Teses em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia (Doutorado) - PRODERNA/ITEC
URI Permanente para esta coleçãohttps://repositorio.ufpa.br/handle/2011/4045
O Doutorado Acadêmico inicou-se em 2006 e pertence ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia (PRODERNA) do Instituto de Tecnologia da UFPA (ITEC) da Universidade Federal do Pará (UFPA).
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Navegando Teses em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia (Doutorado) - PRODERNA/ITEC por Orientadores "BRAGA, Eduardo de Magalhães"
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Tese Acesso aberto (Open Access) Aço inoxidável nanoestruturado produzido via soldagem a arco elétrico.(Universidade Federal do Pará, 2021-07-08) LOAYZA, Cristhian Ricardo; BRAGA, Eduardo de Magalhães; http://lattes.cnpq.br/4783553888547500Métodos de fabricação de compósitos de aço inoxidável nanoestruturados (CAIN) ainda não foram desenvolvidos com aplicabilidade industrial. Para corrigir tal carência, investigou-se a possibilidade de incorporar nanopartículas por soldagem a arco elétrico, usando uma vareta tubular preenchida com fluxo nanoestruturado composto de nanotubos de carbono de paredes múltiplas (NTCPM) e partículas de aço inoxidável 304L. Este fluxo foi fabricado por dois métodos diferentes: síntese mecânica (SM) e tratamento químico (TQ) com peróxido de hidrogênio. O segundo mostrou resultados mais promissores usando controle dos parâmetros cinéticos de tempo e temperatura, obtendo um menor grau de carbono amorfo, impurezas e defeitos, incrementando por sua vez a cristalinidade e interação dos nanotubos com a matriz metálica. A adição de NTCPM diminuiu em 64% o tamanho do grão, quando comparado com o revestimento de aço inoxidável, possuindo uma matriz austenítica com precipitação de carbonetos nos espaços interdendríticos e contornos do grão. A microdureza incrementou 45% e a taxa de erosão por cavitação vibratória decresceu 64%, em relação ao revestimento de AISI 304L. Adicionalmente, as análises por raios X mostraram uma redução da fase γ(200) e um crescimento da γ(111), após o processo de cavitação. O método de fabricação dos nanocompósitos se mostrou viável economicamente e com possibilidade de imediata aplicação a grande escala.Tese Acesso aberto (Open Access) Análise das distorções e tensões residuais em painéis enrijecidos soldados com FCAW robotizado e CW-FCAW(Universidade Federal do Pará, 2022-04-22) RODRIGUES, Lino Alberto Soares; BRAGA, Eduardo de Magalhães; http://lattes.cnpq.br/4783553888547500Comprovada a influência das imperfeições de soldagem sob a forma de distorções e tensões residuais na resistência de painéis enrijecidos, o monitoramento dos níveis destas imperfeições torna-se um critério de segurança, tendo em vista a incerteza das perdas reais de resistência do painel, sem ter medido as magnitudes destas imperfeições de soldagem. Assim, este trabalho trata da medição dos níveis de distorções e tensões residuais por difração de raios X e birrefringência ultrassônica em painéis enrijecidos. Primeiramente, selecionou-se a melhor de três sequências de soldagem utilizando soldagem FCAW robotizado. A sequência 03 apresentou níveis de distorções até 10 vezes menos e um nível de tensões residuais mais próxima da neutralidade (±100 MPa) comparada as sequências 01 e 02. Em seguida, utilizando a sequência 03 foram soldados painéis utilizando o processo CW-FCAW com 40% de arame frio e velocidades de soldagem de 100 m/min e 120 m/min. Os resultados mostraram que o percentual de arame frio com elevadas velocidades de soldagem não diminuíram as distorções, porém influenciam no nível de tensões residuais, levando a tensões mais próximas da linha neutra (±100 MPa) em média.Tese Acesso aberto (Open Access) Análise microestrutural e de propriedades mecânicas de revestimentos soldados por SAW e GMAW-CW(Universidade Federal do Pará, 2016-01) CARVALHO, Márcio Corrêa; SOUZA, José Antônio da Silva; http://lattes.cnpq.br/6157348947425968; BRAGA, Eduardo de Magalhães; http://lattes.cnpq.br/4783553888547500Revestimentos depositados por soldagem tem sido largamente empregados em diversas areas da industria da mineração. Os processos de soldagem a arco, gas e metal ou metal inert/active gas (MIG/MAG) ou gas metal arc welding (GMAW), a arco, gas e metal com adição do arame frio ou gas metal arc welding and cold wire (GMAW-CW) e soldagem a arco submerso submerged arc welding (SAW), têm sido estudados com foco na aplicação de revestimentos resistentes ao desgaste. O uso de processos com alta produtividade e com exibilidade para alteração da composição química mostra-se no caso do processo SAW como viavel, e promissor no caso do processo GMAW-CW, na aplicação de revestimentos resistentes ao desgaste. Neste trabalho foram investigados a microestrutura e as propriedades mecânicas de revestimentos resistentes ao desgaste obtidos pelo processo SAW e GMAW-CW em revestimentos de carbetos de cromo primario (RCC) e revestimentos ferrticos de segunda fase (RFe-SF). As tecnicas de caracterização estrutural convencionais como microscopia optica (MO) e espectroscopia de emissão optica (EEO), e avancadas como difração de raios X (DRX) e difração de eletrons retroespalhados (DERE) ou electron backscattered di raction (EBSD), identicaram as fases (M7C3, M23C6, austenita e ferrita), defeitos (trincas, pos não-dissolvidos e porosidades) e mecanismos de formação de defeitos (trincas de solidicação e falhas de fabricação) nestes revestimentos. As tecnicas de caracterização de propriedade mecânicas convencionais como microdureza e não convencionais como o teste de impacto abrasão compacto (TIAC) apresentaram-se como importantes ferramentas no estudo do desgaste de revestimentos depositados por soldagem. Os RFe-SF's e RCC apresentaram um crescimento da perda de massa ao longo do tempo de ensaio. O RCC apresentou a menor taxa de perda massa, 48,1 % menor que o RFe-SF de maior razão de arame frio (rAF) e 61,4% menor que o RFe-SF de menor rAF. A taxa de perda de massa aumentou com a rAF. A taxa de perda de massa do RFe-SF de menor rAF e 34,6 % maior que a do RFe-SF de maior rAF. A taxa de perda de massa em relação a rAF , comportou-se de forma inversa em relação a microdureza, ou seja, quanto maior a microdureza menor a perda de massa.Tese Acesso aberto (Open Access) Custo de oportunidade (trade-off) para diferentes estratégias de manutenção de trilhos ferroviários na Amazônia(Universidade Federal do Pará, 2022-12-22) CURCINO, Gabrielle dos Anjos; BRAGA, Eduardo de Magalhães; http://lattes.cnpq.br/4783553888547500A manutenção emergencial dos ativos ferroviários na Amazônia brasileira tem gerado perdas de receita e custos de oportunidade. O objetivo geral deste estudo foi identificar a importância do custo de oportunidade na tomada de decisão para estratégias de manutenção corretiva e preventiva. A metodologia propôs a modelagem das variáveis referentes aos dados econômicos e operacionais da manutenção ferroviária nos últimos dez anos, por aprendizado de máquina não paramétrico Gradient Boosting Regression Tree, e hibridizando-o com a análise do custo de oportunidade para o trade-off decisão de uma ferrovia de minério na Amazônia brasileira. Os resultados mostraram que o GBDT foi eficiente em ajustar os dados de treinamento com r2 igual a um. Da mesma forma, os dados do teste apresentaram valores de r2 satisfatórios, próximos a um, onde se obteve o grau de importância das variáveis independentes na predição das variáveis dependentes. O método de Pearson foi utilizado para construir a matriz de correlação para cada par de variáveis. A partir do modelo gerado, foram criados oito grupos de previsão para o ano de 2022. Em seguida, foram estabelecidos níveis de conflito, sugeridos pela literatura econômica, entre os cenários de previsão, onde o custo de oportunidade foi identificado entre as alternativas com melhor benefício às estratégias de manutenção. Dessa forma, o custo de oportunidade aliado ao aprendizado de máquina serve como um instrumento para auxiliar as empresas na busca por melhores decisões de manutenção, o que contribui para o aprimoramento da gestão dos ativos ferroviários. O estudo do custo de oportunidade a partir de uma análise trade off baseada em predições do custo das estratégias de manutenção através da modelagem por Machine Learning - Gradient Boosting Regression é um objetivo inédito na literatura.Tese Acesso aberto (Open Access) Desenvolvimento de ligas de alumínio nanoestruturadas para a utilização em cabos elétricos(Universidade Federal do Pará, 2023-03-15) PRAZERES, Emerson Rodrigues; SOUZA, José Antônio da Silva; http://lattes.cnpq.br/6157348947425968; BRAGA, Eduardo de Magalhães; http://lattes.cnpq.br/4783553888547500Nanocompósitos de alumínio demonstram capacidade de melhorias nas propriedades mecânicas, condutividade térmica e elétrica. Para o alumínio, a incorporação de nanotubos de carbono de paredes múltiplas (NTCPM) usando métodos de fusão convencionais é um problema antigo, devido a desintegração das paredes dos nanotubos de carbono quando submetidos a altas temperaturas. Neste estudo, nanocompósitos de alumínio foram fabricados pelo método de fundição convencional, usando pó de aço inoxidável (304LSS), silício e níquel nanoestruturados. Os nanotubos de carbono foram tratados com peróxido de hidrogênio, permitindo adesão por interação polar com as partículas dos pós-metálicos. Os compostos nanoestruturados foram adicionados a matriz de alumínio por meio de fundição convencional. Após a obtenção do material como fundido, ele passou pelo processo de usinagem para o diâmetro de 18,5 mm e em seguida pelo processo de trabalho a frio até ser obtido o diâmetro de 3,0 mm. As ligas foram caracterizadas mecanicamente através de ensaio de tração e de microdureza, eletricamente através do ensaio de resistência elétrica, por ponte kelvin de 2 pontas, e estruturalmente através das análises de macroestrutura e microestrutura. O pó 304LSS adicionou elementos de liga, refinou os grãos e o NTC proporcionou melhor desempenho do condutor elétrico, com ganhos de condutividade elétrica na faixa de 10%. Os compostos nanoestruturados com Si não contribuíram para ganhos significativos de condutividade elétrica das ligas quando associados aos nanotubos de carbono, mas evitaram perdas significativas dessa característica e causaram ganhos de até 40% no LRT. Já as ligas com Ni e nanotubos de carbono contribuíram para ganhos significativos de condutividade elétrica e LRT, com a liga com 2% de níquel e 0,1% de NTC apresentando ganhos de aproximadamente 8% nas propriedades elétricas e mecânicas. As ligas nanoestruturadas também se mostraram superiores em termos de propriedades elétricas e mecânicas que ligas comerciais.Tese Acesso aberto (Open Access) Estudo da resistência à corrosão de soldas de ferro fundido branco alto cromo na presença de NaOH (30% p.p)(Universidade Federal do Pará, 2024-10-03) SANTOS, Renata Soraia Guimarães dos; BRAGA, Eduardo de Magalhães; http://lattes.cnpq.br/4783553888547500; https://orcid.org/0000-0003-0739-7592Na indústria de mineração, especificamente no beneficiamento da bauxita, são encontradas condições de trabalho adversas, exigindo alta resistência mecânica e química. Para essas condições é necessário a escolha de materiais potencialmente resistentes, como o ferro fundido branco alto Cr (FFBA-Cr). Todavia, na atualidade, não existe a recuperação efetiva dos equipamentos fabricados com FFBA-Cr, devido principalmente a dificuldade de usinabilidade geradas no processo de reparo. Uma alternativa de recuperação vem sendo desenvolvida pelo Laboratório de Caracterização de Materiais Metálicos da UFPA – LCAM, através da soldagem a arco elétrico, utilizando dois metais de adição, o arame inoxidável ER307L e o arame com alto valor de Mn. Nesse contexto, este trabalho propõe-se investigar, a resistência a corrosão da junta soldada, obtidas com esses dois metais de adição. Foram analisados o metal de base (FFBA-Cr) como referência e os metais de soldas formados nas juntas soldadas, o ER307L e com alto Mn. As amostras passaram por ensaios de microscopia óptica (MO), eletrônica de varredura (SEM), espectrometria de energia dispersiva (EDS), difração de RX (DRX) e os ensaios eletroquímicos de potencial de corrosão, polarização e impedância. Foi observado que as amostras apresentavam uma estrutura similar de matriz-carbonetos, mas com organização e volumes diferentes, todavia o comportamento eletroquímico de potencial de corrosão, polarização e impedância foram similares, com seus valores resultantes muito próximos, variações: 50V; 3,53 µA; 0,18 ohm, respectivamente, o que foi corroborado pela taxa de corrosão, 0,4mmpy, e explicado pelos cálculos de volume de Cr e Ni, que apresentam valores inversos de grandeza de concentração entre as amostras. As análises de Raman realizadas após a polarização das amostras indicaram a formação de óxidos importantes nessa superfície e possivelmente a formação de uma camada passivadora, que é corroborado com a análise de perda de massa que mostrou a possibilidade de passivação das juntas soldadas, apesar de processos de corrosão na fase anódica desse processo de imersão ao longo do tempo de exposição.Tese Acesso aberto (Open Access) Uso de resíduo caulins da amazônia para a produção de precursores geopoliméricos utilizados na indústria da construção civil(Universidade Federal do Pará, 2024-04-25) BRITO, Woshington da Silva; BRAGA, Eduardo de Magalhães; http://lattes.cnpq.br/4783553888547500; https://orcid.org/0000-0003-0739-7592; SOUZA, Jose Antonio da Silva; http://lattes.cnpq.br/6157348947425968A região do rio Capim (Nordeste do Estado do Pará), por suas grandes reservas de caulim para a cobertura de papel, destaca-se nacionalmente. A extração do minério ocorre em média a 20 metros de profundidade, recoberto por sedimentos argilo- arenosos da formação barreiras e de um nível de caulim duro, também conhecido como caulim Flint ou semi-Flint(Ferruginoso), considerado resíduo em função do teor elevado de ferro o que inviabiliza sua aplicação para cobertura. A pesquisa tem como objetivo principal abordar o desenvolvimento dos geopolimeros sintetizados a temperatura ambiente partir de resíduos de extração de beneficiamento de caulins, bem como avaliar suas propriedades e aplicações em placas geopoliméricas de alto relevo. Os Geopolímeros são álcalis amorfos, tridimensionais sintetizado por meio de um precursor (aluminossilicato) em meio alcalino. Essa síntese pode ser derivada de argilas calcinadas, caulins calcinados, resíduos industriais, cinza volante e outros aluminosilicatos. A cinza volante gerada nas caldeiras do processo Bayer em condições de 900 °C e 120KPa foi também utilizada como fonte de aluminossilicato na reação de geopolimerização. Para aumentar a reatividade da reação foi avaliado o uso de caulim Soft e caulim Flint e semiflint( ferruginoso) calcinados em diferentes temperaturas (450, 550, 650 ,700 e 800 °C).E, também em diferentes tempos de calcinação(15,30,60,90 e 120 minutos) . O Hidróxido de sódio (NaOH, 5-40 M) e silicato de sódio (Na2SiO3, SiO2/Na2O = 3,2) como meio alcalino da reação. Os resíduos foram caracterizados por métodos de análise de fluorescência de raios X (FRX), difração de raios X (DRX), espectrometria no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), análise termogravimétrica (TGA) e a análise térmica diferencial (DTA). E, também foram realizados ensaios de resistência à compressão nas amostras geopoliméricas para avaliar o grau de polimerização, uma vez que quanto mais polimerizada estiver a estrutura, maior será a resistência. Para o geopolímero a base de (caulim soft e cinza volante), o melhor resultado foi obtido para a razão SiO2/Al2O3 de 2,65 a 3,04. Para o geopolimero a base de (caulim Flint e cinza volante) o melhor resultado foi para a razão SiO2/Al2O3 de 2,95 e 3,57. O melhor resultado em relação a composição da mistura e desempenho mecânico a compressão foi para o geopolimero a base de (metacaulim ferruginoso e cinza volante) obtidos com razão de SiO2/Al2O3 em uma proporção de 2,88 e 3,54. A placa cerâmica geopolimérica obtida se mostrou adequada em relação a resistência mecânica a compressão e, também foi sintetizada com matéria prima que contamina o meio ambiente, pois é considerado resíduo de caulim pelo teor de ferro elevado.Tese Acesso aberto (Open Access) Viabilidade operacional de emprego do processo HW-GMAW em aços(Universidade Federal do Pará, 2023-05-19) RIBEIRO, Pedro Paulo Guimarães; BRAGA, Eduardo de Magalhães; http://lattes.cnpq.br/4783553888547500; https://orcid.org/0000-0003-0739-7592Este estudo investigou a viabilidade operacional da variante HW-GMAW do processo GMAW na soldagem em aços comparativamente aos processos CW-GMAW e GMAW. O estudo foi realizado em duas fases. Na fase I foi usado um aço de classificação ASTM -131 Grau A, variando a taxa de alimentação do arame adicional em 40%, 80% e 120% para o CW e HW e a corrente em 40 A e 80 A. Na fase II, um aço de classificação AISI 1020, variando a taxa de arame adicional em 20% e 100% de HW e a corrente em 70 A. As ferramentas estatísticas usadas consideraram que os resultados foram afetados pela corrente e taxa de alimentação de arame (fase I) e pela polaridade, taxa de alimentação de arame e orientação de deslocamento da tocha (fase II). Os resultados da fase I mostraram que o processo aumentou a profundidade de penetração em 27% em relação ao processo CW-GMAW com níveis de diluição até 32% menores em relação ao GMAW quando a taxa de alimentação foi de 120%. Na fase II, a captura de imagens em alta velocidade no estudo da dinâmica do arco elétrico sugerem que houve instabilidade de arco ao se modificar o sentido de soldagem (puxando e empurrando) e que a polaridade do HW foi responsável por atrair ou repelir o arco e, juntamente com a taxa de alimentação, pode alterar a geometria do cordão na profundidade de penetração em 45% e a diluição em até 25% em comparação com GMAW quando a taxa de alimentação foi de 100%.