedância. Os resultados demonstraram que o processo de pirólise sob fluxo de argônio obteve nanotubos com diâmetros médios de 7 nm com potencial aplicação.

A integridade superficial de peça usinadas tem sido uma constante preocupação na indústria metal-mecânica, impulsionada pelo fato de que grande parte de produtos acabados contém peças usinadas, o que torna o processo um dos mais usados na cadeia produtiva. Com o objetivo de estudar e entender o comportamento do material, este trabalho verificou os efeitos dos parâmetros de corte na integridade estrutural de aço SAE 1045 usinado com ferramentas de carboneto de tungstênio (metal duro) com revestimento e morfologia de ponta romboidal de 80º. Foram desenvolvidos procedimentos para ensaio do material sob condições variadas dos parâmetros de corte, onde a velocidade de corte, o avanço e a profundidade de corte. Para cada um dos parâmetros, foram ensaiadas 3 condições distintas, para possibilitar medições e comparações de microdureza Vickers, tensão residual, análise de micrografias e rugosidade. Antes de serem utilizadas nos ensaios, as amostras foram tratadas termicamente através do processo de normalização, de forma a obter um tamanho de grão regular em toda amostra e redução das tensões residuais presentes no tarugo, proveniente do processo de fabricação do mesmo. O método Sen2Ψ através da técnica de difratometria de Raios X foi utilizado para quantificar as tensões residuais. As amostras foram divididas em 4 regiões para as avaliações da integridade superficial, onde foram realizadas as análises na direção longitudinal. Medidas de rugosidade, microdureza Vickers e tensão residual foram eficazes para apresentar as variações ocorridas na integridade superficial das peças ensaiadas.

A tribologia aplicada em materiais têxteis apresenta uma significativa conexão com o conforto da roupa, já que as propriedades físicas dos tecidos estão intimamente relacionadas à sua superfície e propriedades de fricção. De igual modo, o atrito na interface cadeira de rodas-têxteis é um fator crítico, para avarias das roupas e lesões de pele, causadas por cargas mecânicas cíclicas, pelas pressões de contato e por forças de cisalhamento, mediante contínuo e longo período de tempo. Como os contatos mecânicos podem ser especialmente problemáticos, para usuários de cadeira de rodas, é relevante conhecer as características de fricção dos têxteis, direcionada para pessoas com mobilidade reduzida. Diante do exposto, o presente trabalho tem por objetivo, analisar o material do assento e encosto de cadeiras de rodas dobráveis, no que tange a tribologia de materiais têxteis. E propor novas rotas tecnológicas para a fabricação personalizada destes materiais. Para isso, foi realizada uma pesquisa de natureza aplicada, com abordagens qualitativa e quantitativa, utilizando dos procedimentos técnicos bibliográficos e experimental, para descrever e explicar os ensaios mecânicos, de resistência à tração e rasgo, fricção linear e aleatória, além dos ensaios no abrasímetro martindale e no tribômetro, pino sobre disco. Os materiais têxteis analisados são de caráter representativo, baseado nas características e propriedades da sua composição. As variáveis analisadas são desgaste, coeficiente de atrito, força de atrito e temperatura. A análise e interpretação dos dados, é auxiliada pela ferramenta de mineração de dados Waikato Environment for Knowledge Analysis – WEKA, utilizando o algoritmo de classificação J48. Resultou-se com o estudo, o mapeamento das avarias, elencando em ordem decrescente os materiais têxteis mais adequados em contato com o assento de encosto de cadeira de rodas. Sendo possível traçar por meio do trabalho, novas rotas para fabricação de materiais têxteis, voltadas para cadeirantes.

O uso de materiais compósitos tem crescido principalmente daqueles que apresentam resíduos na sua composição, uma vez que os impactos ambientais gerados com o mau destino desses materiais tem preocupado a sociedade. Este trabalho apresenta o estudo e caracterização de um material compósito obtido da mistura de matriz polimérica de resina poliéster e resíduos da casca de ovo de galinha. As cascas recolhidas foram secas e quebradas para a obtenção de três granulometrias (fina, média e grossa). As matrizes utilizadas foram as resinas poliéster ortoftálica e tereftálica, escolhendo-se o percentual de resíduo de 100% em massa em relação à matriz, em função de testes preliminares para o diagnóstico da saturação do compósito. Os corpos de prova foram construídos e submetidos a testes para caracterizá-los através de suas propriedades térmicas (condutividade térmica, capacidade térmica, difusividade e resistividade), mecânicas (resistências à tração, flexão e impacto) e físicas (densidade, absorção de umidade e envelhecimento). Como esperado, o compósito proposto apresentou menor resistência mecânica do que a matriz, caracterizando o resíduo como carga de enchimento. Desta forma, todas as formulações do compósito apresentaram-se aplicáveis em estruturas que não requerem resistência a grandes esforços. O compósito apresentou condutividade térmica superior às resinas matrizes para todas as formulações, com condutividade térmica superior a 0,21 W/m.K, classificando-se como condutor térmico. A densidade aparente dos compósitos não apresentou variação significativa em relação à resina. A maior qualidade do compósito estudado foi a diminuição da quantidade de resina a ser utilizada, uma vez que a carga de pó de resíduo pode alcançar 100% em relação à matriz, diminuindo-se o custo do material obtido para a fabricação de estruturas diversas.

A utilização da energia eólica em larga escala já evidenciou seus benefícios com grandes projetos ao redor do mundo. Devido ao baixo nível tecnológico dos processos produtivos dos componentes de uma torre de produção deste tipo de energia, ocorre a geração de enormes quantidades de resíduos que podem causar impacto negativo ao meio ambiente. Um dos principais componentes para a concepção dos geradores eólicos são as pás, que são produzidas através da laminação de grandes moldes que contêm, entre outros componentes, a fibra de vidro na forma de nãotecidos, da qual um elevado percentual é eliminado no momento do corte durante sua fabricação. Uma forma de se contornar o problema do descarte dos resíduos provenientes da produção das pás eólicas é a reutilização destes no desenvolvimento de compósitos. Os materiais compósitos, impulsionados pela indústria aeroespacial e militar, desenvolveram-se de forma bastante significativa nos últimos anos, proliferando em diversas áreas, devido as suas propriedades únicas, tais como: a elevada resistência mecânica, baixa densidade, excelente resistência térmica e à corrosão dentre outras. A fibra de Juta por apresentar um baixo custo, ser facilmente encontrada na região e apresentar bons resultados de resistência, foi utilizada em densidades diferentes para verificar sua influência, nas propriedades mecânicas do compósito hibrido. O presente trabalho tem como objetivo desenvolver materiais compósitos híbridos (fibra natural + fibra de vidro) resinados com poliéster avaliando o comportamento dos compósitos reforçados com resíduos (retalhos) de manta de fibra de vidro oriundos da indústria eólica. Foram realizadas análises do percentual de reforço, resistência à tração e flexão, absorção de água e resistência à intempéries para verificar o desempenho dos compósitos desenvolvidos. Os resultados obtidos evidenciam materiais compósitos com boa resistência à tração e flexão, apresentando valores superiores quando reforçados apenas com fibra de vidro, abrindo novas oportunidades para o desenvolvimento de materiais de elevado desempenho produzidos com substratos que são normalmente descartados para o meio ambiente.

A constante busca de materiais mais eficientes e com alto desempenho mecânico, contribuem efetivamente para a crescente demanda na utilização de compósitos híbridos. O processo de hibridização propicia melhoria significativa na combinação global de propriedades, possibilitando assim aplicações específicas em elementos estruturais que requerem excelência em suas propriedades mecânicas e baixa massa específica.  Atrelado à gradativa utilização destes materiais, estudos que incidem nas previsões de falha e análise das cargas máximas que estes materiais podem suportar tornam-se essenciais para garantia da confiabilidade quanto a sua aplicação. Neste sentido, a presente pesquisa buscou analisar o comportamento mecânico de lâminas constituídas à base de tecido híbrido bidirecional (vidro/carbono) e resina epóxi éster vinílica (DERAKANE 411-350). Bem como avaliar a representatividade de critérios de falhas desenvolvidos para compósitos unidirecionais quando aplicados em compósito híbrido de natureza bidirecional. As laminas estudadas foram caracterizadas mecanicamente com base nos resultados obtidos pelos ensaios de tração e cisalhamento realizados em amostras com fibras de carbono orientadas a 0°, 30°, 45°, 60° e 90°. Observou-se a partir destes ensaios que materiais com fibras em ângulos fora do eixo de aplicação de carga apresentam resistência menor, embora apresentem maiores alongamentos, quando comparados a amostras com fibras alinhadas na direção principal do carregamento. Os dados experimentais referentes às propriedades cisalhantes, normatizados pela ASTM D3518M-13 (ensaio de cisalhamento por tração ±45°) e ASTM D5379-12 (ensaio de Iosipescu), apresentaram diferenças significativas para a resistência ao cisalhamento e similaridade nos valores do módulo de cisalhamento. O ensaio de tração ±45°, conforme análise macromecânica, mostrou-se como o mais adequado para compósito com características similares ao analisado. Ao inserir os dados dos ensaios nas equações teóricas que definem os critérios de falhas da Máxima Tensão, Tsai-Hill, Tsai-Hull e Hashin e, analisa-los estatisticamente, contatou-se que estas teorias de falhas descrevem satisfatoriamente o comportamento experimental da lâmina, e, portanto, podem ser utilizados para predizer a resistência mecânica em compósitos como o avaliado, embora se tenha observado índices de representatividade maiores quando se utiliza o ensaio de cisalhamento por tração ±45°.

O estudo da síntese e propriedades das nanopartículas superparamagnéticas vem crescendo de forma significativa ao longo dos anos, abrangendo diversas áreas do conhecimento. E uma área bastante explorada, é sua aditivação em óleos minerais, para atuarem como lubrificantes, apresentando propriedades tribológicas superiores aos comerciais, reduzindo o coeficiente de atrito e diminuindo o desgaste dos elementos mecânicos. Logo, essa dissertação tem como finalidade estudar o desempenho tribológico de um óleo mineral parafínico aditivado com nanopartículas superparamagnéticas de óxido de ferro (SPIONs), a fim de avaliar a influência da inserção das nanopartículas nas propriedades tribológicas (coeficiente de atrito e desgaste) quando submetido a diferentes cargas e rugosidades da superfície. Os ensaios foram realizados no tribômetro SRV-4. Os parâmetros analisados foram tamanhos de nanopartículas (2 nm, 9 nm e 15 nm), a rugosidade da superfície, sendo esta polida, lixada e retificada, e a carga aplicada, no modo rampa de 30N a 250N. A caracterização das nanopartículas foi realizada por Difração de Raio X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Sistema de Medidas das Propriedades Físicas (PPMS). Quanto a caracterização do óleo puro e do ferrofluido, foi realizada por FTIR e UV-Vis. Os valores de coeficiente de atrito foram adquiridos durante o ensaio na SRV-4. Já o desgaste da esfera AISI 52100 e do disco AISI H13 foram analisados por Microscopia Óptica (MO), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia Raman e Perfilometria 3D, tendo como referência os resultados obtidos para o óleo puro. As SPIONs tiveram suas melhores performances como aditivo antifricção em baixas cargas (30N e 50N) e em superfície rugosa (Retificada).

O objetivo deste trabalho é apresentar um estudo estimativo básico para implantação de turbinas eólicas offshore no litoral do Rio Grande do Norte, através de um estudo de caso nos arredores do município de São Miguel do Gostoso. O Brasil  possui  um grande litoral,  com aproximadamente  3,6  milhões  de  km²  na  sua  Zona Econômica  Exclusiva,  área que pode ser aproveitada para a geração de energia eólica offshore. Os dados de vento para se realizar a análise foram obtidos do projeto MERRA (Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications), em sua versão 2, denominada de MERRA-2, que é um modelo de mesoescala para geração de dados de longo prazo de reanálise global, disponibilizado pela NASA. Para o cálculo da geração de energia tomou-se um intervalo de 3 anos (01/05/2014 a 01/05/2017) de uma série horária de velocidade de vento a 50m de altura, escolhidos nas coordenadas S 5.000000 W 35.625000, região marítima no litoral de São Miguel do Gostoso. Através da lei de potência, esta velocidade do vento foi extrapolada para as alturas de cubo de 3 modelos de aerogeradores escolhidos para a análise.  Calculou-se a distribuição de frequência  de Weibull e  a  produção  anual  de  energia. O resultado apresentado  mostrou  que entre os   três  aerogeradores  de  5  MW  analisados, o que  se mostrou mais adequado a instalação, de acordo com as condições levantadas foi o aerogerador offshore Gamesa G132.

A preocupação com o efeito estufa e com a degradação que o meio ambiente vem sofrendo, por conta da utilização de fontes de energia não renováveis, como os combustíveis fósseis, tem despertado um interesse especial na utilização de fontes renováveis de energia. Diante disso, a energia eólica vem se destacando no cenário energético atual do Brasil. Os aerogeradores, responsáveis pela conversão da energia eólica em energia elétrica, são intensamente estudados, visto que são uma poderosa forma de conversão de energia, mas ainda apresentam uma baixa eficiência quando comparado com outras alternativas. Uma possível solução para o aumento de sua eficiência é a utilização de difusores flangeados, a ideia é gerar um gradiente de pressão, que causaria a passagem de uma maior quantidade de ar a uma maior velocidade, pelo rotor. Como a potência de saída de um aerogerador é diretamente proporcional ao cubo da velocidade, a mesma aumentaria. Com isso o presente trabalho teve como objetivo principal investigar a utilização de um difusor flangeado ,acoplado a um aerogerador de baixa potência, visando aumento de potência convertida. Para isso foi desenvolvido o projeto e a modelagem 3D do rotor de um aerogerador com capacidade de conversão de 300 W  utilizando o Blade Element Momentum (BEM). Foram desenvolvidas simulações numéricas transientes do escoamento turbulento que age sobre os domínios estudados, empregando umsoftware CFD. Dois modelos diferentes foram consideradas, o primeiro foi a turbina eólica envolta sem o elemento intensificador e o segundo com o elemento intensificador, possibilitando então uma comparação entre as duas configurações. Como objetivo secundário realizou-se comparações dos resultados numéricos com os resultados analíticos da metodologia de projeto adotada (BEM), visando identificar se  decisões de projeto (coeficiente de indução axial, coeficiente de indução tangencial, ângulos, triangulo de velocidade) estão presentes na solução. Ao final da análise dos resultados, foi possível verificar que o difusor aumenta a velocidade da massa de ar que passa pelo rotor eólico em aproximadamente 50%, causando um aumento de cerca 330% da potência de saída. Diferenças máximas na ordem de 10% foram encontradas entre a solução analítica e a solução numérica.

Têxteis militares são têxteis voltados para a proteção e conforto do usuário, portanto, deve ser um tecido com algumas características especificas. Neste trabalho estão registrados e comparados com tecidos utilizados nos uniformes usados pelos militares das forças armadas do Brasil. Foram utilizados como amostragem os uniformes da Policia Rodoviaria Federal, Exército Brasileiro e Marinha do Brasil. Foram realizados os ensaios: gramatura, espessura, densidade de trama e urdume, ensaio de titulo dos fios de urdume e de trama, ensaio de resistência a tração(norma ASTM D 5034), ensaio de resistência ao rasgo norma ASTM D 2261-81, resistência ao esgarçamento de costura(norma ISO 13935/2 - GRAB METH – SEWN FABIC TRACTION) ensaio de de pilling, ensaio de solidez a fricção à seco e molhado, ensaio de Alteração estabilidade dimensional, ensaio de solidez a lavagem, ensaio de solidez a água do mar e ensaio de solidez ao suor. Os procedimentos utilizados nos ensaios foram realizados com fulcro nas normas padrões para os tecidos têxteis militares. A qualidade do tecido mediante o controle de qualidade das matérias-primas e do produto acabado estão de acordo com a PROPOSTA DE TEXTO-BASE DE NORMA DE ESPECIFIÇÃO, TÊXTEIS MILITARES, DMI 039/s2000-E, de 26 junho 2000.

Portanto, os resultados estão dentro dos padrãões das normas que regem estes ensaios, portanto, apresenta condições adequadas para o uso e assegurar ao tecido a conformidade com os requisitos desta Proposta. O objetivo de mostrar o uso do uniforme militar mantendo as tradicionais funções do mesmo, como identificação, manutenção da disciplina, orgulho em vestir o uniforme.

As preocupações ambientais vêm aumentando nos últimos anos, principalmente devido ao uso de vários produtos derivados de petróleo, os quais levam anos para se degradar na natureza. Para minimizar esse problema, vários estudos focam na utilização de materiais naturais biodegradáveis. Dentre esses, pode-se destacar o uso da fécula da mandioca (amido de mandioca) a qual existe em abundancia, principalmente na região norte-nordeste do Brasil. O seu uso é motivado pelo fato de ser biodegradável e possuir um baixo custo. Recentemente vem sendo usado, principalmente, no desenvolvimento de bandejas a base de espumas de amido de mandioca para embalagens de alimentos com objetivo de substituir as convencionais que são de EPS. Também há algumas aplicações do amido de mandioca como matriz de materiais compósitos. Com base nos estudos realizados, percebe-se que não existem trabalhos referentes às propriedades térmicas da espuma da fécula de mandioca. Com isso, esta pesquisa apresenta o desenvolvimento de uma biopolímero (espuma de fécula de mandioca) a partir do amido de mandioca e água com aplicação em isolamento térmico. A proporção usada foi de 70% de fécula e 30% de água, seguida por um processo de expansão controlada através do forno, por um tempo de 90 minutos a uma temperatura de 250°C. Foram analisadas as propriedades termofísicas com intuito de obter dados sobre a viabilidade do uso do material como isolante térmico, além disso, deve-se quantificados a sua dureza, inflamabilidade e, através de uma Análise Termogravimétrica (TGA), a degradação por temperatura. Os resultados obtidos experimentalmente, até o momento, comprovam que o biopolímero pode ser utilizado para fins de isolamento térmico.

Num ambiente utilizado especialmente para apresentações musicais, o grau de inteligibilidade das informações musicais e de outros aspectos acústicos é o que possibilita a análise da qualidade dos sons que são recebidos e, consequentemente, uma avaliação das características acústicas da sala. Essa análise é realizada por meio da avaliação de parâmetros acústicos que podem ser obtidos através de técnicas de medição e de simulação computacional. Com o avanço da tecnologia e o desenvolvimento de pesquisas referentes à acústica arquitetônica ao longo dos anos, vários softwares de avaliação da qualidade acústica de salas vêm sendo desenvolvidos, tornando-os ferramentas essenciais para a previsão do comportamento do som em ambientes. Este estudo tem por objetivo avaliar, por meio de medição e simulação computacional, alguns parâmetros que são capazes de representar o comportamento acústico do Auditório Onofre Lopes da Escola de Música da UFRN, propondo diretrizes gerais de projeto para otimização das características acústicas desse ambiente. Os parâmetros acústicos foram obtidos primeiramente a partir da medição da resposta impulsiva da sala. Um modelo digital 3D do auditório foi construído e, com o auxílio de um software de simulação computacional, as características acústicas dos materiais, bem como as características eletroacústicas das fontes sonoras foram modeladas no ambiente. Após a validação do modelo, realizada através da comparação dos resultados de T₆₀ obtidos nas medições e nas simulações, os parâmetros acústicos Early Decay Time (EDT), Clareza (C80), Definição (D50), Tempo Central (Ts) e Speech Transmission Index (STI) foram simulados e avaliados de acordo os valores recomendados na literatura. Como resultado da pesquisa, os valores coletados nas medições e simulações apontaram que o Auditório Onofre Lopes - AOL é um espaço que possui características acústicas inadequadas à fala e pouco eficientes quando utilizado para apresentações musicais. Dessa forma, algumas diretrizes de condicionamento acústico foram simuladas, com o objetivo de aperfeiçoar a resposta temporal acústica para a utilização do auditório como um espaço destinado a múltiplos usos.

Informações advindas de empresas de pesquisa nacionais mostram que a matriz elétrica brasileira é composta quase em sua totalidade da energia hidrelétrica, em torno de 65%. No entanto há uma necessidade urgente na diversificação da nossa matriz de forma que haja uma maior segurança para o consumidor em períodos com escassez de chuva e, além disso, que essas variações na geração de energia elétrica se adaptem às discussões atuais referentes à baixa emissão de carbono além de garantir uma maior preservação ambiental. Nesse contexto, surge a energia solar fotovoltaica que, além de possuir um grande potencial na produção de eletricidade oriunda de um recurso inesgotável – o sol - ainda é uma fonte energética que contribui imensamente para a economia do país devido ao seu elevado índice de empregabilidade, com pouco mais de oito milhões de empregos gerados no mundo somente no ano de 2016. Apesar de ainda representar a menor parcela na participação da matriz energética elétrica nacional, a energia solar fotovoltaica começa a mostrar sinais de força e potencial em crescimento no cenário nacional desde a resolução 482 de 2012, atualizada pela norma 687 de 2015 que, juntas, incentivam e criam oportunidades mais acessíveis para o consumidor/gerador de pequeno porte. Com base nos conceitos de mini e micro geração distribuída, contidos nas normas supracitadas, o Instituto Federal do Rio Grande do Norte (IFRN) foi a primeira instituição de ensino pública no Brasil a aderir ao sistema de compensação energética regulamentado pela ANEEL e hoje já conta com 14 usinas em operação onde quatro encontram-se em projeto de ampliação e outras sete encontram-se em fase de instalação. Uma dessas usinas situa-se no campus da cidade de Santa Cruz localizada na mesorregião do agreste potiguar. A mesma possui um sistema de micro geração fotovoltaica conectada à rede com potência nominal de instalação de 84kWp e será tema de discussão nesse trabalho. Essa dissertação terá como objetivo uma análise técnica (através das análises da produtividade do sistema, produtividade de referência, desempenho global - performance ratio) e econômica (análise pelo método payback simples e descontado, Valor Presente Líquido – VPL e a Taxa Interna de Retorno - TIR) do micro gerador fotovoltaico com a finalidade de verificar o funcionamento atual do sistema e compara-lo com outros sistemas. Além de verificar a viabilidade econômica da instalação dentro do período de vida útil dos componentes do sistema fornecido pela empresa responsável pela instalação que é de 25 anos.

A remoção de metais tóxicos das águas residuais é de grande interesse no estudo da poluição da água. Entre os vários metais conhecidos por serem altamente tóxico destaca-se o cádmio, que é considerado como uma das substâncias mais perigosas podendo causar sérios danos aos rins e ossos. O processo de adsorção vem sendo utilizado como um método eficaz para a remoção de íons metálicos. Uma alternativa para utilização de adsorventes em forma de pó é sua utilização em conjunto com outros materiais. Com esse intuito, o presente estudo teve como objetivo desenvolver blendas poliméricas (PVA/Amido), tendo a hidroxiapatita (HAP) e o biovidro (BV) dispersos no meio para a remoção dos íons de cádmio. Realizou-se, inicialmente, a caracterização dos pós e das blendas por diferentes técnicas: Análise Termogravimétrica (TGA), Espectroscopia de Infravermelho Transformada de Fourier (FTIR), Difração de Raios X (DRX), Espectrometria de fluorescência de raios-X (FRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Microscopia de Força Atômica (AFM), Determinação do Potencial Zeta. As análises de caracterização mostram que os materiais adsorventes são adequados para utilização na remoção do cádmio. Foram realizados os ensaios de adsorção a fim de estudar a cinética e o equilíbrio na sorção dos íons metálicos e posteriormente realizou-se um planejamento fatorial através do software Design Expert. Com base nos resultados os materiais adsorventes estudados apresentaram uma eficiência na adsorção, removendo mais de 80% do cádmio em solução aquosa. Os dados cinéticos mostraram melhor correlação com a equação de velocidade de pseudo-segunda ordem e os pontos experimentais se ajustaram ao modelo da isotérmica de Freundlich. Os resultados obtidos no planejamento experimental mostraram-se eficientes estatisticamente, obtendo um coeficiente de correlação (R²) de 0,9826 e 0,9991 para as blendas PVA/Amido/HAP e PVA/Amido/BV, respectivamente, com um nível de significância de 95%.

A síntese e caracterização de nanopartículas superparamagnéticas têm sido amplamente estudadas devido as suas aplicações em diversas áreas de conhecimento e ao baixo custo. Contudo a obtenção de nanomateriais com propriedades específicas para aditivação de óleo para lubrificante industrial, ainda é um desafio, mas têm gerado expectativas que possam minimizar problemas de cunho tribológico, onde o atrito e o desgaste são os principais responsáveis por falhas em equipamentos e máquinas. O objetivo desta tese é determinar condições ótimas de síntese destas nanopartículas via micro-ondas, com características e ou propriedades para serem aplicadas a lubrificantes. Para tanto trabalhou-se em 3(três) níveis de potência e diferentes tempos de síntese para avaliar suas influencias nas propriedades fisioquímicas das nanopartículas. A caracterização das nanopartículas foi realizada por DRX, MEV, MET, SAXS, UV-Vis, FTIR, VSM e PPMS. Após a caracterização foram selecionadas as nanopartículas que apresentassem morfologia com tendência esférica que não sofreu oxidação após a síntese, resultando em fases mais estáveis do óxido de ferro, nas quais foram aditivados a base lubrificante. O desempenho tribológico deste ferrofluido foi avaliado em tribômetro esfera sobre disco na presença e ausência de um campo magnético fixo e constante. As análises tribológicas do aço e o desempenho do lubrificante foram realizados através da análise da lubricidade, do desgaste do disco através do MEV. Obteve-se êxito na síntese das nanopartículas em curtíssimo espaço de tempo, quando comparado com as sínteses mais tradicionais, com características superparamagnéticas e tamanho de grão abaixo de 15 nm. Percebeu-se ainda a existência de uma correlação entra tamanho de grão e tempo de sínteses, e que estes nano-óxidos permaneceram estáveis a oxidação ao final do processo. As nanopartículas após serem recobertas foram adicionadas ao óleo lubrificante mineral com boa dispersão e estabilidade, portanto com grande potencial nas aplicações tribológicas como aditivos para lubrificantes. As SPIONS como aditivos, tiveram o comportamento antidesgaste e redutor do atrito, embora tenha variado com o tipo de amostra e quantidade do aditivo e influencia ou não do campo magnético. Embora algumas SPIONS tenham se comportado com aditivos antidesgaste e redutor do atrito simultaneamente, outras não tiveram esse mesmo sucesso, sendo redutor do atrito ou apenas antidesgaste.

Em projetos mecânicos, além dos carregamentos estáticos, outro tipo de solicitação muito freqüente é o carregamento cíclico nos quais a carga varia ao longo do tempo. Estruturas e equipamentos, quando sujeitos às cargas cíclicas, devem ser submetidos a uma grande quantidade de ensaios mecânicos para sua caracterização. Porém, devido ao tempo e custo elevados dos ensaios, a situação ideal seria obter este comportamento com um número mínimo de amostras e, por conta disso, desenvolveu-se em trabalhos anteriores modelos matemáticos que representavam o comportamento à fadiga de compósitos com uma quantidade mínima de dados experimentais. Apesar dos resultados se apresentarem satisfatórios na imensa maioria dos casos, estes modelos sempre consideram um comportamento determinístico do material, desprezando-se um fator de grande importância na fadiga, a dispersão dos resultados. Conforme é de conhecimento da literatura, a dispersão dos resultados faz com que seja sempre necessária uma análise probabilística e, na maioria dos casos, utiliza-se uma distribuição de probabilidade de Weibull, obtendo-se uma curva S-N de probabilidade. Com isso, este trabalho tem como objetivo desenvolver uma Rede Neural Artificial (RNA) de arquitetura modular e verificar se a mesma é capaz de modelar o comportamento probabilístico à fadiga dos compósitos laminados com apenas três curvas S-N como dados de entrada, desenvolvendo um algoritmo capaz de analisar qualquer valor de probabilidade de falha desejado, aplicando o equacionamento da distribuição de Weibull, utilizando duas metodologias de obtenção de seus parâmetros, aqui considerados constantes para todo material, somente após o treinamento da rede, o qual foi realizado com dados determinísticos. A partir dos resultados obtidos, pode-se concluir que a robustez do algoritmo foi percebida para os dados determinísticos e ocorreu uma boa repetibilidade nas respostas obtidas. Com intuito de avaliar a capacidade de generalização das RNA probabilísticas, criaram-se os diagramas de vida constante (Diagramas de Goodman) para os materiais analisados e os mesmos foram comparados com os valores obtidos pelas curvas S-N de probabilidade, onde foram percebidos resultados satisfatórios.

A crescente demanda por produtos com maior performance, menor custo de fabricação, menos impactantes ao meio ambiente e sejam mais eficientes energeticamente, o que têm fomentado pesquisas em diversas áreas da nanociência e nanotecnologia (N&N), visando sobrepujar estas limitações ou agregando as principais vantagens dos nanocompósitos e nanofluidos (NNF) os quais tem sido extensivamente aplicados nas indústrias. O objetivo deste trabalho foi estudar as características de nanolubrificantes (NNL) aditivado com nanopartículas (NNPs) de índio (In), para poder contribuir com a redução significativa do tamanho, peso, custos dos sistemas de transferência de calor e os tornando ecologicamente corretos, tendo estes uma melhor estabilidade mecânica, uma menor resistência ao atrito e desgaste, e que não modifique a viscosidade dinâmica do óleo base possuindo uma melhor aderência em regime de lubrificação limite. Para estes fins, após a aquisição das NNPs de In, foram preparados três nanolubrificantes (NNLs) distintos, adicionando-se 0,3 g/L aos óleos de compressores de refrigeração herméticos o ISO68, ISO32, e o Poliol Éster (POE). Após o processo de preparação que consiste em desfragmentação e homogeneização, cada composto foi ensaiado em banho termostático e com o auxílio de um reômetro e um condutivímetro, onde mensura-se os valores relativos às suas propriedades térmicas, para comprovar as propriedades requisitadas. A estabilidade mecânica foi verificada através de comparações cronológicas, potencial zeta e aglomeração de partículas, após passou-se por ensaios de lubricidade utilizando-se os tribômetos de sonda com movimento alternado em alta frequência (High Frequency Reciprocating Rig – HFRR) e ensaio de pino contra disco para análise de desempenho tribológico.
Os corpos de prova dos ensaios foram analisados em MEV (Microscopia eletrônica de varredura) e EDS (Espectrômetro de Dispersão de Energia) para comprovação dos resultados, onde foram realizadas analises dos modelos desenvolvidos, levando em consideração parâmetros como: coeficiente de fricção, força de atrito, desgaste etetivo, composição final dos corpos de prova bem como a aglomeração das partículas nos NNLs, a temperatura e a viscosidade do fluido, e movimento Browniano das partículas, entre outros. Os NNLs compostos por In foram viáveis, não se fazendo necessária a utilização de tensoativos para melhor as estabilidades, apresentaram resultados satisfatórios nos ensaios tribológicos, mostrando-se com propriedades de lubrificantes de extrema pressão (EP), melhorando significativamente o desempenho tribológico dos NNLs estudados. Assim, torna-se viável a utilização NNLs gerados a partir de NNP de In na lubrificação de compressores herméticos de refrigeração.

Diante da realidade mundial de preservação ambiental, da necessidade de reaproveitamento de insumos, redução de custos e melhoramento de propriedades, tem-se desenvolvido muitas tecnologias que atendam a uma série desses fatores e, se possível, a todos, os materiais compósitos assumem um papel de destaque nesse desenvolvimento de novos materiais. O PET (Polietileno tereftalato) tem sido muito utilizado pela indústria mundial em várias aplicações, onde a principal dessas é a produção de embalagens de produtos de alimentícios, onde as indústrias de refrigerantes são os grandes consumidores desse produto. Já na linha de fibras naturais, existe uma vasta quantidade de opções de uso em aplicações de engenharia (Sisal, carnaúba, algodão, piaçava, etc.). Diante do exposto, esse trabalho visa à produção, caracterização e comparação de uma série de configurações de materiais compósitos com uma matriz polimérica (Epóxi) com reforço de PET pós-consumo e piaçava (Resina epóxi para referência; Resina reforçada com fibras de PET; Resina reforçada com fibras de piaçava; e resina, PET e piaçava). Os compósitos foram produzido com fibras bidirecionais em forma de tecido, as fibras tinham espaçamento entre elas de 1 cm. Os materiais reforçados promoveram aumento de algumas propriedades, como flexão, que apresentou um incremento de cerca de 25% na tensão máxima admissível do material. Observou-se que a ordenação das fibras em sentido unidirecional pode melhorar as resistências mecânicas do compósito, isso porque, de forma geral, todas as rupturas dos ensaios ocorreram em uma secção de fragilização provocada pelas fibras transversais aos esforços.

Filmes finos de nitreto de titânio foram depositados em superfícies de silício e de vidro, utilizando as técnicas de deposição descarga em gaiola catódica e magnetron sputtering, a fim de verificar a influência da corrente e da temperatura na taxa de deposição e nas propriedades estruturais dos filmes finos. As deposições por gaiola catódica foram realizadas nas configurações gaiola alta, gaiola baixa e a inovação da técnica que é a gaiola dupla, em atmosfera gasosa de 75% de hidrogênio e 25% de nitrogênio, as temperaturas de 300°C e 350°C, com tempos de deposições de 2 e 4 horas. As deposições realizadas com o magnetron sputtering teve atmosfera gasosa de 75% de argônio e 25% de nitrogênio, com as correntes de 0,40 A e 0,50 A, nos tempos de deposições de 2 e 4 horas. Na caracterização dos filmes finos de nitreto de titânio, utilizou-se a espectroscopia Rama (RAMAN) forneceu a medida direta das energias dos nodos da primeira ordem dos átomos constituintes dos filmes finos, os espectros mostraram interdifusividade atômica que comprovaram a formação de nitreto de titânio e que permitiu o cálculo da razão da concentração N/Ti; As análises de difração de raios-X (DRX) comprovaram que os filmes finos obtidos são compostos por TiN, apresentando variações nos planos cristalinos que indica a não existência de um plano preferencial para o crescimento dos filmes; A espectroscopia de energia dispersão (EDS) analisou quantitativamente a composição dos filmes finos de nitreto de titânio; A microscopia eletrônica de varredura (MEV) mostrou a estrutura dos filmes finos de nitreto de titânio e foi possível calcular as espessuras dos mesmos; e a microscopia de força atômica (AFM) mostrou algumas características microestruturais como a diferença entre picos e vales da topografia dos filmes finos de nitreto de titânio. De maneira geral, os finos de nitreto de titânio depositados por gaiola catódica apresentam menor cristalinidade devido à baixa quantidades de nitrogênio e quanto maior a temperatura maior será a espessura do filme fino. Já para os filmes finos depositados por magnetron sputtering apresentam crescimento na espessura como aumento da corrente e são mais estequiométricos.

Neste trabalho é desenvolvido uma estratégia de controle não linear baseada no controle por modos deslizantes com compensação neural para estabilização de sistemas subatuados sujeitos a vibrações torcionais. Para melhorar a modelagem das colunas de perfuração para exploração e prospecção de petróleo e gás natural elas são discretizadas, onde a atuação é dada no top drive, ou na mesa rotativa na extremidade superior da coluna, e todo o restante da coluna não recebe atuação. Modelos com 2, 5 e 200 graus de liberdade são abordados neste trabalho. As vibrações torcionais abordadas neste trabalho são do tipo stickslip, que é o caso mais crítico desse tipo de vibração, cuja não linearidade é geralmente causada pelo atrito entre a coluna e a formação, podendo ocorrer em qualquer ponto ao longo da coluna e deve ser levado em consideração na modelagem. O controle por modos deslizantes apresenta robustez frente a incertezas paramétricas e perturbações. A estratégia adotada não requer o conhecimento prévio de incertezas e não linearidades do sistema no entanto, a função descontínua utilizada na lei de controle pode gerar o fenômeno de chattering, que em atuadores mecânicos é normalmente indesejável. Para atenuar o chattering, uma função suave é utilizada no lugar da descontínua, sendo essa abordagem ocasionadora de diminuição no desempenho do controlador. Nesse ponto, técnicas de inteligência artificial podem contribuir na lei de controle para devolver o desempenho ou parte dele ao sistema. Duas arquiteturas de rede são empregadas para estimar a compensação, uma rede do tipo perceptron de múltiplas camadas e uma rede de funções de base radial. As superfícies de controle serão definidas como uma combinação linear dos erros dos estados do sistema e uma rede neural será adicionada para compensar a formação de ciclos limites, comumente apresentados após a perda de eficácia. Resultados são apresentados para demonstrar a performance do sistema de controle proposto.

A Fabricação de novos materiais compósitos é uma alternativa mais barata para substituir materiais convencionais, nesse intuito foi obtido e estudado a viabilidade do uso do Tecido Plano de Juta (TPJ) e tecido de fibra de vidro (TFV) em um compósito híbrido de matriz de resina poliéster ortoftálica. O processo de obtenção do compósito foi testado em relação ao número máximo de camadas que poderia ser utilizado, sem comprometer a sua processabilidade e a fabricação dos corpos de prova (CPs) em molde compressivo. Foram escolhidas e testadas duas configurações, híbridas e não híbridas, com 4, 6, 8 e 10 camadas de tecido plano de juta mais a resina ortoftálica e 4, 6, 8 e 10 camadas de tecido plano de juta intercalados com o tecido de fibra de vidro mais a resina ortoftálica. O compósito em suas duas configurações e várias formulações foi caracterizado para a determinação de suas principais propriedades através das analises de tração, flexão, impacto, densidade, absorção de umidade, condutividade térmica, envelhecimento, MEV, DRX e FRX. No compósito proposto o TPJ e o TFV tiveram função de carga de reforço, com predominância para o TFV uma vez que todas as formulações estudadas para o compósito híbrido apresentaram resistência mecânica superior à da resina. A configuração 10TJV foi à configuração de melhor resultado de resistência à tração, à flexão e ao impacto. O melhor desempenho do compósito híbrido em relação à resina foi à resistência ao impacto chegando a alcançar valores bem superiores, na ordem de 1000 vezes maiores em relação à mesma. As propriedades térmicas do compósito híbrido foram competitivas com as da resina ortoftálica, trazendo boas possibilidades para aplicações térmicas. O MEV evidenciou que houve aderência entre o TPJ, o TFV e a resina para todas as configurações, porém ocorreram fissuras, vazios e desprendimento de feixes de fibra. O compósito proposto apresentou viabilidade para a fabricação de protótipos solares e eólicos, como foi demonstrada pela obtenção de uma pá a ser usada em aerogeradores do tipo darrieus, e de uma parábola que foi utilizada em um fogão solar multifocal.

Nesse projeto de pesquisa fabricou-se um compósito de matriz cimenticia (gesso) reforçado com fibras vegetais (fibra de coco e cortiça), com o objetivo de reduzir o fluxo de calor natural em ambientes de moradia, trabalho, lazer e outros. É uma proposta de sustentabilidade com impacto socioambiental porque foram usados materiais naturais de fácil obtenção e recicláveis como gesso, fibra de coco e cortiça triturada.O compósito destina-se a fabricação de tijolos maciços para paredes não estruturais, placas de forro e argamassa para reboco; fabricado como um produto resistente e isolante térmico, com baixo consumo de energia em sua produção. Após levantamento bibliográfico sobre produtos similares foram fabricados 80 corpos de prova para ensaios de resistência mecânica e térmica. O Estudo e Desenvolvimento do Compósito de Gesso com Fibra de Coco e Cortiça triturada (CGFCC) iniciaram-se com a caracterização dos materiais nas análises de FRX, DRX, TGA e MEV. Comprovaram-se as características e propriedades que atendem as necessidades do compósito, após seleção e preparação dos materiais realizou-se a fabricação dos CPs em quatro formulações distintas, sendo: F1 (gesso puro), F2(gesso+f.c), F3(gesso+cortiça triturada) e F4(gesso+f.c+cortiça) com valores de 10%, 20% e 30% respectivamente. Os ensaios realizados apresentaram resultados satisfatórios comparados aos produtos convencionais; as planilhas e gráficos chegaram aos seguintes resultados: ensaios de absorção de umidade F2 (4,0%) ficaram dentro da norma  6%); absorção de água saturada menor em F4; resistência à compressão ficou mínima de 1,37 e máximo de 7,23 Mpa para F1, F2, F3 e F4; densidade baixa em todas as formulações, e dureza Shore D dentro da norma variando entre 85 – 98. Os ensaios de resistência térmica apresentaram ótimos resultados confirmando as propriedades dos materiais do CGFCC; condutividade térmica 50%, sendo em F2C (±0,19 (W/m.K));  F4C e F3C com padrão de 0,6 – 0,7 (W/m.K);  resistividade térmica melhor em F2C = 525,7(ºC.cm/w), seguidos de F4C e F3C;  calor especifico menor em F2C = 1000(kj/(kg.K), seguidos de F4B e F3C; e ensaio de difusividade térmica menor em F2B = 0,17(mm²/s) seguido de F4C e F3B. Os resultados demonstraram as possibilidades do gesso beta di-hidrato e hemi-hidrato como matriz na manufatura de produtos a serem utilizados nos sistemas construtivos com baixo custo, além de sua contribuição com o meio ambiente através da redução de coco e cortiça descartados nos lixões urbanos e rurais.

Nanocristais de celulose são nanomateriais derivados da celulose, que é um recurso renovável e abundante na natureza. Por apresentarem uma combinação de propriedades como alta resistência mecânica, rigidez, superfície reativa e biodegradabilidade, esses materiais têm recebido grande interesse para aplicações que incluem desde reforço em materiais poliméricos, embalagens alimentares, a aplicações na área farmacêutica. A produção de celulose nanométrica a partir de fibras de algodão tem sido relatada em vários trabalhos publicados na literatura. O objetivo desta pesquisa foi estudar a obtenção de nanocelulose a partir do resíduo de tecido de fibra de algodão tingido com corante índigo, pelas vias de hidrólise ácida e enzimática. Nanocelulose foi obtida com e sem a realização de pré-tratamento para remoção do corante e os efeitos do pré-tratamento nas características da nanocelulose foram avaliados. Na hidrólise ácida, foram avaliadas duas condições de tratamento para isolamento de nanocristais de celulose: concentrações de ácido sulfúrico de 55% m/m a 60◦C e 65% m/m a 45◦C, com tempos de 30 e 60 min. Na hidrólise enzimática foram estudados a influência do tipo de complexo enzimático (Trichoderma reesei ATCC 26921 e Aspergillus fumigatus), o tempo (0 a 48h) e a carga enzimática (7,5 e 12 FPU). As suspensões obtidas após hidrólise foram caracterizadas pelas técnicas de potencial zeta, microscopia de força atômica, microscopia eletrônica de transmissão, espectrofotometria de infravermelho, difração de raios X, análise termogravimétrica, açúcares redutores totais e cromatografia líquida de alto desempenho. Os resultados comprovaram a obtenção de nanocelulose a partir do tecido de algodão tingido com corante índigo, tanto no processo via hidrólise ácida, como no de via enzimática. As imagens de microscopia indicaram nanocristais de celulose com formato acircular a partir da hidrólise ácida. No caso da hidrólise enzimática, as imagens mostraram a presença de nanocelulose com formato esférico. Com relação aos resultados da hidrólise ácida, não se pode afirmar que o pré-tratamento interferiu nos valores obtidos para o fator de forma, já que a presença de aglomerados dificulta a medição dos nanocristais. A hidrólise ácida realizada na condição de 65% a 45◦C e tempo de 60 min resultou em nanocristais com menor comprimento e diâmetro, tanto para o tecido pré-tratado como para o sem pré-tratamento. Com relação a hidrólise enzimática, a realização de pré-tratamento não alterou significativamente as características das estruturas micro e nanocristalina. O tamanho médio das nanoceluloses obtidas foram na faixa de 80 a 230nm. Os resultados do processo de hidrólise enzimática por cromatografia indicam que as melhores conversões de celulose em glicose ocorreram utilizando o complexo enzimático Trichoderma reesei ATCC 26921 com carga de enzima de 12 FPU e tempo de hidrólise de 48h. Em resumo, este estudo demonstrou que estruturas nanométricas podem ser obtidas a partir do tecido de algodão tingidos com corante índigo, sem a necessidade de pré-tratamento para remoção do corante, e as características dos nanomateriais obtidos dependem do processo de hidrólise utilizado.

As questões ambientais vêm provocando discussões entre vários atores sociais, compostos por grupos de ativistas, ambientalistas, políticos, cientistas, pesquisadores, discentes, instituições públicas e privadas. Dentro deste universo o presente trabalho propõe-se a obter e caracterizar um compósito de matriz de resina poliéster ortoftálica com carga/reforço de fibra vegetal da espécie Agave Angustifolia Haw na proporção de 5%, 7,5% e 10% em massa em relação à matriz. Foram fabricadas mantas de fibra de agave para três formulações e para a obtenção do compósito utilizou-se o processo de prensagem a frio. As mantas de agave eram colocadas no molde com orientações defasadas de 90° Os corpos de prova das formulações do compósito foram fabricados em molde fechado a baseados em normas específicas, e foram submetidas a ciclos de ensaios mecânicos, térmicos, físicos e químicos, sendo determinadas as resistências atração, flexão e impacto, de resistência mecânica à tração, flexão e impacto, a densidade, a absorção de água, a composição química através do Difratômetro de Raios X (DRX) e  Espectrometria de fluorescência de Raios X (FRX), e a microestrutura das formulações do compósito proposto. Provou-se a viabilidade de obtenção do compósito para todas as formulações estudadas. A formulação mecanicamente mais viável foi a de 10% de fibra de agave. Todas as formulações apresentaram resistências mecânicas à tração e ao impacto superiores à da resina matriz, traduzindo uma função de carga de reforço da fibra de agave utilizada.

Visando a melhoria e otimização dos processos produtivos, pesquisadores dos mais diversos segmentos buscam apresentar soluções que reduzam custos operacionais e a utilização de matéria-prima empregados na fabricação de bens em geral. O uso de resíduo, de origem vegetal e industrial, atende ao apelo da sustentabilidade e agrega renda aos agricultores familiares e de baixa renda. Este trabalho estuda o aproveitamento do exocarpo da fruta do licurizeiro (Syagro Coronata), palmeira nativa do semiárido baiano e chamada também de nicuri, licuri, Ouricuri etc. e tem como objetivo contribuir para a ampliação da cadeia produtiva, agregando renda ao pequeno produtor e ao agricultor familiar. Para tanto, buscou-se caracterizar e analisar as propriedades mecânicas e térmicas do referido resíduo que hoje não possui utilidade para os agricultores, que após a cominuição pelo processo de impacto (pilão manual) e moagem em um moinho de facas com telas de 1,0 mm e de passar pelo processo de peneiramento para separar as partículas com tamanhos entre 0,0085 e 0,0074 mm e foi caracterizado por MEV, DRX; TG e densidade volumétrica para melhor conhecer suas propriedades. Este particulado foi  utilizado como carga em um compósito polimérico tendo como matriz a resina poliéster ortoftalica pré acelerada em quatro proporções em massa, 10; 20; 30 e 40 % que foram comparadas com a resina pura  e que depois foi caracterizados MEV, por DRX, TG, Condutividade térmica, densidade volumétrica, impacto, absorção de água, tração e flexão em três pontos, para tanto foram fabricadas placas com as dimensão de 400 x 300 x 8 mm e cortado os corpos de provas  de acordo com as normas vigentes, a mistura foi homogeneizada com  a utilização de uma batedeira doméstica por dez minutos a uma rotação de 720 rpm e depois despejada na forma de granito e deixado curar por oito horas e uma pós cura de mais oito horas, depois foi cortado os corpos de prova nas dimensões normatizadas e lixadas e polidas para que não houvesse a menor interferência possível nos resultados. Ficou demonstrado que a formulação com adição de 20% de resíduo apresentou no geral uma melhor performance para utilização estrutural em aplicações que não exijam solicitações mecânicas, assim como um melhor acabamento para utilização em ecodisigner e peças acadêmicas.

Nos últimos anos, a preocupação com a preservação do meio ambiente tem incentivado as pesquisas de novos materiais que utilizem matérias primas de fontes naturais renováveis. Neste trabalho, produziram-se três composições em molde fechado com 5, 10 e 15% em massa do pó de macambira, denominados PU5, PU10 e PU15, além da espuma rígida de poliuretano puro, PU. As espumas rígidas de PU e seus compósitos foram caracterizados fisicamente através da densidade aparente, absorção de água e teor de umidade. A morfologia foi observada através de imagens feitas por micrografia eletrônica de varredura (MEV). A identificação dos principais grupos orgânicos foi possível com a espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR). Foram realizados ensaios de compressão, tração, flexão em três pontos e dureza para avaliar o comportamento mecânico. Além disso, as análises de DRX possibilitaram a determinação da cristalinidade do material. A termogravimetria possibilitou determinação das temperaturas limite de resistência à degradação térmica dos materiais. Parâmetros como a capacidade calorífica, a condutividade, difusividade e resistividade térmicas também foram determinados. Os compósitos PU10 e PU15 apresentaram propriedades térmicas semelhantes ao poliuretano puro. Isso mostrou que a utilização do pó de macambira como carga nas proporções de 10 e 15% em massa é viável, uma vez que, apesar das semelhanças nas propriedades, as espumas compósitos apresentam vantagens do ponto de vista ambiental e econômico, pois parte do volume da espuma é ocupado pelo pó de macambira, um material biodegradável originado de fonte renovável

.

As propriedades mecânicas dos materiais compósitos, das mais diversas aplicações industriais, podem ser reduzidas significativamente pela ocorrência de impactos de baixas velocidades. Esses impactos podem provocar danos internos no material comprometendo sua integridade. Assim, o presente estudo tem como objetivo fazer uma análise experimental da resistência residual à flexão em três pontos e compressão após o impacto (CAI), de dois tipos de laminados compósitos de matriz polimérica ortoftálica, sendo um deles reforçado a com 7 camadas de tecido bidirecional de Vidro E (CV) e o outro reforçado com 7 camadas de tecido bidirecional de Kevlar 49 (CK), sujeitos a impactos de baixa velocidade. Esse estudo é de grande importância pelo fato de tentar conduzir ao aparecimento prematuro de instabilidade estrutural e a consequente restrição do seu uso. A energia utilizada nesse trabalho para os dois tipos de laminados foi de aproximadamente 96J. Além disso, para o material compósito reforçado com fibra de kevlar, foram feitos sucessivos impactos com a mesma energia verificando sua influência nas propriedades do laminado. Sendo aplicadas 5 vezes, e 10 vezes a energia máxima de 96J. Como resultado verificou-se que no laminado CV, tanto as propriedades de compressão como de flexão em três pontos, a resistência se manteve praticamente inalterada enquanto que o módulo teve uma diminuição depois do impacto. Já no laminado CK houve um decréscimo tanto nas propriedades de compressão como flexão em três pontos após o impacto. Essa perda da integridade desses materiais pode ser justificada pela ocorrência de delaminação nas interfaces dos compósitos.

Considerando a diversidade de aplicações para os materiais compósitos, incluindo a disponibilidade de diferentes tipos de reforços, além das mais variadas condições de projeto, a proposta desta Tese de Doutorado é determinar a influência na resposta mecânica de laminados compósitos à base de tecidos multiaxiais acoplados de fibras de vidro-E e matriz epóxi éster vinílica, quando em presença de descontinuidade geométrica, aqui caracterizada por um furo circular. Nesse estudo do fenômeno da Concentração de Tensões é dado ênfase ao comportamento da deformação na vizinhança do furo, tendo em vista a característica do tecido de reforço ter suas camadas básicas acopladas através de fios de costura, tornando-os mais compactos em sua capacidade de suporte de carga. Esse estudo é desenvolvido a partir da medição das deformações na vizinhança do furo, utilizando a técnica de medição por Extensometria, frente aos ensaios de tração uniaxial. Por fim, serão apresentados os resultados em termos quantitativos sobre o efeito da presença da descontinuidade geométrica, mediante os cálculos da Resistência Residual (RS), do Módulo Residual (RM) e dos Fatores de Concentração de Tensão (K, calculados a partir de variados métodos analíticos), além da determinação das distribuições das deformações (obtidas das leituras dos extensômetros) na vizinhança do furo nos laminados em estudo, nas orientações 0°, 90° e 45° dos CPs. Essas distribuições são validadas utilizando a solução analítica proposta por Lekhnitskii (1968) e Konish e Whitney (1975), amplamente utilizada para materiais compósitos ortotrópicos. Ao ser efetuada a comparação entre os valores medidos experimentalmente e as distribuições analíticas das deformações, observou-se pouca interferência dos valores de K adotados para a obtenção das curvas analíticas, resultando numa concordância entre os valores obtidos pelos extensômetros e o modelo analítico.

A medição de vazão através da predição da pressão diferencial é amplamente utilizada no dia-a-dia industrial, isso acontece, principalmente, devido ao fato de ser utilizado para os mais variados tipos de fluidos, tais como: fluxo de gases e líquido com viscosidades distintas, até mesmo, escoamento de fluidos com partículas em suspensão. A adequação desses equipamentos para a medição de vazão mássica em escoamentos bifásicos é de suma importância para o desenvolvimento tecnológico e confiabilidade dos resultados. Quando se trata de escoamentos bifásicos as relações existentes entre os fluidos e as interações entre eles são de suma importância na predição da vazão. No presente trabalho, é proposto a utilização de placa de orifício concêntrica utilizada em tubulações de pequenos diâmetros da ordem de 25,4 mm onde escoa um fluxo bifásico de água e ar. A medição de vazão monofásica foi feita com a utilização dos dados referentes na norma NBR 5167-1 onde utilizou-se a equação de Stolz para a mensuração do coeficiente de descarga. No escoamento bifásico foi utilizado duas correlações largamente empregadas no prognóstico da vazão mássica, o padrão de Zhang (1992), e o modelo de Chisholm (1967), para o modelo de escoamento homogêneo. Observou-se que o comportamento encontrado no modelo de Zhang, condizem de forma mais realística a vazão mássica do fluxo bifásico, pois, o modelo de Chisholm extrapola nos parâmetros para a pressão a jusante, P2, a placa de orifício, assim como o coeficiente de descarga avaliada. A utilização da modificação nas quedas de pressão, P1-P2, e coeficiente de descarga, permitiu uma melhor convergência entre os valores obtidos para o fluxo bifásico água-ar.

Acidentes ambientais envolvendo derramamento de óleo e seus derivados em meios hídricos e solo são comuns e preocupantes, comprometendo a qualidade do meio ambiente. Uma forma econômica e eficiente de remediar estes derramamentos de óleo é o emprego do método de sorção utilizando fibras naturais ou biomassa. O objetivo deste trabalho foi de investigar a capacidade sorvente da fibra de Calotropis Procera para remoção de petróleo em meio salino através de sua caracterização microestrutural. As análises realizadas na fibra foram: MEV, DRX, FRX, FTIR, densidade da fibra, ângulo de contato e TG/DSC. O petróleo foi classificado em seu grau API, viscosidade e densidade. Foram realizados ensaios de adsorção em sistema dinâmico nos tempos de 30 e 60 segundos e 100RPM. Os efluentes gerados foram caracterizados pelo teor de óleos e graxas. Os resultados obtidos através das análises de caracterização da fibra evidenciaram suas propriedades hidrofóbica, oleofílica, baixa cristalinidade, baixa densidade confirmando sua característica de flutuabilidade, e a presença de compostos orgânicos caracterizando sua origem natural e biodegradável. A estabilidade térmica da fibra se mantém até a temperatura aproximada de 230ºC, ocorrendo perda de massa significativa de 50% na temperatura de 330ºC. O petróleo possui seu grau API 33º, viscosidade de 0,0139 Pas (T=40°C) e densidade de 0,68 g/cm³ (T=15,55ºC). O melhor ensaio de adsorção foi no tempo de 60 segundos, obtendo o valor médio de TOG menor que 20 mg/L, atendendo as exigências da resolução nº 430/2011-CONAMA. A fibra Calotropis Procera apresentou capacidade de sorção de hidrocarbonetos, mostrando sua viabilidade no tratamento de efluentes da indústria petrolífera em meio salino, contribuindo para a preservação ambiental.

Escoamentos turbulentos e laminares são encontrados, frequentemente, em diversas aplicações de engenharia, como em compressores e bombas e ao redor de carros, aviões e navios. O atrito superficial, grande responsável pelas perdas energéticas, é consideravelmente maiores no tipo de escoamento turbulento do que em escoamentos laminares. Seu estudo é bastante desafiador, devido a sua natureza complexa. A principal justificativa para este estudo baseia-se na otimização dos recursos energéticos, por motivos econômicos principalmente, através do estudo da redução de arrasto induzido por polímeros. Neste trabalho, é estudada a redução de arrasto por indução de polímeros a partir da utilização de uma bancada experimental situada no laboratório de mecânica dos fluidos da UFRN. A bancada experimental foi construída e calibrada exclusivamente para este trabalho. Foram utilizados como aditivos poliméricos o Polietileno glicol 4000, o Polyox WSR N60K, Polyox WSR 301 e o Polyox WSR 205. A redução de arrasto induzida por polímeros é investigada a partir da análise de um escoamento, tal análise parte do princípio da medição de pressão em dois pontos do escoamento e culmina no cálculo da perda de carga e do fator de atrito, o que possibilita analisar a influência da adição de polímeros na redução do arrasto em escoamentos sejam eles laminares ou turbulentos. Não foi observado redução de arrasto no polietileno glicol 4000 na concentração analisada. O Polyox WSR N60K, o Polyox WSR 301 e o Polyox WSR 205 apresentaram redução de arrasto com destaque para o Polyox WSR 301 que apresentou maior redução dentre dos polímeros estudados, o que conclui-se que o Polyox WSR 301 é mais eficiente para promover a redução de arrasto em tubos rígidos.